D类功放控制IC芯片LX1710/LX1711

2006-05-07 15:50:17来源: 国外电子元器件

控制器,它与外接功率型开关管配合可构成完整的数字功放,是中功率数字功放中具有Hi-Fi特性的控制芯片。文中介绍了它的要电气特性和外接电路,给出了它与仙童公司的MOSFET FDS4953及FDS6612A组成的数字功放评估板的应用电路和实际指标。

1 概述

D类数字功放是近年来在电脑多媒体领域中出现的新芯片,随着这类技术的成熟,它已开始向传统音响领域扩张。数字功放简单来说就如同开关电源一样,用开关信号来控制音频放大的输出。在数字功率中首先将模拟音频信号或数字音频信号变换成PWM脉宽调制编码音频信号,并由PWM码控制驱动器去控制大功率开关晶体管的开关。然后用输出的大功率PWM信号经LPF低能滤波器滤波后得到的模拟音频信号去推动喇叭负载。

将PWM调制和控制部分与功率元件集成在一片上的All-IN-ONE芯片只能适合较小功率的放大器。而如果将控制部分单独集成,就相当于使用了中大功率放大,因此不必加装散热板,这使得整机的设计更加方便。对于200W以上的大功率数字功放来说,这种结构缩小体积的效果十分明明。因此,越来越多的几瓦至几十瓦的数字功放也开始运用独立控制部分方案。这一方案的另一大优点是其后接的大功率MOSFET选择范围很大,有利于提高音频质量和控制成本,因而适宜于不同档次的Hi-Fi设备。LX1710/LX1711就是少数具有Hi-Fi特性的数字功放控制芯片之一。

2 LX1710/LX1711的主要电气特性

LX1710/LX1711采用28脚扁平封装,其主要参数特性如表1所列。它们的差别是前者的最高耐压力25V,而后者为30V,另外,最大功率和其它相应的电流参数也有所不。但其使用却完全相同,并可直接代换。

表1 LX1710/LX1711主要电气特性

项  目 引脚号 条              件

参  数   值

单  位
最小 标准 最大
电源电压 VDD LM1710 7 - 15 V
LM1711 7 - 25
空载电流 IQ - - 40 60 mA
输出 LM1710 Pout VDD=15V,RL=4Ω,THD+N1%,f=1022kHz - 25 - W
LM1711 VDD=25V,RL=4Ω,THD+N=1%,f=10~22kHz - 54 - W
效率   VDD=15V,Pout=20W,f=1kHz - 85 - %
总高次谐波加噪声 THD+N f=1kHz,Pout=1W - 0.05 - %
信噪比 S/N - - 81 - dB
开关频率 Fs - - 335 - kHz
消耗电流 - 待机(脚:0V,Ta=25) - 25 - μA
- 空载(脚:2V,VDD=15V,功率MOSFET不接) - 2.9 5 mA
电源纹波消除率 PSRR VDD=15V,Vripple=1VRMS,f=1010kHz 60 80 - dB

3 结构原理和应用电路

图1是LX1710/LX1711的内部主要结构和外围电路接线图。在该电路中,LX1710用作控制芯片,在带有2Ω负载时,最大可获得38W输出功率,其效率可达84%。另外,MOSFET管散热仅靠印制板即可,不需再加散热板。

该芯片的PWM输出脉冲由三解波和比较器以普通方式生成。因为,外接功率元件以H形开关电路构成,故反馈信号可用差动方式取得。由于其模拟输入也采用差动方式,因而可抑止共模噪声。

该芯片内含切断输入信号的静音和耗电25μA的睡眠功能。并具有过电流保护功能,当负载短路时能保护外接功率MOSFET管不被烧毁。

控制形D类功放芯片的外围元件比单片一体型D功放IC的外围元件要多不少。其中,最主要的元件是两对开关功率MOSFET管,并要求这两具管子能较小的驱动来获得较大的能量,同时应在小能量时保持较小的导通阻抗。图中选择的是仙童公司出品的低开启电压型功率MOSFET FDS4853(N沟道,对管)和FDS6612(P沟道,单管),这几个MOSFET均具有较低的开启电压值。

该电路的另一个特别是由R3和R4构成的反馈电路。这个反馈电路接在滤波器之前,可以有效地抑制由于L1,L2,C20,C21构成的LC滤波电路所引起的频率特性的恶化和失真的增加。而如果象传统模拟功放那样直接从喇叭负载上引出反馈,则会减少高频成分的反馈量,而这对改善模拟波形作用不大。

LC二阶低通滤波器的高端截止频率fh=1/(π(LC)1/2),品质因素Q=RLC20/L1。所以喇叭阻抗的大小会对高频端的频率响应产生直接影响。要使高端响应平坦,相频变化不激烈,Q值不能大小1。从理论上说,D类功放低频可以到零频,但由于电路中的输入电容C3和C14的存在,而使直波被隔断了。

D类功放的电源退耦十分重要,接线不当就有可能引起自激振荡。因此,电路中除大容量电解电容外,其它退耦电容都应采用低电感型电容,几μF的电容以钽电容为宜。其中0.1μF的几只电容应尽量靠近IC电路的引脚处,以加强高频退耦作用。另外,普通地线和功率地线也应分开布线。

关键字:控制

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