NS4250

深圳市纳芯威科技有限公司 NS4250 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 NS4250 3.0W 双声道 AB/D 类双模音频功率放大器附加耳机模式 1 特性 2 说明 NS4250 是 第二代超长续航 2X3W 智能音频功  AB 类/D 类工作模式切换功能  3W 输出功率 放。功放带 AB 类/D 类工作模式切换功能、超低 EMI、  0.1%THD（1W 输出功率、5V 电源） 无需滤波器、3W 双声道输出。另外，当耳机插头接  优异的全带宽 EMI 抑制能力 入插孔时，音频功率放大器便以单端工作模式驱动  优异的“上电，掉电”噪声抑制 立体声耳机。通过一个控制管脚使芯片在 AB 类或者  高达 90%以上的效率(D 类工作模式) D 类工作模式之间切换，以匹配不同的应用环境。  高 PSRR：-80dB（217Hz） 即使工作在 D 类模式 NS4250 采用先进的技术，在  工作电压范围：3.0V～5.5V 全带宽范围内极大地降低了 EMI 干扰，最大限度地  过流保护、过热保护、欠压保护 减少对其他部件的影响。为简化音频系统的设计，  立体声耳机放大模式 NS4250 的桥式联接扬声器放大模式及单端立体耳  SOP16 封装 机放大模式都在同一芯片上实现。NS4250 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。NS4250 内置过流 3 应用范围  手提电脑  低压音响系统 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，高达 90%的效率更加适合于 手机及其他便携式音频产品。 NS4250 提供 SOP16 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 NS4250 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 5 管脚配置 NS4250 的俯视图如下图所示： NS4250 管脚说明： 2 编号 管脚名称 管脚描述 1 SD 关断控制，高电平有效(关断) 2 GND 电源地 3 VoLP 左声道输出正端 4 VDD 电源输入 5 VoLN 左声道输出负端 6 INLN 左声道输入负端 7 GND 电源地 8 NC 9 Bypass 10 AB/D AB 类/D 类切换控制 11 INRN 右声道输入负端 12 VoRN 右声道输出负端 13 VDD 电源输入 14 VoRP 右声道输出正端 15 GND 地 16 HP-IN 耳机模式控制端 空脚 旁路电容 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4250 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 1.8 6 储存温度 -65 150 o 输入电压 -0.3 VDD V 耐 ESD 电压 4000 结温 150 推荐工作温度 -40 85 推荐工作电压 3.0 5.25 V C V C o C o 热阻 JC(SOP16) 20 o JA(SOP16) 80 o C/W 焊接温度 220 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 NS4250 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 关断漏电流 VOS 测试条件 最小值 标准值 3.0 最大值 单位 5.5 V VDD =3.6V,VIN＝0V,No load 10 mA VDD =5.0V,VIN＝0V,No load 15 mA V/SD =0V 1 15 µA 输出失调电压 10 40 mV RO 输出电阻 3 PSRR 电源抑制比 CMRR 共模抑制比 fSW 调制频率 η 效率 VIH 逻辑控制端 高电平 VIL 逻辑控制端 低电平 K 217Hz -80 dB 20KHz -72 dB -70 dB VDD =3.0V to 5.25V 450 kHz Po=0.5W,VDD =3.6V,RL =8Ω 90 % 1.4 V 0.4 V 耳机输出模式 (VDD =5.0V) THD＝1%,f=1KHz,RL=16Ω 110 mW THD＝1%,f=1KHz,RL=32Ω 80 mW 立体声分离度 RL＝32Ω,Po＝10mW -85 dB THD 失真度 RL=16Ω/32Ω,f=1KHz PO=10mW 0.2 % SNR 信噪比 RL＝32Ω,Po＝10mW 85 dB THD＝1%,f=1KHz,ClassAB RL=4Ω RL=8Ω 2.0 1.3 W THD＝10%,f=1KHz,ClassAB RL=4Ω RL=8Ω 2.6 1.7 W THD＝1%,f=1KHz,ClassD RL=4Ω RL=8Ω 2.3 1.4 W THD＝10%,f=1KHz,ClassD RL=4Ω RL=8Ω 3.0 1.8 W PO 输出功率 XTALK 外置喇叭输出模式(VDD =5.0V) PO 4 输出功率 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY THD 失真度 Stereo Isolation 立体声分离度 SNR 信噪比 f=1KHz,ClassD, NS4250 Oct.2018 V1.0 0.2 % RL＝4Ω,Po＝0.5W -80 dB RL＝4Ω,Po＝0.5W 85 dB RL=4Ω/8Ω,PO=0.5W 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 NS4250 Oct.2018 V1.0 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY 7 NS4250 Oct.2018 V1.0 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY 8 NS4250 Oct.2018 V1.0 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4250 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 10 应用说明 10.1 NS4250 工作模式 NS4250 的工作模式通过管脚 SD，AB/D 和 HP-IN 设置，如下表 SD AB/D HP-IN 工作模式 低 低 逻辑低 AB 类，桥式输出 低 高 逻辑低 D 类，桥式输出 低 低/高 逻辑高 AB 类，单端输出 高 低/高 逻辑低/高 低功耗关断 在实际应用中，可以通过输出耳机插座自动切换输出的工作模式。