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提供250兆瓦的LM4880双音频功率放大器

2020-9-23 15:23:30  108 功率放大器
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一般说明
LM4880是一个双音频功率放大器,能够提供250兆瓦的连续平均每个通道使用5V电源供电,以0.1%(THD)的功率向8Ω负载供电。Boomer音频功率放大器是专门为以最少的外部组件采用表面贴装包装。因为LM4880不需要自举电容器或缓冲网络,它最适合于低功耗便携式系统。LM4880的特点是外部控制,低功耗消耗关闭模式,以及内部热量关闭保护机制。单位增益稳定的LM4880可由外部配置增益设置电阻器
主要规格
200mw连续平均输出1khz时的n THD
功率转换为8Ω:0.1%(最大值)85mw连续平均输出时1khz时的总谐波失真
通电32Ω:0.1%(典型值)在10%THD时的输出功率+n在1 kHz时的输出功率变为8Ω:325兆瓦(典型)
关断电流:0.7微安(典型值)
特征
没有自举电容器或缓冲电路必要的
小轮廓(SO)和浸渍包装单位增益稳定
外部增益配置能力
应用
耳机放大器
个人计算机
个CD-ROM播放器

绝对最大额定值(注2)
电源电压6.0V

储存温度−65°C至+150°C
输入电压-0.3V至VDD+0.3V
功耗(注3)内部限制
静电放电敏感性(注4)3500V
静电放电敏感性(注5)250V
结温150 303C
焊接信息
小轮廓包
气相(60秒)
红外线(15秒)
215摄氏度
220摄氏度
见AN-450“表面安装及其影响
其他焊接表面方法的“产品可靠性”
安装设备。
热阻
θJC(倾角)37°C/W
θJA(倾角)107°C/W
θJC(SO)35摄氏度/瓦
θJA(SO)170摄氏度/瓦
运行额定值
温度范围
TMIN≤TA≤TMAX−40度数C≤TA≤+85度数C
供电电压2.7V≤VDD≤5.5V
电气特性(注1、2)
以下规格适用于VDD=5V,除非另有规定。限值适用于TA=25摄氏度。

注1:除非另有规定,否则所有电压都是相对于接地引脚测量的。
注2:绝对最大额定值表示可能发生损坏的极限。工作额定值表示设备工作的条件,但是不保证特定的性能限制。电气特性-在保证特定试验条件下的直流和交流电气规范性能限制。这假设设备在工作额定值范围内。但是,如果没有给出限制,则不保证参数的规格,典型值是设备性能的良好指示。
注3:最大功耗必须在高温下降额,并由TJMAX、θJA和环境温度TA决定。最大值允许的功耗为PDMAX=(TJMAX−TA)/θJA或绝对最大额定值中给出的数值,以较低者为准。对于LM4880,TJMAX=150℉,M08A和N08E的典型环境热阻连接点分别为170°C/W和107°C/W。
注4:人体模型,100 pF通过1.5 kΩ电阻放电。
注5:机器型号,220 pF–240 pF通过所有引脚放电。
注6:典型值在25℃下测量,代表参数范数。
注7:限额保证为国家的AOQL(平均出厂质量水平)





