由微型升壓轉(zhuǎn)換器供電的便攜式、高保真立體聲音頻

因此，必須采用電源在所需功率水平上提供5V電壓，升壓轉(zhuǎn)換器可以輕易將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為所需的5V。

首先，必須視音頻放大器作為負(fù)載，以確定升壓轉(zhuǎn)換器的功率要求。電源、負(fù)載和輸出功率給定后，每個(gè)放大器中的功耗如下:

Pd=√2·Rl·Pout/Rl×(2·Vp/π-√2·Rl·Pout/2)

由于需要立體聲工作，所以功率計(jì)算中必須包括2倍的乘數(shù)。因此，對(duì)于Vp=5V, Rl=8 Ω, 和Pout=1W, Pd =1.183W同樣如此。音頻放大器的總功耗為3.183W ，這意味著升壓轉(zhuǎn)換器的輸出功率必須達(dá)到或最好超過(guò)這個(gè)值。NCP1422能在VBAT=3.6V和Vp=5V時(shí)達(dá)到800mA，此時(shí)輸出功率為4W，所 以首次檢查即可完成。

鋰離子電池的大多數(shù)放電周期在 3.6～3.7V之間，所以升壓轉(zhuǎn)換器將那里設(shè)計(jì)為一個(gè)起始點(diǎn)。負(fù)載電流為Iout= Po/Vp=3.183/5=637mA。因此，必須用以下公式確定平均電感電流來(lái)設(shè)計(jì)電感。

ILAVG=Iout/(1-D)=Iout/(1-(1-VBAT/Vp))=637/(1-(1-3.6/5))=884mA

假設(shè)電感中存在20%的波紋電流，使用以下公式可以計(jì)算所需電感。導(dǎo)電時(shí)間tON在NCP1422數(shù)據(jù)表中的值為0.75μs。

L=(VBAT×tON)/[2×(0.2×ILAVG)]=3.6×0.75/2×(0.2×884)=7.6μH

這是個(gè)好的起始點(diǎn)。但是，對(duì)于本設(shè)計(jì)，由于輸入電壓變化不明顯，所以進(jìn)行了幾次迭代，且采用帶有低ESR值的 6.8μH電感減小更大波紋電流的效應(yīng)。

最后，假設(shè)紋波電壓為50mVpp，輸出電容ESR為0.05Ω，通過(guò)以下設(shè)計(jì)公式可確定輸出電容C2的值。

C2=(Iout×tON)/(Vripple-Iout×RESR)=(637×0.75)/(0.05-637×0.05)=26μH

因此，該設(shè)計(jì)使用33μF的輸出電容。

除 驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器外，便攜式音頻設(shè)備必須能驅(qū)動(dòng)立體聲耳機(jī)，并且輕易地實(shí)現(xiàn)由揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)到耳機(jī)。NCP4896具有集成SE/BTL選擇引腳，該引腳可關(guān)閉或啟用 兩個(gè)內(nèi)置放大器中的一個(gè)，從而使每個(gè)放大器均可驅(qū)動(dòng)一個(gè)橋接負(fù)載(BTL)、8 Ω揚(yáng)聲器或立體聲耳機(jī)的一個(gè)聲道作為一個(gè)單端(SE) 32 Ω 負(fù)載。圖1顯示了耳機(jī)偵測(cè)電路，包括RDET1-3、 CDET和帶有一個(gè)觸點(diǎn)腳的立體聲耳機(jī)插孔。如果沒(méi)有耳機(jī)，該觸點(diǎn)連接到其中一個(gè)聲道，并在插入耳機(jī)插頭時(shí)打開(kāi)。RDET1/2 和CDET形成一個(gè)簡(jiǎn)單的反跳電路，而且如果無(wú)耳機(jī)插入插孔，RDET3將HP_DET信號(hào)拉低。

最后，NCP1422具有一個(gè)集成電池電壓過(guò)低偵測(cè)器。當(dāng)存在電池且能夠驅(qū)動(dòng)音頻放大器時(shí)，可使用此功能啟動(dòng)這些放大器。如果電池電量較低或者電源斷開(kāi)時(shí)，該偵測(cè)器也將自動(dòng)關(guān)閉音頻放大器。電

三個(gè)集成電路所占面積為6mm2。所有外部元件(不包括插孔)所占面積約為32mm2。功率段(NCP1422、 L、 C1/2) 所占面積約為 14.5mm2,帶阻塞電容(Co1/2)的音頻放大器所占面積約為7.5mm2，而其余所有無(wú)源器件所占面積約為10mm2。

本文所建議的設(shè)計(jì)讓設(shè)計(jì)人員將大功率、高質(zhì)量的立體聲音頻添加到他們現(xiàn)有的手持器件中，而不需要串聯(lián)額外的電池。這也利用了每個(gè)集成電路的一些內(nèi)置特性來(lái)消 除外部支持電路的需要。最后，功率和音頻段沒(méi)有占據(jù)很多空間，而且由于它們彼此分離，電路板設(shè)計(jì)人員有足夠的靈活性將解決方案用于現(xiàn)有的平臺(tái)之中。