NS4258

深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 NS4258 5.0W 双声道 AB/D 类双模音频功率放大器附加 NCN 模式 1 特性  输出功率：3.2W×2(4Ω 负载), 5.2W ×2(2Ω 负 载)  超低底噪: 90uV  工作电压范围：2.8V～5.5V  0.05%THD（2 W 输出功率、5V 电源、2Ω负载、 ClassD）  AB 类 D 类切换功能  防失真(NCN)功能  差分输入方式  优异的“上电，掉电”噪声抑制  高达 85%的效率  过流保护、过热保护、欠压保护  eTSSOP-20 ，SOP-16 封装 3 应用范围   蓝牙音响 其他便携式音响 2 说明 NS4258 是一款全差分输入，超低噪声，防失真， 无需滤波器，5W×2 双声道 AB 类 D 类切换音频功 放。NS4258 采用全差分输入设计，使得功放有较好 的共模噪声抑制特性。NS4258 采用先进的技术，在 全带宽范围内极大地提高信噪比，最大限度地降低 了底噪声。独特的防失真(NCN)功能可以有效防止输 入信号过载导致的输出信号失真，实现更加舒适的 听觉感受。同时可以有效保护在大功率输出时扬声 器不被损坏。AB/D 类工作模式可通过一个控制管脚 高低电平切换，以匹配不同的应用环境。其输出无 需滤波器的 PWM 调制结构及反馈电阻内置方式 减少了外部元件、PCB 面积和系统成本。NS4258 在 5V 的工作电压时，每个通道能够向 2Ω负载提供 5W 的输出功率。 NS4258 内置过流保护、过热保护及欠压保护功 能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。 并且利用扩频技术充分优化全新电路设计,D 类模式 下高达 85%以上的效率更加适合低电压，高功率输 出的音频系统。 NS4258 提供 eTSSOP-20 和 SOP-16 封装，额定的工 作温度范围为-40℃至 85℃。 4 应用电路 1 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 5 管脚配置 NS4258 eTSSOP20&SOP16 的俯视图如下图所示： NS4258 管脚说明： 2 SOP16 eTSSOP20 管脚名称 1 1 LINP 左声道正端输入 2 2 LINN 左声道负端输入 3 3 /SD 4 4 AVDD 电源输入 - 5 AGND 模拟地 - 6 BYPASS VDD/2 参考电压输出 5 7 NCN 6 8 AB/D AB 类/D 类工作模式切换控制脚 7 9 RINN 右声道负端输入 8 10 RINP 右声道正端输入 9 11 PVDD 功放级电源 - 12 PVDD 功放级电源 10 13 OUTPR 右声道正端输出 11 14 PGND 功放级地 12 15 OUTNR 右声道负端输出 13 16 OUTNL 左声道负端输出 14 17 PGND 功放级地 15 18 OUTPL 左声道正端输出 16 19 PVDD 功放级电源 - 20 PVDD 功放级电源 管脚描述 关断控制端(高电平开启，低电平关断) 防失真功能控制端 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 6 极限工作参数 参数 最小值 最大值 单位 电源电压 2.8 5.5 V 储存温度 -65 150 o 输入电压 -0.3 VDD V 耐 ESD 电压 2000 结温 150 推荐工作温度 -40 85 推荐工作电压 3 5.25 C V C o C o 热阻 JC(eTTSOP-20) 33 o JA(eTTSOP-20) 30 o C/W JC(SOP-16) 20 o JA(SOP-16) 80 o 焊接温度 260 C/W C/W C/W C o 注：如果器件工作条件超过上述极限值，可能对器件造成永久性损坏。上述参数仅仅是工作条件的极 限值，不建议器件工作在推荐条件以外的情况，器件长时间工作在极限条件下，其可靠性及寿命可能受到 影响。 7 功能框图 3 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 8 电气特性 工作条件（除非特别说明）：TA=25℃。 