Microsoft Word - SN2031 P0.5中文版

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眠席
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1 超大音量防破音超低 EMI G 类音频功率放大器简介 SN2031 是一款集成了防破音功能, 增益可调的大功率 G 类音频功放芯片它在 4.2V 电池电压下可以为 8Ω 负载提供高达 2.0W 的输出功率 SN2031 通过一线脉冲的方式来实现 4 档增益和防破音 (AGC) 模式的选择它所带有的防破音功能可根据输出信号的大小自动调节增益变化, 从而实现更加舒适的听觉感受 SN2031 为实现大功率音频输出的便携设备提供了低成本小尺寸的解决方案采用差分输入, 有效抑制射频噪声, 并且集成 Pop-and-Click 抑制电路, 过热保护和短路保护功能 SN2031 工作电压范围为 2.7V ~ 4.5V, 使用 QFN-20(3mm 3mm) QFN-28(4mm 4mm) 封装, 可在 -40 C ~ +85 C 的环境温度下工作特性工作电压 2.7V ~ 4.5V 4.2V 电压下的 2.0W 大功率输出 4 档可选增益 :12dB 16dB 24dB 27.5dB 防破音 (AGC) 功能一线脉冲控制方式集成 Pop-and-Click 抑制电路 8kV HBM ESD 过热保护短路保护功能使用 QFN-20(3mm 3mm) QFN-28 (4mm 4mm) 封装应用手机掌上电脑 GPS 其它便携式电子器件典型应用电路 VBattery 10 F 0.1 F VCC AVIN 0.1 F 10V 10 F Mode Control Differential Input CIN+ 22nF IN- CIN- 22nF 100k RIN+ 10k RIN- 10k IN+ SN2031 CP CN OUT OUT 4.7 F 100k FS GND 图 1 典型应用电路 ( 差分输入 ) P0.5 1

2 VBattery 10 F 0.1 F VCC AVIN 0.1 F 10V 10 F Mode Control Single-ended Input CIN+ 22nF IN- CIN- 22nF 100k RIN+ 10k RIN- 10k IN+ SN2031 CP CN OUT OUT 4.7 F 100k FS GND 图 2 典型应用电路 ( 单端输入 ) P0.5 2

3 引脚结构 SN2031 封装形式引脚结构 ( 俯视图 ) QFN-20 (3mm 3mm) QFN-28 (4mm 4mm) OUT+ CP VCC GND 6 OUT- AVIN IN- IN+ FS 12 GND CN AVIN AVIN P0.5 3

4 引脚说明 QFN-20 (3mm 3mm) 引脚号 QFN-28 (4mm 4mm) 引脚名描述 1 1 关断控制引脚, 低电平有效 2,5,10, 11,16 2,5~8,11,12,14, 17,19,22,23,25,28 无连接 3 3 CP 电荷泵飞跨电容正极 4,8 4 VCC 电源输入 6 9 IN- 音频输入负极 7 10 IN+ 音频输入正极 9 13 FS 接 100kΩ 电阻到地 12,17,18 15, 21, 24 AVIN 音频功放电源引脚 OUT- 音频输出负极 14,20 18, 27 GND 接地 OUT+ 音频输出正极 CN 电荷泵飞跨电容负极散热片接地供应信息产品型号封装形式包装规格工作温度范围 SN2031I320E SN2031I428E QFN-20 QFN C ~ +85 C SN2031 环保代码 E: 无铅引脚代码 20:20 引脚 28:28 引脚封装形式 3:QFN,3mm 3mm 4:QFN,4mm 4mm 温度代码 I: 工业标准,-40 C ~ +85 C P0.5 4

