LPA4871SOF

LPA4871 AB 类音频功率放大器 3W 单声道 AB 类音频功率放大器 概述 特征  工作电压：2.5 - 5.5V LPA4871 是一款 3W、单声道 AB 类音频功率放大器。  创新的“开关/切换噪声”抑制技术，杜绝了上电、 工作电压 2.5-5.5V，以 BTL 桥接方式，在 5V 电源供电情 况下，可以给 4Ω 负载提供 THD 小于 10%、平均 3.0W 的 掉电出现的噪声  10% THD+N，VDD=5V，4Ω 负载下，提供高达 输出功率。在关断模式下，电流典型值小于 0.5μA。 LPA4871 是为提供足功率、高保真音频输出而专门设 2.9W 的输出功率  10% THD+N，VDD=5V，8Ω 负载下，提供高达 计的，它仅需少量的外围器件，输出不需要外接耦合电容 或上举电容，采用 SOP-8 封装，节约电路面积，非常适合 1.8W 的输出功率 移动电话及各种移动设备等使用低电压、低功耗应用方案  关断电流< 0.5μA 上使用。  过温保护  SOP-8 封装 应用  移动电话（手机等）  扩音器，蓝牙音响等  收音机  GPS，电子狗，行车记录仪  语音玩具等 订购信息 LPA4871 □ □ □ F: 无铅 封装类型 SO: SOP-8 型号 丝印 LPA4871 LPA 4871 YWX Y：生产年份 LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com 封装 最小包装(PCS) 100/管 SOP-8 W：当年第几周 www.lowpowersemi.com 4K/包 X：当周生产批次 Page 1 of 9 AB 类音频功率放大器 LPA4871 封装及引脚配置 Shutdown 1 8 VO2 Bypass 2 7 GND +IN 3 6 VDD -IN 4 5 VO1 图 1. LPA4871 的管脚定义图 管脚号 符号 描述 1 Shutdown 2 Bypass 3 +IN 音频输入端，正相 4 -IN 音频输入端，负相 5 VO1 音频输出端 1 6 VDD 电源正极 7 GND 电源地 8 VO2 音频输出端 2 掉电控制管脚（高电平关功放） 内部共模电压脚，需要外接 1μF 旁路电容 典型应用电路 Rf 20kΩ VDD 1μF Ci Ri 0.39μF 20kΩ 4 -IN 3 +IN CB 1μF - VO1 5 + - 2 Bypass VDD 1 Shutdown VO2 8 + BIAS 音频输入 6 VDD 10kΩ 关断控制 GND 7 图 2. LPA4871 单端输入模式电路图 LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 2 of 9 LPA4871 AB 类音频功率放大器 Rf 20kΩ VDD 1μF Ci Ri 0.39μF 20kΩ 音频输入 Ri 20kΩ CB 20kΩ 1μF 4 -IN 3 +IN - VO1 5 + - 2 Bypass VDD 1 Shutdown VO2 8 + BIAS Ci 0.39μF 6 VDD 10kΩ GND 7 关断控制 图 3. LPA4871 差分输入模式电路图 最大额定值 参数名称 符号 数值 单位 工作电压 VDD 6.0 V 存储温度 Tstg -65 - 150 ℃ -0.3 to +（0.3+VCC） V 见附注 1 W 160 ℃ 输入电压 功率消耗 PD 结温度 附注 1：最大功耗取决于三个因素：TJMAX，TA，θJA，它的计算公式 PDMAX=(TJMAX-TA)/θJA ，LPA4871 的 TJMAX=150℃。 TA 为外部环境的温度，θJA 取决于不同的封装形式。 （SOP 封装形式为 140℃/W） LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 3 of 9 LPA4871 AB 类音频功率放大器 电气参数 VDD=5V，TA=25℃ 符号 参数 VDD 供电电压 Vos 输出失调电压 IQ 静态电流 ISD 关断电流 测试条件 最小值 2.5 mA VDD=2.5 – 5.5V 0.1 μA 输出功率 VDD=4.2V 2 VDD=3.7V 1.6 VDD=5V 2.3 VDD=4.2V 1.6 VDD=3.7V 1.3 VDD=5V 1.72 VDD=4.2V 1.2 VDD=3.7V 0.93 VDD=5V 1.39 VDD=4.2V 0.97 VDD=3.7V 0.75 VDD=5V,RL=4Ω,PO=1.8W 0.23 VDD=5V,RL=8Ω,PO=1W 0.08 % Input ac-grounded with f=217Hz 80 Cin=0.47μF, VDD=5V f=20kHz 70 dB Input ac-grounded with Cin=0.47μF, Vn 输出噪声电压 SNR 信噪比 VDD=5V,f=1kHz,THD=1% VSD_H 关断脚高电平 VDD=5V VSD_L 关断脚低电平 VDD=5V LPA4871–00 May.