SCS6019x 1.2W ClassAB 单 声 道 音 频 功 放 概 要 描 述 SCS6190 适 用 于 移 动 电 话 和 其 他 内 置 扬 声 器 的 便 携 式 音 频 设 备 在 5V 电 源 供 电, 保 证 其 总 谐 波 失 真 和 噪 声 不 超 过 1% 情 况 下, 提 供 1.6W 功 率 的 稳 定 输 出 SCS6190 采 用 桥 接 负 载 结 构 在 提 供 高 品 质 音 频 功 率 放 大 的 同 时, 大 大 减 少 了 外 部 元 件 数, 无 需 外 接 输 出 耦 合 电 容 和 自 举 电 容 内 置 待 机 电 路, 当 SHUTDOWN 管 脚 接 低 电 平 时, 整 个 电 路 工 作 在 待 机 模 式, 待 机 电 流 不 超 过 100nA 内 置 了 杂 音 消 除 电 路, 可 以 消 除 芯 片 启 动 和 关 断 过 程 中 的 咔 嗒 声 或 噼 噗 声 还 可 以 通 过 外 接 电 阻 来 调 节 增 益 SCS6190 能 够 为 8Ω 负 载 提 供 1.2W 4Ω 负 载 内 置 了 过 热 保 护, 有 效 的 保 护 芯 片 在 异 常 的 工 作 条 件 下 不 被 损 坏 SCS6190 提 供 了 纤 小 的 封 装 形 式, 额 定 的 工 作 温 度 范 围 为 -40 至 85 工 作 电 压 范 围 :2.2V 到 5.5V 输 出 功 率 1. PO at 1% THD+N, VDD = 5V RL = 8 Ω 1.2W ( 典 型 值 ) RL = 4 Ω 1.6W ( 只 限 DFN 封 装 ) 2. PO at 1% THD+N, VDD = 3.6V RL = 8 Ω 0.65W ( 典 型 值 ) 3. PO at 1% THD+N, VDD = 2.6V RL = 8 Ω 0.27W ( 典 型 值 ) PSRR @f=217hz,vdd=5v 66Db ( 典 型 值 ) 启 动 时 间 :40ms 低 静 态 电 流 :<3mA 低 关 断 电 流 :<0.1μA 上 电 / 断 电 时 无 咔 嗒 声 或 噼 噗 声 过 流 保 护, 短 路 保 护 和 热 保 护 符 合 Rohs 的 无 铅 封 装 应 用 移 动 电 话 ( 手 机 等 ) 个 人 移 动 终 端 PDA 移 动 电 子 设 备 消 费 类 电 子 产 品 (MP3/MP4/DFP/Protable DVD) Ver.1.1 Datasheet - 1 -
SCS6019x 管 脚 分 布 封 装 信 息 管 脚 分 布 SCS6190D DFN3 3-8L SCS6190T DFN2 2-8L SCS6190M MSOP-8 管 脚 功 能 描 述 管 脚 序 号 符 号 功 能 描 述 1. SHUTDOWN 掉 电 模 式 控 制 脚, 低 电 平 有 效 2. BYPASS 提 供 内 部 共 模 电 压, 外 接 旁 路 电 容 3. IN+ 正 端 音 频 输 入 4. IN- 负 端 音 频 输 入 5. Vo1 负 端 音 频 输 出 6. VDD 供 电 电 源 7. GND 电 源 地 8. Vo2 正 端 音 频 输 出 Ver.1.1 Datasheet - 2 -
功 能 框 图 : 图 1: 内 部 框 图 极 限 参 数 表 1 : 无 信 号 输 入 时 供 电 电 源 (VDD) -------------------------------------------- 0.3V to 6V 输 入 电 压 (VIN) --------------------------------------------------- -0.3toVDD+0.3V 结 工 作 温 度 范 围 (TJ ) -------------------------------------------------- -40to150 引 脚 温 度 (T SDR)( 焊 接 10 秒 )---------------------------------------------------- 260 存 储 温 度 范 围 (T STG) ------------------------------------------------- -65to150 推 荐 工 作 环 境 : 输 入 电 压 (VDD) ------------------------------------------------------------ 2.5~5.5V 环 境 温 度 范 围 (TA) ------------------------------------------------------ -40~85 结 温 范 围 (Tj) ----------------------------------------------------------- -40~125 Ver.1.1 Datasheet - 3 -