5 绝对最大额定范围电源电压,V CC V ~ +6.0V 输入引脚电压 V ~ V CC +0.3V 最大结温度,T JMAX C 工作温度范围,T A C ~ +85 C 存储温度范围,T STG C ~ +150 C ESD (HBM) kV 如果器件工作条件超过上述各项极限值, 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工作条件下, 其可靠性及寿命可能受到影响电气特性测试条件 :T A = -40 C ~ +85 C,V CC = 2.7V ~ 4.5V( 除非特殊说明 ) 典型值测试条件为 T A = 25 C,V CC = 3.6V 符号参数条件最小值典型值最大值单位 V CC 电源电压 V I CC 静态电流 V CC = V AVIN = 3.6V, 无负载 5 ma I SD 关断电流 V = 0V 1 µa F OSC 工作频率 350 khz V AVIN 输出电压无负载 5.7 V t ON 软启动时间 600 µs V OS 音频功放失调电压 3 mv R IN 输入电阻模式 1, 模式 2 30 模式 3, 模式 4 5 F SW 音频功放开关频率 khz V IH 逻辑 1 输入电压 1.4 V V IL 逻辑 0 输入电压 0.4 V I IH 逻辑 1 输入电流 2.1 µa I IL 逻辑 0 输入电流 0.8 µa T OTP 过热保护温度 ( 注释 1) 150 C T HYS 过热保护迟滞温度 ( 注释 1) 50 C kω P0.5 5

6 音频功放交流特性 ( 注释 1) 测试条件 :T A = 25 C,V CC = 3.6V( 除非特殊说明 ) 符号参数条件最小值典型值最大值单位 Po 输出功率 THD+N 总谐波失真加噪声 THD+N = 10%,f = 1kHz R L = 8Ω+33µH THD+N = 1%,f = 1kHz R L = 8Ω+33µH V CC = 3.6V,P O = 0.5W,R L = 8Ω+33µH f = 1kHz V CC = 4.2V,P O = 1.0W,R L = 8Ω+33µH f = 1kHz V CC = 3.6V 1.72 V CC = 4.2V 2.0 V CC = 3.6V 1.38 V CC = 4.2V 1.70 t WU 音频功放启动时间 35 ms PSRR 电源纹波抑制比 V P-P = 200mV,R L = 8Ω,f = 217Hz -74 V P-P = 200mV,R L = 8Ω,f = 1kHz -68 t AT 启动时间 10 ms t RL 释放时间 1.2 s A max 最大衰减增益 -8 db t LO 模式控制低电平持续时间 μs t HI 模式控制高电平持续时间 μs t OFF 模式控制关断持续时间 150 μs 注释 1: 设计保证 W % db P0.5 6

7 典型性能曲线 RL= 8Ω+33µH f = 1kHz RL= 8Ω+33µH THD+N(%) VCC = 4.2V THD+N(%) VCC= 4.2V PO = 1W VCC= 3.6V PO = 500mW VCC= 3.6V m 20m 50m 100m 200m 500m k 2k 5k 10k 20k Output Power(W) Frequency(Hz) 图 3 THD+N vs. Output Power 图 4 THD+N vs. Frequency VCC = 3.6V, 4.2V RL= 8Ω+33μH Input Grounded 50 PSRR(dB) Efficiency(%) VCC = 4.2V RL = 8Ω+33μH k 2k 5k 10k 20k Frequency(Hz) Output Power(W) 图 5 PSRR vs. Frequency 图 6 Efficiency vs. Output Power RL = 8Ω+33μH f = 1kHz THD+N = 10% Efficiency(%) Output Power(W) THD+N = 1% 10 VCC = 3.6V RL = 8Ω+33μH Output Power(W) Power Supply(V) 图 7 Efficiency vs. Output Power 图 8 Output Power vs. Power Supply P0.5 7

8 功能模块图 CN CP Soft Start PWM Contorller VCC Reference &Bias Current Bias Voltage Reference Charge Pump AVIN Input Buffer Logic and Protection AGC Bias OUT- IN- IN+ R I R I PWM H-Bridge OUT+ FS Internal Oscillator GND P0.5 8

