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TS4962M:
3W无滤波器的D类音频功率放大器

TS4962M 产品页

最近几年,电池供电的多媒体消费电子设备市场经历了爆炸式增长。对于这类便携式产品,高音质和低功耗至关重要。D类音频功率放大器芯片,如ST新推出的TS4962M,不仅具有市场最高的能效,而且价格也极具竞争力,因此,绝对是新移动应用的最佳选择。

主要特性

TS4962M是一个输出功率3W的单声道D类放大器芯片,用于驱动应用设备的外接扬声器。特别适用于手机、便携DVD播放器、PDA、PC机及外设。对于这些应用,低功耗肯定会影响音质,但是,若想延长电池的使用周期,信号链上的每一个器件都必须尽可能地保持高能效。
与AB类音频放大器相比,TS4962M有很多突出优点。第一个优点是能效极高,达到90%。这意味在相同的功耗情况下,信号功率远远高于普通AB类功放芯片;反过来,在音量确定的条件下,D类功耗比普通AB类低很多。D类拓扑还能让开发人员设计简化的无滤波器的电路,对于某一确定应用,D类对器件总需求量低于其它类型的放大器。
像ST所有的手机音频放大器芯片一样,TS4962M采用倒装片封装(不久还将推出DFN8封装),可大幅降低放大级对电路板空间的需求。

TS4962M
典型内部电路拓扑

D类= 高能效

D类放大器的能效明显高于AB类,这是由D类电路拓扑特点决定的。
从电路示意图上看,D类放大器类似于开关式稳压器,用频率较高的方波调制音频输入信号的脉宽,因此,被调制信号的脉宽变化代表音频信号的信息。脉宽调制(PWM)振荡器的频率很重要,因为它决定输出滤波器的要求和音频输入信号的采样率。只有采用一个很高的振荡器频率(典型频率20kHz),是信号最大频率的10倍以上,TS4962M在性能与器件尺寸之间才能取得最佳平衡。
传统AB类线性放大器输出级的最好理论能效是78%,但是,线性功率放大器只在最大输出功率时才能达到这个能效。

TS4962M
能效对输出功率曲线图

在另一方面,因为D类功率放大器采用脉宽调制法传输音频信号,所以信号失真度很低(THD低于1%),理论上增益可无限大。扬声器本身提供低通滤波器,能够去除放大器输出信号的PWM频率,留下纯净的音频放大信号。这意味着D类放大器不仅在单位功率增益方面能效高,而且还免除了对附加滤波器的需求,从而可以减少元器件的数量。