符号 参数 VDD 电源电压 IDD 电源静态电流 ISD 最小值 标准值 2.8 最大值 单位 5.5 V VIN＝0V,No load 20 mA 关断漏电流 V/SD =0V 1 µA VOS 输出失调电压 VIN＝0V 20 mV PSRR 电源抑制比 217Hz -65 dB 20KHz -60 dB CMRR 共模抑制比 -70 dB fSW 调制频率 500 kHz η 效率 85 % VIH 逻辑控制端 高电平 VIL 逻辑控制端 低电平 tAT NCN 启动时间 NCN 10 ms tRL NCN 释放时间 NCN 1.1 s Vn 输出噪声 20Hz-20kHz,Gain=15dB 90 uV THD＝1%,f=1KHz,Class AB RL=2Ω RL=4Ω 3.7 2.4 W THD＝10%,f=1KHz,Class AB RL=2Ω RL=4Ω 4.8 3.0 W THD＝1%,f=1KHz,Class D RL=2Ω RL=4Ω 4.1 2.6 W PO 4 测试条件 输出功率 （NCNOFF 模式） Po=2.5W,RL =4Ω 2 V 0.4 THD＝10%,f=1KHz,Class D RL=2Ω RL=4Ω 5.2 3.2 W THD+N 总失真度+噪声 Gain=15dB,f=1kHz RL=2Ω,PO=2W 0.05 % SNR 信噪比 Gain=15dB,f=1kHz RL=2Ω,PO=4W -95 dB CS L/R 分离度 Gain=15dB,f=1kHz RL=2Ω,PO=4W -80 dB AMAX 最大衰减增益 NCN Model -10 dB 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY NS4258 Oct.2018 V1.0 OTP 热保护温度 150 ℃ OTH 滞回温度 20 ℃ Stereo Isolation 立体声分离度 RL＝4Ω,Po＝0.5W -80 dB SNR 信噪比 RL＝4Ω,Po＝0.5W 85 dB 9 典型特性曲线 5 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY 6 NS4258 Oct.2018 V1.0 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY 7 NS4258 Oct.2018 V1.0 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 10 应用说明 10.1 低功耗关断控制端/SD /SD 管脚是功放低功耗关断控制端。低电平时音频功放关闭，芯片处于低功耗状态；高电平时音频功放 打开，芯片开启工作。/SD 管脚内部有下拉 100k 电阻，悬空时处于关断状态。为了抑制开关机 POP 声，开 机时，应该在相关系统上电稳定后才打开/SD 管脚。之前，/SD 管脚应保持关断状态；关机时，应该在功放 电源关闭之前使/SD 管脚为低电平，芯片处于关断状态，最后才关闭电源。 /SD 管脚状态 放大器工作状态 高电平 Power ON 低电平 SHUT DOWN 悬空 SHUT DOWN 10.2 防失真(NCN)功能 NS4258 有防失真(NCN)功能。通过 NCN 引脚设置可进入防失真工作模式。高电平时防失真功能打开， 芯片工作在防失真模式；低电平时防失真功能关闭，芯片工作在普通模式。NCN 管脚内部有上拉 100k 电阻， 悬空时为高电平。 NCN 管脚状态 放大器工作模式 高电平 NCN 低电平 NCNoff 悬空 NCN 防失真功能可有效防止输入信号过载导致的输出信号失真，可以有效保护在大功率输出时扬声器不被 损坏。其原理是：放大器自动检测输出削顶失真，自动调整放大器的增益，达到防失真效果。如下图所示： 图 1 假设不受电源电压限制时的音频输出信号 8 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 图 2 普通工作模式下的音频输出信号 图 3 防失真工作模式下的音频输出信号 10.3 AB 类/D 类工作模式切换 NS4258 通过设置 AB/D 管脚电平的方式选择放大器工作在 AB 类或者 D 类。AB/D 管脚高电平时，放大 器工作在 D 类模式。AB/D 管脚低电平时，放大器工作在 AB 类模式。AB/D 管脚内部有上拉 100k 电阻，悬 空时，放大器工作在 D 类模式。如下表所示： AB/D 管脚状态 放大器工作模式 高电平 Class D 低电平 Class AB 悬空 Class D 图 4 AB/D 类工作模式设置 9 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY NS4258 Oct.2018 V1.0 10.4 NS4258 应用图示 10.4.1 差分输入模式 10.4.2 单端输入模式 10 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 10.5 NS4258 应用参数设置 10.5.1 放大器增益设置 NS4258 增益可以通过外接输入电阻设置。 