热 效 应 信 息 2 θ JA(DFN-8) 封 装 热 阻 ( 芯 片 到 环 境 热 阻 ) --------------------------------------- 160 /W θ JA(MSOP-8) 封 装 热 阻 ( 芯 片 到 环 境 热 阻 ) -------------------------------------- 160 /W ESD 范 围 ESD 范 围 HBM( 人 体 静 电 模 式 ) ---------------------------------------------------±2kV ESD 范 围 MM( 机 器 静 电 模 式 ) ------------------------------------------------- ±200V 1. 上 述 参 数 仅 仅 是 器 件 工 作 的 极 限 值 不 建 议 器 件 的 工 作 条 件 超 过 此 极 限 值 否 则 会 对 器 件 的 可 靠 性 及 寿 命 产 生 影 响, 甚 至 造 成 永 久 性 损 坏 2. PCB 板 放 置 的 地 方, 如 果 是 DFN 封 装 的 则 需 要 有 散 热 设 计, 使 得 底 部 的 散 热 片 和 PCB 板 的 散 热 区 域 相 连, 并 通 过 过 孔 和 地 相 连 电 气 参 数 T A =25 C, V DD =2.6V ( 除 非 特 殊 说 明 ) 符 号 参 数 描 述 以 及 测 试 条 件 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 ICC 电 源 静 态 电 流 无 输 入 信 号, 无 负 载 1.1 4 ma ISD Shutdown 模 式 电 流 无 输 入 信 号,VSD=GND, RL=8Ω 0.1 μa Voo 输 出 失 调 电 压 无 输 入 信 号,RL=8Ω 2 20 mv Pout 输 出 功 率 THD+N=1%(max);f=1kHz(8) 0.2 0.27 W THD + N 总 谐 波 失 真 + 噪 声 Pout=0.35W,AV=2, 20Hz F 20kHz,RL=8Ω 0.05 0.2 % RL=8,AV=2, f=217hz 55 60 PSRR 电 源 纹 波 抑 制 比 Vripple=200m Vpp, db 交 流 输 入 接 地 f=1khz 55 62 twu 启 动 时 间 Cb=1μF 70 ms tsd Shutdow 关 断 时 间 Cb=1μF 10 μs VSDH Shutdown 管 脚 输 入 高 电 平 1.2 V VSDL Shutdown 管 脚 输 入 低 电 平 0.4 V Ver.1.1 Datasheet - 4 -
T A =25 C, V DD =3.6V ( 除 非 特 殊 说 明 ) 符 号 参 数 描 述 以 及 测 试 条 件 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 ICC 电 源 静 态 电 流 无 输 入 信 号, 无 负 载 1.8 5 ma ISD Shutdown 模 式 电 流 无 输 入 信 号,VSD=GND, RL=8Ω 0.1 μa Voo 输 出 失 调 电 压 无 输 入 信 号,RL=8Ω 3 30 mv Pout 输 出 功 率 THD+N=1%(max);f=1kHz(8) 0.6 0.65 W THD + N 总 谐 波 失 真 + 噪 声 Pout=0.35W,AV=2, 20Hz F 20kHz,RL=8Ω 0.04 0.15 % RL=8,AV=2, f=217hz 55 63 PSRR 电 源 纹 波 抑 制 比 Vripple=200m Vpp, db 交 流 输 入 接 地 f=1khz 55 67 twu 启 动 时 间 Cb=1μF 75 ms tsd Shutdow 关 断 时 间 Cb=1μF 10 μs VSDH Shutdown 管 脚 输 入 高 电 平 1.2 V VSDL Shutdown 管 脚 输 入 低 电 平 0.4 V T A =25 C, V DD =5.6V ( 除 非 特 殊 说 明 ) 符 号 参 数 描 述 以 及 测 试 条 件 最 小 值 典 型 值 最 大 值 ICC 电 源 静 态 电 流 无 输 入 信 号, 无 负 载 3 6 ma ISD Shutdown 模 式 电 流 无 输 入 信 号,VSD=GND, RL=8Ω 0.1 μa Voo 输 出 失 调 电 压 无 输 入 信 号,RL=8Ω 3 30 mv Pout 输 出 功 率 THD+N=1%(max);f=1kHz(8) 1.15 1.2 W THD + N PSRR 总 谐 波 失 真 + 噪 声 电 源 纹 波 抑 制 比 Pout=0.35W,AV=2, 20Hz F 20kHz,RL=8Ω RL=8,AV=2, f=217hz 55 60 Vripple=200mVpp, 交 流 输 入 接 地 f=1khz 55 62 单 位 0.04 0.15 % twu 启 动 时 间 Cb=1μF 80 ms tsd Shutdow 关 断 时 间 Cb=1μF 10 μs VSDH Shutdown 管 脚 输 入 高 电 平 1.3 V VSDL Shutdown 管 脚 输 入 低 电 平 0.4 V db Ver.1.1 Datasheet - 5 -
