便携式系统音频功率放大器解决方案

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  对于日益增长的便携式系统,比如Portable-DVD,PMP,LCD Monitor以及Notebook等,都需要一个音频功率放大器用来驱动小的扬声器,这种放大器的输出功率1W~2W,用来驱动扬声器(RL=8/4ohm),同时提供50mW~100mW的功率用来驱动耳机(RL=32/16ohm)。在此情况下,BCD开发了自己的便携式系统中,音频功率放大器产品。
 

  一、 单端(SE)输出 vs. 桥式(BTL)输出

  输出结构常见的有两种,SE(Single-ended)模式与BTL(Bridge-Tied-Load)模式,见下图-1。

单端模式与桥式模式


图-1  单端模式与桥式模式


   在便携式系统中,常见的直流电源电压,(+1.8V,+2.5V,+3.3V)通常不会超过+5.0V,如果是单端结构,输出的峰-峰值电压Vp-p最大只有5.0V,实际上由于输出级上、下管子的饱和压降,在没有被削波的前提下,Vp-p最大只有4.5V左右,这样有效值 公式= 公式=1.59V,全部加到RL=4ohm的负载,输出功率公式 =0.63W。所以单端结构,无法输出2W功率。

  如果是BTL输出结构,Vp-p则可以达到8.0V,有效值 公式= 8.0/2.828=2.828V,加到RL=4ohm的负载,输出功率 公式=2.0W。

  因此要在VCC=5.0V条件下输出2W左右的功率,只能采用桥式输出结构。所以单端结构常用来驱动耳机,而BTL结构常用来驱动音箱。见下图-2 AA4002典型应用原理图。

AA4002典型应用图


图-2  AA4002典型应用图


  从上图中,看到在驱动耳机时,还需要有一个较大的电解电容,它的作用是,
  ① 隔断直流基准电压Vbias(1/2VCC)。如果没有隔直,直流电压会直接流过后面的扬声器线圈,使纸盆平衡位置偏向一端,Vbias过大甚至损坏线圈。
  ② 耦合交流的音频信号,它与扬声器负载构成了一阶高通滤波网络,见图-1。由经典公式(1)可知,电容值的大小影响低频处的截止频率fc有关。
 

公式公式(1)


  电容Co越大,截止频率fc越低,意味着更低的频率可以耦合到负载,见图-3。