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一文详解TPA122 150mw立体声音频功率放大器

2020-9-29 16:43:16  89 功率放大器
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150 mW立体声输出TPA122是立体声音频功率放大器组件-
兼容8针SOIC或8针SOIC老化的PC电源
PowerPAD MSOP包能够传送
–完全指定3.3-V和5-V操作,每个通道150 mW连续均方根功率
–运行至2.5 VΩ8-负载。放大器增益由外部配置
每个输入通道有两个电阻器的防跳电路不需要外部补偿设置为1至•内部中轨发电10个。
热保护和短路保护
从5V驱动Ω8负载时,THD+N在表面贴装封装1kHz时为0.1%,在20的音频频段内小于2%–电源板MSOP赫兹至20千赫。对于Ω32-负载,THD+N降低–1 kHz时,SOIC小于0.06%,小于1%在20赫兹到20千赫的音频波段。Ω用于10-k•与LM4880和LM4881兼容的引脚负载时,THD+N在1kHz时的性能为0.01%(SOIC),在20Hz的频频带内的性能小于0.02%到20千赫。
应用程序信息
增益设置电阻器,RF和RI根据方程1,通过电阻器RF和RI设置TPA122的增益。

假设TPA122是MOS放大器,则输入阻抗高。因此,虽然电路中的噪声随着RF值的增加而增加,但输入漏电流通常不是问题。此外,放大器的正确启动操作需要一定范围的射频值。综上所述,建议将放大器反向节点看到的有效阻抗设置在5 kΩ和20 kΩ之间。有效阻抗在公式2中计算。

例如,考虑20 kΩ的输入电阻和20 kΩ的反馈电阻。放大器的增益为-1,逆变端的有效阻抗为10 kΩ,在推荐范围内。
对于高性能应用,推荐使用金属薄膜电阻器,因为它们的噪声水平往往低于碳电阻器。当RF值大于50kΩ时,由于RF形成的磁极和MOS输入结构的固有输入电容,放大器趋于不稳定。因此,应将大约5 pF的小补偿电容器与RF并联放置。实际上,这创建了一个低通滤波器网络,其截止频率在等式3中定义。

例如,如果RF为100 kΩ,CF为5 pF,则fc(低通)为318 kHz,远远超出音频范围。
输入电容器CI
在典型的应用中,需要一个输入电容器CI,以允许放大器将输入信号偏置到适当的直流电平以实现最佳工作。在这种情况下,CI和RI形成高通滤波器,角频率由方程4确定。

CI的值很重要,因为它直接影响电路的低音(低频)性能。例如,RI为20kΩ,规范要求低音响应低至20hz。方程4重新配置为方程5。

在本例中,CI为0.4μF,因此可以选择0.47μF到1μF范围内的值。该电容器的另一个考虑因素是从输入源经由输入网络(RI,CI)和反馈电阻器(RF)到负载的泄漏路径。这种泄漏电流在放大器的输入端产生一个直流偏移电压,从而减小有用的净空,特别是在高增益应用中(>10)。因此,低泄漏钽或陶瓷电容器是最佳选择。当使用极化电容器时,在大多数应用中,电容器的正极应面对放大器输入,因为其直流电平保持在VDD/2,这可能高于源直流电平。注意,在应用中确认电容器极性是很重要的。
应用信息(续)电源去
TPA122是一款高性能CMOS音频放大器,需要足够的电源去耦,以确保输出总谐波失真(THD)尽可能低。电源去耦还可以防止放大器和扬声器之间的长引线长度振荡。最佳去耦是通过使用两个不同类型的电容器来实现的,这两个电容器针对电源线上不同类型的噪声。对于更高频率的瞬变、尖峰或线上的数字杂凑,一个良好的低等效串联电阻(ESR)陶瓷电容器(通常为0.1μF),放置在尽可能靠近器件VDD引线的位置,效果最佳。为了过滤低频噪声信号,建议在功率放大器附近放置一个10μF或更大的铝电解电容器
中轨旁路电容器
中轨旁路电容器(CB)具有几个重要的功能。在启动过程中,CB确定放大器启动的速率。这有助于将启动弹出噪声推到亚音频范围(如此之低以至于听不到)。第二个功能是减少电源耦合到输出驱动信号所产生的噪声。这种噪声来自放大器内部的中轨产生电路。电容器由放大器内部的160-kΩ电源供电。为了尽可能降低启动波幅,应保持方程式6所示的关系。

例如,考虑一个电路,其中CB为1μF,CI为1μF,RI为20 kΩ。将这些值插入等式6,结果为:6.25≤50,满足规则。为了获得最佳的THD和噪声性能,建议使用旁路电容器CB,其值为0.1-1-μF陶瓷或钽低ESR电容器。
输出耦合电容器
在典型的单电源单端(SE)配置中,需要一个输出耦合电容器(CC)来阻断放大器输出端的直流偏置,从而防止负载中的直流电流。与输入耦合电容一样,输出耦合电容和负载阻抗形成由等式7控制的高通滤波器。
从性能角度来看,主要缺点是典型的小负载阻抗会使低频角变高。需要较大的CC值才能将低频传递到负载中。以选择68μF的CC为例,负载从32Ω到47 kΩ不等。表1总结了每个配置的频率响应特性。
表1。SE模式下常见负载阻抗对低频输出特性的影响

如表1所示,耳机响应足够,直接输入线路电平(例如家庭立体声)也很好。
单电源SE模式下所需的输出耦合电容也对放大器电路中其他元件的选择施加了额外的限制。在前面描述的规则仍然有效的情况下,添加以下关系

使用低ESR电容器
建议在整个应用过程中使用低ESR电容器。一个真正的电容器可以简单地建模为一个电阻串联一个理想的电容器。通过该电阻的电压降将电路中电容器的有益影响降至最低。该电阻的等效值越低,实际电容器表现得越像理想电容器。
5-V与3.3-V操作
TPA122设计用于在2.5 V至5.5 V的电源范围内运行。本数据表提供了5-V和3.3-V运行的完整规范,因为它们被认为是两种最常见的标准电压。就电源旁路、增益设置或稳定性而言,3.3 V与5 V操作没有特殊考虑。最重要的考虑是输出功率。TPA122中的每个放大器可以产生VDD–1V的最大电压摆动。这意味着,对于3.3V操作,当VO(PP)=2.3V时开始出现限幅,而对于5V操作,VO(PP)=4V。在失真开始变得明显之前,减小的电压摆幅随后将最大输出功率减小到负载中。
DGN电源板™ 包装包含一个暴露的热模垫,设计为直接连接到外部散热器。当热模垫直接焊接到印刷电路板(PCB)上时,PCB可以用作散热器。此外,通过使用热通孔,热模垫可以直接连接到设计成PCB的接地板或特殊散热片结构上。这种设计优化了集成电路(IC)的传热。
DGN封装外露热模垫尺寸见图1。





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