典 型 特 征 曲 线 Ver.1.1 Datasheet - 6 -
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应 用 信 息 基 本 结 构 描 述 SCS6190 是 双 端 输 出 的 音 频 功 率 放 大 器, 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, 其 原 理 框 图 为 : 数 字 逻 辑 特 性 关 断 信 号 数 字 逻 辑 特 性 外 部 电 阻 配 置 如 应 用 图 示 1, 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 却 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, Ver.1.1 Datasheet - 9 -
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 放 大 器 来 讲 是 一 个 关 键 的 指 标 之 一, 差 分 输 出 放 大 器 的 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 在 进 行 电 路 设 计 时, 不 能 够 使 得 芯 片 内 部 的 节 温 高 于 TJ MAX ( 125 ), 根 据 芯 片 的 热 阻 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 10uF 的 电 解 电 容 并 上 0.1uF 的 陶 瓷 电 容 在 SCS6190 应 用 电 路 中, 另 一 电 容 CB( 接 Bypass 管 脚 ) 也 是 非 常 关 键, 影 响 PSRR 开 关 / 切 换 噪 声 性 能 一 般 选 择 0.1uF~1uF 的 陶 瓷 电 容 关 断 模 式 为 了 节 电, 在 不 使 用 放 大 器 时, 可 以 关 闭 放 大 器,SCS6190 有 关 断 控 制 管 脚, 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, 而 不 能 够 进 入 关 断 模 式, 其 自 功 耗 没 有 降 低, 达 不 到 节 电 目 的 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 SCS6190 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 SCS6190 单 位 增 益 稳 定, 因 此 使 用 的 范 围 广 另 外, 闭 环 带 宽 必 须 保 证, 输 入 隔 直 电 容 Ci( 形 成 一 阶 高 通 ) 决 定 了 低 频 响 应 性 能 在 整 个 应 用 环 节 中 都 推 荐 使 用 低 ESR 电 容 一 个 真 正 的 实 际 电 容 可 以 看 做 是 一 个 电 阻 串 联 一 个 理 想 的 电 容 在 电 路 中 电 阻 两 端 的 电 压 降 影 响 着 电 容 的 性 能, 等 效 电 阻 越 低, 实 际 的 电 容 性 能 越 接 近 理 想 电 容. 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 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=1uF,Ci=0.1uF~0.39uF, 可 以 满 足 系 统 的 性 能 设 计 参 考 实 例 设 计 规 格 输 出 功 率 1W 负 载 阻 抗 8Ω 输 入 电 平 1Vrms 输 入 电 阻 20K 带 宽 100Hz~20KHz+/-0.25Db 1 首 先 确 定 最 小 工 作 电 压 根 据 SCS6190 的 输 出 功 率 与 电 源 电 压 的 关 系 图, 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 2 确 定 电 压 增 益 要 求 AVD 大 于 (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 3 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 0.39uF 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 SCS6190 的 2.5MHz 其 它 注 意 事 项 Ver.1.1 Datasheet - 10 -
SCS6190 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 5pF 时, 转 折 频 率 为 320KHz 可 以 满 足 要 求 封 装 信 息 SCS6190D,DFN 3 3-8L Ver.1.1 Datasheet - 11 -
SCS6190T,DFN 2 2-8L Ver.1.1 Datasheet - 12 -
SCS6190M,MSOP-8 Ver.1.1 Datasheet - 13 -