典型应用见图 1，耳机控制部分如下 图： 当没有耳机插头接入插孔时，R1-R3 分压电阻使提供到 HP-IN 管脚（16 脚）的电压近似为 50mV(低电平)， 使 NS4250 工作于桥式输出模式。当耳机插头插入耳机插孔使得耳机插孔与 R3 分离,HP-IN 管脚上拉到高电 平。NS4250 工作于单端输出模式（耳机应用）。 桥式输出模式 NS4250 内部调制级的增益为 3。工作在桥式输出模式时，每个通道总增益为 Av = 240k/Rin。 输入电容 Ci 和输入电阻 Ri 选择 输入电容和输入电阻构成高通滤波器，截止频率为 f 3dB  9 1 。过大的输入电容，增加成本、 2 RIN CI 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY NS4250 Oct.2018 V1.0 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。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。选择 Ci＝0.1uF～0.39uF， 可以满足系统的性能。 旁路电容 Cb 选择 Cb 决定 NS4250 静态工作点的稳定性，所以当开启有爆裂的输入信号时它的值非常关键。Cb 越大，芯 片的输出倾斜到静态直流电压（即 VDD/2）越慢，则开启的爆裂声越小。Cb 取 1uF 可得到一个“滴答声”和“爆 裂声”都较小的关断功能。 电源滤波电容选择 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。 设计中要求滤波电容尽量靠近芯片电源脚。典型的电容为 10uF 的电解电容并上 0.1uF 的陶瓷电容。 低功耗关断功能 当 SD 管脚电平为高时，芯片处于关断低功耗状态。实际应用中建议 SD 管脚接上拉电阻。这样保 证与 SD 管脚相连悬空或者高阻时芯片处于关断状态。 AB 类，D 类切换功能 当 AB/D 管脚为高电平时，芯片工作在 D 类模式；为低电平时，芯片工作在 AB 类模式。AB/D 管 脚不能悬空。 10.2 上电 ,掉电噪声抑制 NS4250 内置上电，掉电噪声抑制电路， 有效地消除了系统在上电、 下电、唤醒和关断操作时可能出 现的瞬态噪声。 10.3 EMI增强技术 NS4250 内置 EMI 增强技术。 采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了 EMI 干扰，最大限度地 减少对其他部件的影响。如图 6 所示。 10 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY NS4250 Oct.2018 V1.0 10.4 效率 NS4250 利用扩展频谱技术充分优化全新 D 类放大器的电路设计，以提高效率。工作在 D 类模式时，高 达 90%的效率更加适合于便携式音频产品。 10.5 保护电路 当芯片发生输出引脚与电源或地短路，或者输出之间的短路故障时，过流保护电路会关断芯片以防止 芯片被损坏。短路故障消除后，NS4250 自动恢复工作。当芯片温度过高时，芯片也会被关断。 温度下降 后，NS4250 继续正常工作。当电源电压过低时，芯片同样会被关断，电源电压恢复后，芯片会再次启动。 11 NS4250 应用注意事项 11.1 D 类音频功放 EMI 干扰来源 D 类音频功放的 EMI 干扰主要来源于两个地方。一个是电源线上电流的跳动；另外一个是输出端脉冲信 号的边沿。EMI 主要通过 PCB 的走线、通孔和扬声器的连线向外辐射，干扰其他的部件。 11.2 NS4250 超低 EMI 便携音频设备电池的寿命和音频功放的效率直接相关。D 类音频功放的效率对于延长电池的使用时间 是无容置疑。但是对有收音模块的设备来讲，传统 D 类音频功放的 EMI 干扰直接限制了 D 类功放的使用， 令许多设计工程师头痛。NS4250 采用先进的 EMI 增强技术，非常有效降低了 EMI 干扰。 11. 3 NS4250 应用设计参考 要充分发挥 D 类功放的性能。应用时从以下几个方面可以最大限度降低 D 类音频功放的 EMI 干扰： 1. 功放输出到喇叭的走线，连线尽量短，尽量宽，而且输出布线，连线尽可能远离敏感信号线和电路。 2. 功放电源脚的去耦电容尽可能靠近芯片引脚。电源线，地线最好采用星形接法。 3. 由于空间限制等原因 EMI 干扰较严重时在输出端加磁珠和电容可以有效抑制 EMI 干扰。使用时磁珠和 电容尽可能靠近芯片引脚。以下是 NS4250 加了磁珠之后的应用设计参考电路： 11 2018 Copyright © Nsiway Technology 深圳市纳芯威科技有限公司 NS4250 SHENZHENNSIWAYTECHNOLOGY Oct.2018 V1.0 12 芯片的封装尺寸图 2 0B 21B 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。 12 2018 Copyright © Nsiway Technology