工作在普通模式时，内置 160k 反馈电阻。整个放大器的增益计算公式为： AVD  160k Ri 其中， Ri 为外接输入电阻。例如 Ri=20k，Av=8 倍（18dB）。 工作在防失真模式时，内置 240k 反馈电阻。整个放大器的增益计算公式为： AVD  240k Ri 其中，Ri 为外接输入电阻。例如 Ri=20k，Av=12 倍（22dB）。 10.5.2 输入电容 Ci 的选取 外接输入电容 Ci 和输入电阻 Ri 构成输入高通滤波器。-3dB 转折频点计算公式为： fc  1 2  Ri  Ci 图示如下： 输入高通滤波器曲线 11 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 增益固定，也就输入阻抗确定了之后。输入隔直电容 Ci 的选取尤为重要。一个方面，容值直接影响放 大器的低频特性。另一方面，开关机 POP 声的抑制性能受电容的影响，如果耦合电容大，则反馈网络的延 迟大，pop 声容易出现。小的耦合电容可以减少该噪声。因此，输入电容 Ci 的选取要兼顾这两个方面。比 如，增益为 18dB，输入阻抗为 20k，-3dB 转折点 fc 取 80Hz，由上计算公式得 Ci=0.1uF。 10.5.3 电源去耦电容 NS4258 是一款高性能的音频功率放大器。因此，适当的电源去耦电容能够保证功放输出的总谐波失真 （ THD）足够低。电源去耦同样也能消减脉冲对扬声器的干扰。针对电源线上不同种类的噪声可适当的选 择不同的电容去耦网络。对于高频噪声，低频噪声，可以用一个高质量容值在 1uF 到 10uF 电容去耦。该 电容最好能尽量靠近功率电源。另外，一个 220uF 或者更大的铝电解电容可对大信号瞬态干扰去耦。该电 容应当靠近功率电源脚接入。AVDD 管脚也必须接一个 0.1uF-1uF 的电容去耦，该电容应当靠近功率电源脚 接入。 11 输出滤波器 NS4258 在 D 类工作模式，大功率及长的输出负载线等各种情况下带磁珠滤波器的测试， NS4258 模组都 可通过 FCC 的 B 级测试。磁珠的类型及规格可根据实际使用选择。如下图： 12 layout建议 NS4258 工作在 D 类模式时，在大多数使用中，使用的磁珠滤波器就能满足要求。然而， D 类功放的开 关边沿变化十分迅速，因此，在 layout 的过程中需要仔细考虑。 针对噪声以及系统的电磁兼容（EMC）要 求，以下是几点建议： 1. 针对不同噪声源以及干扰相应电源去耦电容要预留。电容尽可能靠近管脚放置。 2. 输出电流环路尽量小。无论是磁珠或者电感和电容构成的滤波器尽可能的靠近输出管脚。 此部分电路尽可能远离敏感信号线和电路。 3. 地线走线：AVDD 去耦电容应当接在 AVDD 与 AGND 之间；PVDD 去耦电容应当接在 PVDD 与 PGND 之间。然后 AGND 和 PGND 可接在散热 片 PAD 上引出。 4. 12 散热片应当合理的焊接在 PCB 板的散热区域内。 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY NS4258 Oct.2018 V1.0 13 测试电路 NS4258 测试电路如下图，测量 D 类模式功放时， 低通滤波器(Low PASS Filter)是必须的。可以用两个 33uH 的电感串联在负载电阻两端以等效扬声器。如果只采用纯电阻代替扬声器负载，所测到的结果会比扬 声器做负载时结果差，包括功率，效率，失真度等指标。 图 5 NS4258 测试电路 14 芯片的封装 14.1 eTSSOP-20 封装尺寸图 图 6 eTSSOP-20 封装尺寸图 13 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4258 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 14.2 SOP-16 封装尺寸图 图 7 SOP-16 封装尺寸图 声明：深圳市纳芯威科技有限公司保留在任何时间，并且没有通知的情况下修改产品资料和产品规格的 权利，本手册的解释权归深圳市纳芯威科技有限公司所有，并负责最终解释。 14 2018 Copyright © Nsiway Technology