2W立体声D类音频功率放大器MAX4297

MAX4297是美信(MAXIM)公司生产的新型立体声D类音频功率放大器集成电路。MAX4297利用2.7~5.5V的单电源工作,在4Ω的负载上和5V的电源电压下,能输出2W的连续功率,效率高达87%。该芯片主要应用于掌上电脑、笔记本电脑、PDA音频、声卡、游戏卡、交流(AC)放大器、有源音箱、无绳电话等便携式产品及其它一些要求高效率、低热耗散的场合。
一、引脚排列与内部结构
  MAX4297采用节省空间的脚SSOP封装,引脚排列如图1所示。MAX4297有些引脚功能是相同的,即③脚和脚(均为模拟电源电压VCC)、⑥、⑦、和脚(均为功率地PGND)及④、⑨、和脚(均为半桥电源电压PVCC)。MAX4297芯片集成了双通道反相输入运算放大器、脉冲宽度调制(PWM)斜坡振荡器、PWM控制器、双通道MOS栅极驱动器和MOSFET半桥功率级及功率管理与保护电路等,内部结构框图如图2所示。
二、主要功能及特点
1.基本操作
  D类音频功率放大器是一种开关型放大器。MAX4297的控制信号由内部的PWM比较器产生,脉冲宽度与输入电压成比例。PWM控制器将模拟输入信号,变换成脉冲宽度可以变化的信号,去控制半桥功率级。为使负载上的信号极性能够反转,功率开关成对地工作。IC⑤脚和脚,分别是左通道半桥正输出(OUT+L)和负输出(OUT-L)。⑧脚和脚分别是右通道半桥正输出(OUT+R)和负输出(OUT-R)。半桥输出摆幅依赖于电源电压。IC的锯齿波振荡器摆幅随电源电压成比例地变化,但增益保持不变。振荡器摆幅范围,在0~1.6VCC范围。
2.主要特点
(1) PWM频率选择逻辑可编程
  MAX4297振荡器频率可通过FS1脚和FS2脚控制,附表列出了其频率选择逻辑。作为经验准则,fosc应为音频带宽的10倍。在多数情况下,选择fosc=250kHz是适宜的。
(2) 1A的电流限制
  在MAX4297半桥中的电流限制电路用以监测半桥中功率MOSFET的电流,只要通过MOSFET的电流超过1A,半桥即被截止,经过100μs之后,重新使半桥工作。
(3) 热过载保护
  IC的热过载保护限制芯片的总功率耗散。当IC结温超过145℃时,自动关闭半桥输出。在IC结温降低10℃时,又自动恢复半桥输出。
(4) 欠电压闭锁(UVLO)
  一旦MAX4297的电源电压降至UVLO的2.2V门限以下,UVLO电路将阻止器件工作。
(5) 低电流关闭模式
  若迫使MAX4297的SHDN脚处于低电平,IC则进入低功率关闭状态,仅消耗2.3μA的电流。在正常工作时,应将SHDN脚连接到VCC端。
(6) 无呼呼声启动
  MAX4297脚SS外部的接地电容(Css)通过内部1.2μA的电流源充电并控制软启动速率。IC的软启动功能消除了启动过程可听见的呼呼声。
(7) 单端与桥接负载(BTL)连接结构
  MAX4297既可以用来组成单端结构的放大器,也允许作为桥接负载(BTL)放大器操作。在组成BTL放大器时,可以省去输出端上的隔离电容器。
(8) 4.6mA的低静态电流和0.4%的低总谐波失真加噪声(THD+N)。
三、应用介绍
  MAX4297的应用电路如图3所示。VCC脚与GND间脚连接的旁路电容C1和C2,要求有较低的等放串联电阻(ERS)。从PVCC到PGND脚和到GND脚的低ERS电容C3和C4,用作抑制半桥开关引起的电源纹波。VCC和PVCC的电源电压范围为2.7~5.5V,允许的最大范围是从-0.3V到+6V。输入电阻RIN和反馈电阻RF可设定输入放大器增益(-RF/RIN)。放大器同相输入在内部连接
0.3VCC(VCM),设定放大器共模电压。放大器输入偏置电流低于±50PA,不影响RF的选择。随RF数值增加,电路中噪声随之增加。比较理想的反相输入阻抗在5kΩ到20kΩ之间,有效阻抗为(RF·RIN)/(RF+RIN),RF数值必须大于50kΩ。高保真音频应用要求增益平坦度在20Hz到20kHz之间。输入耦合电容CIN和RIN设定放大器低频截止点,形成高通滤波器。在放大器输入节点是虚地时,fLO=1/(2π·RIN·CIN)决定高通滤波器-3dB点。CIN数值的选择,应保证拐角频率在20Hz以下(一般可选取CIN=0.1μF)。L1A、L1B和C1A、C1B与L2A、L2B与C2A、C2B分别组成平衡两极点输出滤波器,用以衰减PWM频率。滤波电感L和电容C可根据下面公式选择:



在公式(1)和(2)中,ωo=2πfO(fO为滤波器截止频率)。在fO=30kHz和RL=4Ω时,C1A=C1B=C2A=C2B≈2μF,L1A=
L1B=L2A=L2B≈15μH。
  由于FS1接地,FS2连接VCC,MAX4297的振荡频率为250kHz。IC脚SS外部接电容Css,是软启动电容。脚SS内部对Css的充电电流源是1.2μA,在Css上的电压(Vss)达到0.6VCC后,完成软启动周期。
MAX4297可用来驱动耳机装置,具体电路见图4。脚OUT-L和OUT-R不连接,脚OUT+L和OUT+R上的输出信号经滤波再通过输出耦合电容(Cc),连接在芯套接地的三线插头上,将信号传递到耳机插座。
MAX4297的详细资料,可到 www.maxim-ic.com 上查询