LTK4871概述
LTK4871是一款3W、单声道AB类音频功率放大芯片。工作电压2V-5V,以BTL桥连接的方式,在5V电源电压下,可以给4Ω负载提供THD小于10%、平均为3.0W的输出功率。在关闭模式下,电流典型值小于0.5uA。LTK4871是为提供大功率、高保真音频输出而专门设计的,它仅仅需要少量的外围元器件,并且能工作在低电压条件下(2V-5V)。LTK4871不需要耦合电容,自举电容或者缓冲网络,所以非常适用于小音量的低功耗系统。LTK4871提供ESOP-8封装
LTK4871特性:
内置开关爆破声抑制电路
10% THD+N,VDD=5V,4Ω 负载下,提供高达 3W 的输出功率
10% THD+N,VDD=5V,8Ω 负载下,提供高达 1.8W 的输出功率
关断电流 < 0.5uA
LTK4871提供ESOP-8封装
过热保护
LTK4871应用
插卡式音箱
蓝牙音箱
锂电扩音器
FM播放器
LTK4871典型应用电路
LTK4871功放电路管脚脚位图
LTK4871封装信息
产品 |
封装形式 |
封装尺寸
(mm) |
脚间距
(mm) |
LTK4871 |
ESOP-8 |
|
|
LTK4871最大额定值(TA=25℃)
参数名称 |
符号 |
数值 |
单位 |
工作电压 |
Vcc |
6.0 |
V |
存储温度 |
Tstg |
-65℃-150℃ |
℃ |
输入电压 |
|
-0.3 to +(0.3+ Vcc) |
V |
功率消耗 |
PD |
见附注1 |
W |
结温度 |
|
160℃ |
℃ |
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,LTK4871的TJMA=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)
LTK4871管脚说明
No. |
管脚名称 |
IO |
功 能 |
1 |
SHUTDOWN |
I |
关断模式控制输入,置高电平时关断。 |
2 |
BYPASS |
I |
电压为VDD/2,外接电容。 |
3 |
IN+ |
I |
IN+ 是正向输入端,IN+一般与Bypass Pin接在一起。 |
4 |
IN- |
I |
IN- 是负向输入端,用于音频输入。 |
5 |
VO+ |
I |
VO+ 是BTL正向输出端。 |
6 |
VDD |
- |
电源输入端 |
7 |
GND |
- |
电源地 |
8 |
VO- |
O |
VO- 是BTL负向输出端。 |
LTK4871电气参数
电气参数
VDD=5V,TA=25℃的条件下
信号 |
参数 |
测试条件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
VDD |
电源电压 |
|
|
5 |
|
V |
IDD |
静态电源电流 |
VDD=5V,IO=0A |
5.5 |
7.5 |
9.5 |
mA |
ISHDN |
关断电流 |
VDD=2V 到 5.5V |
|
0.5 |
|
uA |
Po |
输出功率 |
THD+N=10%, f=1kHz ,RL=4Ω; |
|
3 |
|
W |
THD+N=10%, f=1kHz,RL=3Ω; |
|
3.4 |
|
THD+N=10%, f=1kHz,RL=8Ω; |
|
1.8 |
|
THD+N=1%, f=1kHz ,RL=4Ω; |
|
2.3 |
|
THD+N=1%, f=1kHz ,RL=3Ω; |
|
2.5 |
|
THD+N=1%, f=1kHz ,RL=8Ω; |
|
1.3 |
|
THD+N |
总谐波失真加噪声 |
VDD=5V Po=0.6W, RL=8Ω |
|
0.1 |
|
% |
VDD=5V Po=1.6W, RL=4Ω |
|
0.15 |
|
OTP |
过温保护 |
|
|
165 |
|
℃ |
PSRR |
电源电压抑制比 |
VDD=5V, VRIPPLE=200mVRMS,
RL=8Ω, CB=2.2µF |
|
70 |
|
dB |
LTK4871应用信息
LTK4871驱动4Ω负载时PCB 布局及补偿调节考虑事项
有阻抗的负载两端加上交流电压可产生功耗,负载的功耗随运算放大器输出端和负载间的连线(PCB连线和金属连线)而变化。连线产生的阻抗消耗是我们不想要的,比如,0.1Ω的连线阻抗可使4Ω负载的功率从2.1W减小到2.0W。当负载阻抗减少时,负载功耗减少的问题更加加重。所以,为能得到高质量的输出功率和较宽的工作频率,PCB中输出端与负载的连接应尽量宽。