应用程序信息
关闭功能
为了在不使用时降低功耗LM4880包含一个关闭销,用于从外部关闭放大器的偏置电路。当关闭引脚上设置逻辑高电平时,此关闭功能关闭am放大器。逻辑低电平和逻辑高电平之间的触发点是通常是一半供应。最好在接地和提供最大设备性能的电源。由将关机引脚切换到VDD,在空闲模式下,LM4880电源电流消耗将最小化。而设备将在关机引脚电压低于VDD时禁用,怠速电流可能大于0.7的典型值μA.在任何情况下,关闭管脚都应连接至限定电压,因为保持管脚浮动可能会导致不需要的关闭条件。在许多应用中,微控制器或微处理器输出用于控制关闭电路,使其快速、平稳地过渡到关闭状态。另一种解决方法是使用单刀单掷开关带有外部上拉电阻器。当开关闭合时,关机插脚接地并启用放大器。如果开关打开,则外部上拉电阻将禁用LM4880。这个计划保证关闭销不会浮动,这将防止不需要的状态更改。功耗使用任何电源时,功耗都是一个主要问题必须完全理解放大器,以确保成功的设计。式(1)规定了最大功率单端放大器的损耗点给定电源电压并驱动指定的输出负载。
因为LM4880有两个运算放大器封装,最大内部功耗点为是方程(1)的两倍。即使内部功耗很大,LM4880不需要在大范围的环境中散热温度。从方程(1)中,假设5伏电源和8Ω负载,最大功耗点为每个放大器158兆瓦。因此,最大封装异议点为317兆瓦。最大功耗点获得的功率不得大于方程式(2)的结果:
对于LM4880表面贴装组件,θJA=170°C/WTJMAX=150摄氏度。取决于环境温度,对于系统环境,方程式(2)可用于查找支持的最大内部功耗集成电路封装。如果方程(1)的结果大于式(2)的,则电源电压必须是降低,负载阻抗增加,或环境温度降低。对于5V的典型应用电源,负载为8Ω,在不破坏最大连接的情况下,可达到最大环境温度如果设备运行在最大功率耗散点附近,则温度约为96摄氏度。功耗是输出功率的函数,因此,如果典型操作不是在最大功率差点附近,环境温度可能会相应升高。关于低输出的功耗信息,请参考典型的性能特性曲线权力。
电源旁路
与任何功率放大器一样,正确的电源旁路对于低噪声性能和高功率电源恢复至关重要。旁路和电源上的电容器位置电源插脚应尽可能靠近设备。作为在典型的性能特性章节中,由于增加了一半电源,较大的半电源旁路电容器的影响被证实为低频PSRR稳定。典型应用采用5V调节器10μF和0.1μF旁路电容器,有助于供电稳定性,但不排除绕过LM4880的sup  ply节点的需要。因此,旁路电容器(尤其是CB)的选择取决于所需的低频率PSRR、点击和弹出性能,如中所述节,外部部件的正确选择节、系统成本和大小限制。
自动关机电路
如图2所示,可以将LM4880设置为在未连接负载时自动关闭。这个电路是基于多个耳机插孔中常见的单个控制插脚。该控制引脚形成一个常闭开关有一个输出管脚。此电路的输出(LM4880引脚5上的电压)有两种状态,基于开关的状态。当开关打开时,表示耳机已插入,应启用LM4880。当开关关闭时,LM4880应关闭,以使功耗最小化。
申请资料(续)
这个电路的操作相当简单。带着开关闭合,Rp和Ro形成电阻分压器,产生栅极电压小于5毫伏。这个栅极电压保持NMOS逆变器断开,Rsd拔出LM4880至电源电压。这将LM4880放入关闭模式,将电源电流降低至0.7微安通常。当开关打开时,相反的情况是产生。电阻Rp将NMOS的栅极拉高打开逆变器并产生逻辑低信号在LM4880的关闭引脚上。此状态启用并将放大器置于正常工作模式。这种电路在便携式产品中显然很有价值电池寿命很关键,但对电力也有好处有意识的设计,如“绿色PC”。
自动开关电路
与自动关机电路密切相关的电路是图3中的自动切换电路。自动开关电路利用NMOS反相器切换两种不同音频的状态功率放大器。LM4880用于驱动立体声单曲结束加载,而LM4861驱动器桥接内部。在此应用程序中,LM4880和LM4861从不在同时。当耳机插孔内的开关打开,LM4880启用,LM4861禁用因为NMOS反相器打开了。如果耳机插孔没有现在,假设内部扬声器接通,因此LM4861停机引脚上的电压低LM4880引脚的电压很高。这将导致正在关闭LM4880并启用LM4861。图3中只显示了该电路的一个通道这个图很简单,但典型的应用是LM4880驱动一个立体声外部耳机插孔和两个LM4861驱动内置立体声扬声器。如果只需要一个内置扬声器,一个LM4861可以用作一个,将左右输入混合成一个单声道频道。
外部部件的正确选择使用集成时外部组件的选择功率放大器是优化器件和系统的关键。虽然LM4880能够容忍外部组件组合,但在选择组件值时必须小心。LM4880是单位增益稳定,这给了一个设计师最大的系统灵活性。LM4880应该用于低增益配置以最小化THD+N值,以及最大化信噪比。低增益配置需要大的输入信号才能获得给定的输出功率。输入信号等于或大于1 Vrms来自音频编解码器等源。请参阅“音频功率放大器设计”一节,了解更完整的信息正确增益选择的说明。除了增益,主要的设计考虑之一是放大器的闭环带宽。在很大程度上带宽由外部组件的选择决定如图1所示。输入合电容/" target="_blank" class="relatedlink">耦合电容器,和输出耦合电容Co形成一阶高通限制低频响应的滤波器。这些价值观应根据需要的频率响应选择有几个明显的原因。
输入输出电容器尺寸的选择大的输入和输出电容器既昂贵又对便携式设计的渴望空间。显然是一定尺寸的电容器需要在低频下耦合,而不需要严重衰减。但是在很多情况下便携式系统,无论是内部的还是外部的,几乎没有能够再现低于100 Hz–150 Hz的信号。因此,使用大的输入和输出电容器可能不会提高系统性能。除了系统成本和尺寸外,点击和弹出性能还受输入耦合电容器尺寸的影响,竞争情报
. 更大的输入耦合电容需要更多的电荷达到其静态直流电压(通常为1/2 VDD)电荷通过反馈来自输出,并且易于设备启用时创建pops。因此,通过在必要的低频响应基础上最小化ca  pacitor的大小,开机持久性有机污染物可以最小化。除了最小化输入和输出电容器的尺寸,应仔细考虑旁路电容器大小。旁路电容器CB是最大限度地减少通电持久性有机污染物的关键部件,因为它决定了通电的速度LM4880开启。LM4880的输出越慢斜坡至其静态直流电压(名义上为1/2 VDD),然后把打开的弹孔变小。选择CB等于1.0μFCi值很小(在0.1至0.39μF的范围内),应该产生一个几乎无点击和无pop关闭功能。当CB等于0.1μF时,设备将正常工作(无振荡或摩托艇),设备会更容易被打开的点击和弹出。因此,建议在除最具成本敏感性的设计外的所有设计中,CB值等于或大于1.0μF。
音频功率放大器设计
双200mw/8Ω音频放大器的设计
鉴于:功率输出:200 mWrms负载阻抗:8Ω输入电平:1 Vrms(最大值)输入阻抗:20 kΩ
带宽:100赫兹–20千赫±0.50分贝
设计者必须首先确定所需的供电轨,以获得指定的输出功率。计算所需的铺层钢轨需要知道两个参数,Vopeak和电压降。如典型性能所示曲线,压降电压通常为0.5V。峰值可以是由方程式(3)确定。

