D類功放控制IC芯片LX1710/LX1711
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摘要：LX1710/LX1711是Microsemi公司生產(chǎn)的一款數(shù)字功放控制器，它與外接功率型開關(guān)管配合可構(gòu)成完整的數(shù)字功放，是中功率數(shù)字功放中具有Hi-Fi特性的控制芯片。文中介紹了它的要電氣特性和外接電路，給出了它與仙童公司的MOSFET FDS4953及FDS6612A組成的數(shù)字功放評估板的應(yīng)用電路和實際指標。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/226445.htm關(guān)鍵詞：中功率D類功放 數(shù)字功放控制IC LX1710 LX1711 FDS4953 FDS6612A
1 概述
D類數(shù)字功放是近年來在電腦多媒體領(lǐng)域中出現(xiàn)的新芯片，隨著這類技術(shù)的成熟，它已開始向傳統(tǒng)音響領(lǐng)域擴張。數(shù)字功放簡單來說就如同開關(guān)電源一樣，用開關(guān)信號來控制音頻放大的輸出。在數(shù)字功率中首先將模擬音頻信號或數(shù)字音頻信號變換成PWM脈寬調(diào)制編碼音頻信號，并由PWM碼控制驅(qū)動器去控制大功率開關(guān)晶體管的開關(guān)。然后用輸出的大功率PWM信號經(jīng)LPF低能濾波器濾波后得到的模擬音頻信號去推動喇叭負載。
將PWM調(diào)制和控制部分與功率元件集成在一片上的All-IN-ONE芯片只能適合較小功率的放大器。而如果將控制部分單獨集成，就相當于使用了中大功率放大，因此不必加裝散熱板，這使得整機的設(shè)計更加方便。對于200W以上的大功率數(shù)字功放來說，這種結(jié)構(gòu)縮小體積的效果十分明明。因此，越來越多的幾瓦至幾十瓦的數(shù)字功放也開始運用獨立控制部分方案。這一方案的另一大優(yōu)點是其后接的大功率MOSFET選擇范圍很大，有利于提高音頻質(zhì)量和控制成本，因而適宜于不同檔次的Hi-Fi設(shè)備。LX1710/LX1711就是少數(shù)具有Hi-Fi特性的數(shù)字功放控制芯片之一。
2 LX1710/LX1711的主要電氣特性
LX1710/LX1711采用28腳扁平封裝，其主要參數(shù)特性如表1所列。它們的差別是前者的最高耐壓力25V，而后者為30V，另外，最大功率和其它相應(yīng)的電流參數(shù)也有所不。但其使用卻完全相同，并可直接代換。
表1 LX1710/LX1711主要電氣特性
| 項 目 | 引腳號 | 條 件 | 參 數(shù) 值 | 單 位 | |||
| 最小 | 標準 | 最大 | |||||
| 電源電壓 | VDD | LM1710 | 7 | - | 15 | V | |
| LM1711 | 7 | - | 25 | ||||
| 空載電流 | IQ | - | - | 40 | 60 | mA | |
| 輸出 | LM1710 | Pout | VDD=15V，RL=4Ω，THD+N1%，f=10～22kHz | - | 25 | - | W |
| LM1711 | VDD=25V,RL=4Ω,THD+N=1%,f=10～22kHz | - | 54 | - | W | ||
| 效率 | VDD=15V,Pout=20W，f=1kHz | - | 85 | - | % | ||
| 總高次諧波加噪聲 | THD+N | f=1kHz,Pout=1W | - | 0.05 | - | % | |
| 信噪比 | S/N | - | - | 81 | - | dB | |
| 開關(guān)頻率 | Fs | - | - | 335 | - | kHz | |
| 消耗電流 | - | 待機（腳：0V，Ta=25） | - | 25 | - | μA | |
| - | 空載（腳：2V，VDD=15V，功率MOSFET不接） | - | 2.9 | 5 | mA | ||
| 電源紋波消除率 | PSRR | VDD=15V，Vripple=1VRMS，f=10～10kHz | 60 | 80 | - | dB | |
3 結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用電路
圖1是LX1710/LX1711的內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)和外圍電路接線圖。在該電路中，LX1710用作控制芯片，在帶有2Ω負載時，最大可獲得38W輸出功率，其效率可達84%。另外，MOSFET管散熱僅靠印制板即可，不需再加散熱板。
該芯片的PWM輸出脈沖由三解波和比較器以普通方式生成。因為，外接功率元件以H形開關(guān)電路構(gòu)成，故反饋信號可用差動方式取得。由于其模擬輸入也采用差動方式，因而可抑止共模噪聲。
該芯片內(nèi)含切斷輸入信號的靜音和耗電25μA的睡眠功能。并具有過電流保護功能，當負載短路時能保護外接功率MOSFET管不被燒毀。
控制形D類功放芯片的外圍元件比單片一體型D功放IC的外圍元件要多不少。其中，最主要的元件是兩對開關(guān)功率MOSFET管，并要求這兩具管子能較小的驅(qū)動來獲得較大的能量，同時應(yīng)在小能量時保持較小的導(dǎo)通阻抗。圖中選擇的是仙童公司出品的低開啟電壓型功率MOSFET FDS4853（N溝道，對管）和FDS6612（P溝道，單管），這幾個MOSFET均具有較低的開啟電壓值。
該電路的另一個特別是由R3和R4構(gòu)成的反饋電路。這個反饋電路接在濾波器之前，可以有效地抑制由于L1，L2，C20，C21構(gòu)成的LC濾波電路所引起的頻率特性的惡化和失真的增加。而如果象傳統(tǒng)模擬功放那樣直接從喇叭負載上引出反饋，則會減少高頻成分的反饋量，而這對改善模擬波形作用不大。
LC二階低通濾波器的高端截止頻率fh=1/(π(LC)1/2),品質(zhì)因素Q=RLC20/L1。所以喇叭阻抗的大小會對高頻端的頻率響應(yīng)產(chǎn)生直接影響。要使高端響應(yīng)平坦，相頻變化不激烈，Q值不能大小1。從理論上說，D類功放低頻可以到零頻，但由于電路中的輸入電容C3和C14的存在，而使直波被隔斷了。
D類功放的電源退耦十分重要，接線不當就有可能引起自激振蕩。因此，電路中除大容量電解電容外，其它退耦電容都應(yīng)采用低電感型電容，幾μF的電容以鉭電容為宜。其中0.1μF的幾只電容應(yīng)盡量靠近IC電路的引腳處，以加強高頻退耦作用。另外，普通地線和功率地線也應(yīng)分開布線。
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