LTK4871桥式输出结构说明
LTK4871外围电阻Rf 和Ri 构成了放大器1A 的闭环增益,而两个内部20kΩ 的电阻组成了放大器2A 反向端的闭环增益。放大器驱动的负载如扬声器,接在两个放大器输出端即-OUTA 和+OUTA 之间。
放大器1A 的输出端作为放大器2A 的输入端。两个放大器输出的信号大小相同,但是存在180 度的相位差。在BTL桥式模式下,输出构成差分信号驱动。对于一个给定的供给电压,桥式放大器相对单端放大器最大的优点是:它的差分输出使负载两端的增加一倍,在相同条件下就产生了相当于单端放大器四倍的输出功率。
(1)
差分桥式输出的一个优点是不会有直流失调电压加在负载上,这是通过通道A 和B 在电源电压一半时的内部偏置输出而实现的,从而消除了单电源单端放大器要求的耦合电容。在单端放大器中,通常需要一个输出耦合电容来去掉直流失调电压的影响。
LTK4871功耗
要设计一个成功的放大器,无论这个放大器是桥式还是单终端式,功耗都应该重点考虑。等式(2)表明单终端放大器在给定电源电压、驱动一定的负载时最大输出功率为:
(2)
然而,桥式放大器中传递给负载的功率增大也导致内部功耗的增加。
(3)
从等式(3)中计算得的最大功耗点一定不会比等式(4)的功耗点大:
(4)
由于LTK4871 的=150℃, 封装中焊接到与PCB 上铜片连接的DAP 衬垫的热阻为41℃/W。依赖于系统周围的环境温度,所以等式(4)可用以决定由IC 组件支持的最大内部功耗。重新整理等式(4)并代入得到等式(5),该等式表明在LTK4871 的结温不变时,环境温度也随音频系统输出功率有所变化。
(5)
对于5V 电源4Ω负载的典型应用,在不超过最大结温及能输出最大音频功率情况下最大可能环境温度MT封装为45℃.
(6)
等式(6)给出了最大结温TJMAX。如这个结果影响到LTK4871 的至150℃,通过减小工作电压或提高负载阻抗达到减小最大结温,再进一步可通过环境温度补偿来实现。以上所述均假定器件运行在最大功耗点附近。由于内部功耗是输出功率的函数,当输出功率减小时,环境温度可进一步提高。
LTK4871增益
LTK4871的增益由外部电阻Rf 和Ri决定,
例如Ri=20kΩ,Rf=60kΩ,那么增益计算公式如下:
输入电阻尽量靠近LTK4871的输入管脚,可以减小PCB板上噪声的干扰。
LTK4871电源去耦
LTK4871是高性能CMOS音频放大器,需要足够的电源退耦以保证输出THD和PSRR尽可能小。电源的退耦需要两个不同类型的电容来实现。为了更高的频率响应和减小噪声,一个适当等效串联电阻(ESR)的陶瓷电容,典型值1.0µF,放置在尽可能靠近器件VDD端口可以得到最好的工作性能。为了虑除低频噪声信号,推荐放置一个10µF或更大的电容在电源侧。
LTK4871输入电容
对于便携式设计,大输入电容既昂贵又占用空间。因此需要恰当的输入耦合电容,但在许多应用便携式扬声器的例子中,无论内部还是外部,很少可以重现低于100Hz至150Hz的信号。因此使用一个大的输入电容不会增加系统性能,输入电容Ci和输入电阻Ri组成一个高通滤波器,其中Ri由外接电阻和内部输入电阻Rs=16kΩ之和确定,切断频率为
除了系统损耗和尺寸,滴答声和噼噗声受输入耦合电容Ci 的影响,一个大的输入耦合电容需要更多的电荷才能到达它的静态电压(1/2VDD)。这些电荷来自经过反馈的内部电路,和有可能产生噼噗声的器件启动端,因此,在保证低频性能的前提下减小输入电容可以减少启动噼噗声。
因此,在考虑LTK4871输入电容大小时,需要综合考虑系统要求,如果要得到更好的低频响应,增大Ci或者增大Ri都能使fc降低,但是有两点需要注意,一是Ci越大,可能开机时的滴答声和噼噗声会变大;二是如果同时增大Ri,为了保持相同的声音放大增益,需要相应成比例的增大反馈电阻Rf。
LTK4871模拟参考电压端电容
LTK4871包含有使开启或关断的瞬态值或“滴答声和爆裂声”减到最小的电路。讨论中开启指的是电源电压的加载或撤消关断模式。当电源电压逐渐升至最终值时,LTK4871的内部放大器就好比配置成整体增益的缓冲器一样,内部电流源加载一个受线性方式约束的电压到BYPASS管脚。理论上输入和输出的电压高低将随加到BYPASS管脚的电压而改变。直到加载至BYPASS管脚的电压升到VDD/2,内部放大器的增益保持整体稳定。加载到BYPASS管脚上的电压一稳定,整个器件就处于完全工作状态。LTK4871的输出达到静态直流电压的时间越长,初始的瞬态响应就越小。因此,该电容越大,开启时间越短,但“滴答声和爆裂声”也会越小。正常选用1uF电容,如果选用2.2uF电容,会有更好的效果。