9 应用说明基本描述 SN2031 是一款集成了防破音功能, 增益可调的大功率 G 类音频功放芯片, 可通过一线脉冲方式选择增益和 AGC 模式它由电荷泵和全差分音频功放组成 AGC 功能音频应用中, 输入信号过大或电池电压下降等因素都会导致音频放大器的输出信号发生不希望的破音失真, 并且过载的信号会对扬声器造成永久性损伤 SN2031 独特的防破音 (AGC) 功能可以通过检测放大器输出的破音失真, 自动调整系统增益, 使得输出音频信号保持圆润光滑启动时间 (Attack Time) 是指从发生破音失真到系统增益调节完成的时间间隔释放时间 (Release Time) 是指从破音失真消失到系统完全退出增益衰减状态的时间间隔不受电源电压限制时的音频输出信号 ( 见图 9) 模式 1 增益为 12dB, 无 AGC 功能 ; 模式 2 增益为 16dB, 开启 AGC 功能 ; 模式 3 增益为 24dB, 无 AGC 功能 ; 模式 4 增益为 27.5dB, 开启 AGC 功能当引脚信号拉低并至少持续 150µs 时, 芯片进入关断模式关断模式下功耗低至 1μA SN2031 也可通过输入电阻 R IN 调节增益模式 1:A V = 160kΩ / (30kΩ+R IN ) 模式 2:A V = 240kΩ/ (30kΩ+R IN ) 模式 3:A V = 240kΩ/ (5kΩ+R IN ) 模式 4:A V = 360kΩ/ (5kΩ+R IN ) Mode 1 Mode 2 Mode 3 图 9 不受电源电压限制时的音频输出信号由于受到电源电压限制, 输出信号受损 ( 见图 10) thi tlo toff Mode 4 Shutdown 图 12 工作模式选择图 10 AGC 功能关闭带有 AGC 功能的 SN2031 可得到最佳的输出功率 ( 见图 11) 工作模式 Attack Time 图 11 AGC 功能开启 Release Time SN2031 可使用一线脉冲的方式通过引脚选择 4 种工作模式, 一线脉冲信号的上升沿个数决定芯片的工作模式 ( 见图 12) 当引脚的信号直接拉高时, 即接收到一个上升沿, 芯片启动开始工作, 且工作在模式 1; 当引脚接收到两个上升沿信号时, 芯片进入模式 2; 接收到三个上升沿信号时, 芯片工作在模式 3; 接收到四个上升沿信号, 芯片工作在模式 4 电荷泵电荷泵将较低的输入电压 (V CC ) 转换成 5.7V 电压作为音频电源, 实现比使用电池直接供电的音频功放更大功率的音频输出电荷泵的工作仅需要三组外围元件 : 电源旁路电容输出旁路电容与飞跨电容 (Flying Capacitor) 为了确保最佳工作状态, 三组电容都应选择低 ESR 电容同时, 电容在 PCB 上的位置应当尽可能靠近相应的芯片引脚全差分音频功放全差分音频功放由差分放大器和共模反馈电路组成差分放大器输出差分电压, 该输出差分电压等于差分输入乘以增益, 增益由外部输入电阻设置共模反馈电路确保无论输入共模电压如何, 输出共模电压都偏置在 V CC /2 通常 SN2031 也可用于单端输入, 但如果处在严重干扰环境中, 如使用无线手机等情况,SN2031 应使用差分输入来确保获得最大噪声抑制 P0.5 9