对于输出功率为200兆瓦的8Ω负载,所需的Vopeak为1.79V。由于这是一个单一电源应用程序,因此最小供电电压是Vopeak和Vod之和的两倍。由于在大多数应用中,5V是标准电源电压,因此是为供应轨选择的。额外的电源电压产生净空,允许LM4880在200 mW的过程中再现峰值,而无需剪裁信号。在这个时候设计师必须确保电源的选择与输出阻抗不违背条件在“功耗”一节中解释。记住这一点式(1)中的最大功耗值必须乘以2,因为有两个独立的包装内的放大器。一旦能量耗散方程被解决,所需增益可由方程式(4)确定

从等式(4)中,最小增益为::AV=-1.26因为所需的输入阻抗为20 kΩ,并且增益为-1.26,射频值为27 kΩ,假设5%公差电阻器。这种组合导致标称增益为-1.35。最后的设计步骤是带宽要求,必须声明为-3分贝频率点。距离-3分贝点5倍假设一个杆子滚下来。如“外部组件”一节所述,两个Ri和Ci,并与RL合作,创建第一个或第二个高通滤波器。从而获得所需的频率在±0.5分贝范围内100赫兹的低响应,两极必须考虑到了。两个单阶的组合相同频率的滤波器形成二阶响应。这将导致信号以5倍的速度下降0.34分贝远离单阶滤波器-3分贝点。因此,在下列方程式中使用20赫兹的频率,以确保如果在100赫兹下的响应优于0.5分贝。
Ci≥1/(2π*20kΩ*20Hz)=0.397μF;使用0.39μF
Co≥1/(2π*8Ω*20Hz)=995μF;使用1000μF
高频磁极由
所需的高频极点、fH和闭环增益,影音。闭环增益幅度为1.35,fH=100kHz,得到的GBWP=135 kHz,这要小得多比12.5mhz的LM4880 GBWP。此图显示如果一个设计师有一个需求顶部设计一个放大器更高的增益,LM4880仍然可以不用运行带宽限制。

jiciwi 2020-9-23 17:16:42
是毫W吧,哥哥啊姐姐啊,搬砖不是这么搬的
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