-2017 2.9 W f=1kHz,RL=8Ω,THD=1% 电源电压抑制比 V 2 f=1kHz,RL=8Ω,THD=10% PSRR 5.5 VDD=5V，IO=0 f=1kHz,RL=4Ω,THD=1% 总谐波失真加噪声 单位 mV f=1kHz,RL=4Ω,THD=10% THD+N 最大值 2 VDD=5V PO 典型值 VDD=5V 35 μV 98 dB 0.8 V Email: marketing@lowpowersemi.com 0.5 www.lowpowersemi.com Page 4 of 9 LPA4871 AB 类音频功率放大器 典型特性曲线 Audio Precision 08/31/17 14:22:27 20 10 5 2 % 1 0.5 0.2 0.1 10m 20m 50m 100m 200m 500m 1 2 5 W Sweep Trace Color Line Style Thick Data Axis Comment 1 2 3 4 5 1 1 1 1 1 Cyan Green Yellow Red Magenta Solid Solid Solid Solid Solid 3 3 3 3 3 Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Left Left Left Left Left 3.3V,4ohm 3.7V,4ohm 4.2V,4ohm 5V,4ohm 5.5V,4ohm 图 4. PO VS THD, RL=4Ω Audio Precision 08/31/17 15:10:28 20 10 5 2 % 1 0.5 0.2 0.1 0.06 10m 20m 50m 100m 200m 500m 1 2 3 W Sweep Trace Color Line Style Thick Data Axis Comment 1 2 3 4 5 1 1 1 1 1 Cyan Green Yellow Red Magenta Solid Solid Solid Solid Solid 3 3 3 3 3 Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Analyzer.THD+N Ratio A Left Left Left Left Left 3.3V,8ohm 3.7V,8ohm 4.2V,8ohm 5V,8ohm 5.5V,8ohm 图 5. PO VS THD, RL=8Ω LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 5 of 9 LPA4871 AB 类音频功率放大器 Audio Precision 08/31/17 15:14:18 1 0.5 0.2 0.1 0.05 % 0.02 0.01 0.005 0.002 0.001 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k Hz Sweep Trace Color Line Style Thick Data Axis Comment 1 1 Cyan Solid 3 Analyzer.THD+N Ratio A Left 5V,8ohm,1W 图 6. VDD=5V, RL=8Ω, PO=1W 时的 THD+N 应用说明 LPA4871 内部集成两个运算放大器，第一个放大器的增益可以调整反馈电阻来设置，后一个为电压反相跟随， 从而形成增益可以配置的差分输出的放大驱动电路。 外部电阻配置 如 LPA4871 典型应用电路，运算放大器的增益由外部电阻 Rf、Ri 决定，其增益为 Av=2×Rf/Ri，芯片通过 VO1、 VO2 输出至负载，桥式接法。 桥式接法比单端输出有几个优点：其一是，省去外部隔直滤波电容。单端输出时，如不接隔直电容，则在输出 端有一直流电压，导致上电后有直流电流输出，这样即浪费了功耗，也容易损坏音响。其二是，双端输出，实际上 是推挽输出，在同样输出电压情况下，驱动功率增加为单端的 4 倍，功率输出大。 芯片功耗 功耗对于放大器来讲是一个关键指标之一，差分输出的放大器的最大自功耗为： PDMAX＝4×（VDD）2/（2×Π2×RL） 必须注意，自功耗是输出功率的函数。 LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 6 of 9 AB 类音频功率放大器 LPA4871 在进行电路设计时，不能够使得芯片内部的节温高于 TJMAX（150℃），根据芯片的热阻 ΘJA 来设计，可以通过 自己散热铜铂来增加散热性能。 如果芯片仍然达不到要求，则需要增大负载电阻、降低电源电压或降低环境温度来解决。 电源旁路 在放大器的应用中，电源的旁路设计很重要，特别是对应用方案的噪声性能及电源电压抑制性能。设计中要求 旁路电容尽量靠近芯片、电源脚。典型的电容为 10μF 的电解电容并上 0.1μF 的陶瓷电容。 在 LPA4871 应用电路中，另一电容 CB（接 BYP 管脚）也是非常关键，影响 PSRR、开关/切换噪声性能。一 般选择 0.1μF～1μF 的陶瓷电容。 Shutdown 脚工作模式选择 为了省电，在不使用放大器时，可以关闭放大器，LPA4871 有掉电控制管脚 Shutdown，可以控制放大器是否 工作。该控制管脚的电平必须要接满足接口要求的控制信号，否则芯片可能进入不定状态。 暨 Shutdown 脚通过施 加以下三种不同电平状态，芯片则分别进入三种不同工作模式： 低电平：芯片处于正常工作模式。因此，在使用过程中，务必让此引脚保持低电平。 高电平：芯片进入掉电工作模式，关闭放大器，无输出信号，通过选择进入此状态，能有效减少能耗，达到省 电目的。 空 置：芯片处于不定状态，不仅不能够进入掉电模式，其自功耗没有降低，达不到节电目的；而且易对芯片 造成不良影响，因此在芯片长期工作时，切忌勿让其处于悬空状态。 外围元件的选择 正确选择外围元器件才能够确保芯片的性能，尽管 LPA4871 能够有很大的余量保证性能，但为了确保整个性能， 也要求正确选择外围元器件。 LPA4871 在单位增益稳定，因此使用的范围广。通常应用单位增益放大来降低 THD＋N，使信噪比最大化。但 这要求输入的电压最大化，通常的 CODEC 能够有 1Vrms 的电压输出。 另外，闭环带宽必须保证，输入耦合电容 Ci（形成一阶高通）决定了低频响应， 选择输入耦合电容 过大的输入电容，增加成本、增加面积，这对于成本、面积紧张的应用来讲，非常不利。显然，确定使用多大 的电容来完成耦合很重要。实际上，在很多应用中，扬声器（Speaker）不能够再现低于 100Hz－150Hz 的低频语 音，因此采用大的电容并不能够改善系统的性能。 LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 7 of 9 AB 类音频功率放大器 LPA4871 除了考虑系统的性能，开关/切换噪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，导致 pop 噪声出现，因此，小的耦合电容可以减少该噪声。 另外，必须考虑 CB 电容的大小，选择 CB=1μF，Ci＝0.1μF～0.39μF，可以满足系统的性能。 设计参考实例 设计规格 输出功率 负载阻抗 输入电平 输入电阻 带 宽 2.9W 4 欧姆 1Vrms 100Hz～20KHz+/-0.25dB 首先确定最小工作电压 根据 LPA4871 的输出功率与电源电压的关系，可以确定电源电压应选择 5.0V。电源电压的裕量可以保证输出 可以高于 1W 的功率而不失真。 选择电压后，然后考虑功耗的问题。 确定电压增益 要求 AVD 大于 SQRT(PO×RL）/VIN，即 Vorms/Vinrms，而 Rf/Ri=AVD/2，在该设计中，可以计算得出 AVD 最小为 2.83，选择 AVD＝3，可以计算得到 Ri＝20K，Rf＝30K。 最后根据带宽要求来确定输入电容 输入低频的－3dB 带宽为 100Hz， 1/5 低频点低于－3dB 约 0.17dB 及 5 倍高频点，在规格要求以内， 取 fL＝20Hz， fH=100KHz，因此可得 Ci 约 0.39μF。 高频点 fH 由放大器的 GBW 决定，至少要求 GBW 大于 AVD×fH＝300KHz，远小于 XPT4871F 的 2.5MHz。 其它注意事项 LPA4871 单位增益稳定，但如果增益超过 10 倍（20dB）时，额外的反馈电容 Cf 需要并联在电阻 Rf 上，避免 高频的振荡现象。但必须要求与 Rf 组成的极点频率高于 fH（在实例中为 300KHz），如本例中选择 Cf 为 25pF 时， 转折频率为 320KHz。可以满足要求。 LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 8 of 9 AB 类音频功率放大器 LPA4871 封装尺寸 如没特别提示，所有尺寸标注均为：英寸（毫米） 。 SOP8 LPA4871–00 May.-2017 Email: marketing@lowpowersemi.com www.lowpowersemi.com Page 9 of 9