10 全差分音频功放的优点全差分音频功放不需要旁路电容 C BYPASS 全差分放大器有更好的噪声抑制性能例如对于 GSM 手机的 217Hz 射频干扰, 全差分放大器对噪声信号消除能力远远优于单端输入音频放大器输入电容 (C IN ) 输入电阻和输入电容构成一个截止频率为 f C 的高通滤波器在模式 1 2 时, 截止频率计算如公式 (1): 1 f (1) c 2 ( R IN 30k ) C IN 在模式 3 4 时, 截止频率计算如公式 (2): 1 f (2) c 2 ( R IN 5k ) C IN 输入电容值是重要的考虑因素, 因为它直接影响到芯片的低音 ( 低频 ) 性能手机扬声器通常不能很好地响应低频信号, 因此截止频率可以设置用来阻止该应用下的低频信号电容应该有低于 10% 容差, 因为电容值不匹配会引起截止频率不匹配设计指南外围元器件的选择电荷泵的飞跨电容的大小直接影响电荷泵的负载调整率和输出驱动能力, 飞跨电容越大, 负载调整能力越强, 驱动能力也越强建议使用容值为 4.7µF,ESR 较小的 X7R 或 X5R 陶瓷电容电荷泵输出电容的容值和 ESR 直接影响电荷泵输出电压的纹波, 从而影响功放的性能选用容值 10µF,ESR 较小的 X7R 或 X5R 陶瓷电容可以大大减低电压纹波由于电容的封装尺寸和直流偏置电压会影响电容容值封装尺寸越大, 额度耐压越高, 电容损失的容值越小所以建议选用尺寸是 0805, 额度耐压在 10V 左右的电容应用中可以选用较小的 C IN 电容有助于滤除从输入端耦合进入的 217Hz 噪声, 但是这样也会弱化低频的效果尽管 SN2031 提供低至 -74dB 的 PSRR, 但是两个输入电容和电阻之间良好的匹配对芯片的抑制环境传导和辐射的噪声能力都有帮助 PCB 的布局布线由于输出功率达到 2.0W, 所以 8Ω 的扬声器的负载上平均电流可能达到 500mA 以上, 电源和地上的平均电流可能达到 1A 以上包括电荷泵的输出线 AVIN, 飞跨电容的走线宽度都必须满足电流密度要求, 在结构允许的范围内温升尽量的小一些尽量单独走一条短而粗的电源线, 铜线宽度大概 0.75mm 去耦电容尽量靠近电源引脚放置飞跨电容尽量靠近 SN2031 的 CN 和 CP 引脚放置, 输出电容靠近 AVIN 引脚放置, 且电容到芯片引脚的连线尽量短而粗 SN2031 的输入电容和输入电阻要尽量靠近芯片的 IN+ 和 IN- 引脚放置, 且输入线要平行走线抑制噪声耦合磁珠和电容靠近芯片的 OUT+ 和 OUT- 引脚放置, 芯片到喇叭的输出线要尽量短而粗, 推荐的铜线宽度为 0.5mm 为了获得良好的散热性能,SN2031 的散热片和 GND 引脚要直接连到大面积的铺地层, 散热片还要通过通孔连到中间地层 P0.5 10

11 回流焊接特性参数 Profile Feature Preheat & Soak Temperature min (Tsmin) Temperature max (Tsmax) Time (Tsmin to Tsmax) (ts) Pb-Free Assembly 150 C 200 C seconds Average ramp-up rate (Tsmax to Tp) 3 C/second max. Liquidous temperature (TL) Time at liquidous (tl) 217 C seconds Peak package body temperature (Tp)* Max 260 C Time (tp)** within 5 C of the specified classification temperature (Tc) Average ramp-down rate (Tp to Tsmax) Time 25 C to peak temperature Max 30 seconds 6 C/second max. 8 minutes max. 图 13 回流焊接温度曲线 P0.5 11

12 卷带包装信息 SN2031 QFN P0.5 12

13 QFN P0.5 13

14 封装信息 SN2031 QFN P0.5 14

15 QFN-28 注意 : 除非特殊说明, 上图所有尺寸单位均为毫米 (mm) 重要声明不对本公司产品以外的任何电路的使用负责, 也不提供其专利许可保留在任何时间没有任何通报的前提下修改产品资料和规格的权利客户应该在发送订单之前取得最新的相关信息并且核对信息的正确和完整性 P0.5 15

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untitled 0755-82134672 Macroblock MBI6655 1 LED Small Outline Transistor 1A 3 LED 350mA 12V97% 6~36 Hysteretic PFM 0.3Ω GSB: SOT-89-5L (Start-Up) (OCP) (TP) LED Small Outline Package 5 MBI6655 LED / 5 LED MBI6655