+ LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 LTK5128 述概述 LTK5128 是一款 5 单声道 AB 类 /D 类工作模式切 换功能 超低 EMI 无需滤波器的音频功率放大芯片 管脚定义 LTK5128 通过一个 MODE 管脚可以方便地切换为 AB 类 模式, 完全消除 EMI 干扰 工作电压 2.5V-5.5V, 在 D 类 SD 1 8 VOP 放大器模式下可以提供高于 90% 的效率, 新型的无滤波器结构可以省去传统 D 类放大器的输低通滤波器, 从而节省了系统成本和 PCB 空间, 是便携式应用的理想选择 LTK5128 采用独有的 DRC(Dynamic range control) BYP MODE IN 2 3 4 LTK5128 7 6 5 GND VDD VON 技术, 降低了大功率输出时, 由于波形切顶带来的失 真, 相比同类产品, 动态反应更加出色 LTK5128 采用 (ESOP8) ESOP-8 封装 特点 封装信息 应用 无滤波的 D 类 /AB 类放大器 低静态电流和低 EMI FM 模式无干扰 优异的爆破声抑制电路 低底噪 低失真 DRC 动态失真矫正电路 10% THD+N,VDD=5V,4Ω 负载下, 提供高达 3 的输出功率 10% THD+N,VDD=5V,2Ω 负载下, 提供高达 5 的输出功率 短路电流保护 欠压保护 关断电流 < 0.5uA 多种功率封装模式 : ESOP-8 过热保护 蓝牙音箱 拉杆音箱 USB 音响 视频机 扩音器等 产品 封装形 封装尺寸 脚间距 式 (mm) (mm) LTK5128 ESOP-8 管脚信息 序号 符号 描述 1 SD 关断控制, 高电平有效 2 BYP 内部共模参考电压 3 MODE 高电平 D 类, 低电平 AB 类, 默认是 AB 类 4 IN 模拟输入端, 反相 5 VON 模拟输出端负极 6 VDD 电源正 7 GND 电源地 8 VOP 模拟输出正极 1 / 9
典型应用图 + LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 R f = 195kΩ( 内置 ) Rs = 6.5kΩ( 内置 ) Ci Ri (Rs) (Rf) 0.1uF IN VOP 1:Class D 0:Class AB 1uF Cb MODE BYP LTK5128 VON SD VDD GND 470uF 1uF 原理框图 Rf VDD IN BYPASS Rs Class-D Modulator Output Stage VOP VON Rs Rf Internal Oscillator DRC System Control OCP REF SD POR Pop&Click Suppression OTP UVLO MODE TTL Buffer GND 2 / 9
管脚说明 + LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 最大额定值 (T A=25 ) 电气参数 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 结温度 160 附注 1: 最大功耗取决于三个因素 :TJMAX,TA,θ JA, 它的计算公式 PDMAX=(TJMAX-TA)/θ JA,LTK5128 的 TJMA=150 TA 为外部环境的温度,θ JA 取决于不同的封装形式 一 CLASS D 模式 1) 静态电气参数 MODE=VDD, ClassD 模式,V DD =5V,T A =25 的条件下 : 信号参数测试条件最小值典型值最大值单位 V DD 电源电压 2.5 5 5.5 V I DD 静态电源电流 MODE=VDD;V DD =5V,I O =0A 2 5 8 ma I SHDN 关断电流 V DD =2.5V 到 5.5V 1 ua F S 振荡频率 V DD =2.5V 到 5.5V 480 khz Vos 输出失调电压 V DD =5V,V IN =0V 10 mv η 效率 THD+N=10%, f=1khz,r L =2Ω; 87 % THD+N=10%, f=1khz,r L =4Ω; 90 OTP 过温保护 155 R DSON No. 管脚名称 IO 功能 1 SD I 关断控制, 高电平有效 2 BYP IO 内部共模参考电压 3 MODE I 高电平 D 类, 低电平 AB 类, 默认是 AB 类 4 IN I 模拟输入端, 反相 5 VON O 模拟输出端负极 6 VDD IO 电源 7 GND IO 电源地 8 VOP O 模拟输出正极 静态导通电阻 I DS =0.5A V GS =5V P_MOSFET 180 mω N_MOSFET 140 3 / 9
+ LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 2) 动态电气参数 MODE=VDD, ClassD 模式,V DD =5V,T A =25 的条件下 : 信号参数测试条件最小值典型值最大值单位 P o 输出功率 THD+N=10%, f=1khz R L =4Ω; THD+N=1%, f=1khz R L =4Ω; THD+N=10%, f=1khz RL=2Ω; THD+N=1%, f=1khz RL=2Ω; THD+N 总谐波失真加噪声 V DD =5V P o =0.6, PSRR 电源电压抑制比 R L =8Ω V DD =3.6V R L =8Ω V DD =5V P o =1,R L =4Ω V DD =3.6V R L =4Ω P o =0.6, P o =1, V DD =5V, V RIPPLE =200mV RMS, R L =8Ω, C B =2.2µF V DD =5V 2.9 V DD =3.6V 2.3 V DD =3V 1.3 V DD =5V 2.5 V DD =3.6V 1.6 V DD =3V 0.8 V DD =5V 4.9 5.5 V DD =3.6V 3.2 3.5 V DD =3V 2.3 2.6 V DD =5V 4.6 4.8 V DD =3.6V 2.8 3 V DD =3V 1.4 1.5 f=1khz 0.12 0.1 f=1khz 0.12 0.1 % 64 db SNR 信噪比 V DD =5V, V orms =1V, Gv=20dB 85 db 二 CLASS AB 模式 (ESOP-8 封装 ) 1) 静态电气参数 MODE=GND, ClassAB 模式,V DD =5V,T A =25 的条件下 : 信号参数测试条件最小值典型值最大值单位 V DD 电源电压 2.5 5 5.5 V I DD 静态电源电流 V DD =5V,I O =0A 6 10 14 ma I SHDN 关断电流 V DD =2.5V 到 5.5V 1 ua Vos 输出失调电压 V DD =5V,V IN =0V 10 mv OTP 过温保护 155 4 / 9
+ LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 2) 动态电气参数 MODE=GND, ClassAB 模式,V DD =5V,T A =25 的条件下 : 信号参数测试条件最小值典型值最大值单位 P o 输出功率 THD+N=10%, f=1khz R L =4Ω; THD+N=1%, f=1khz R L =4Ω; THD+N=10%, f=1khz R L =2Ω; THD+N=1%, f=1khz R L =2Ω; THD+N 总谐波失真加噪声 V DD =5V P o =0.6, PSRR 电源电压抑制比 R L =8Ω V DD =3.6V R L =8Ω V DD =5V P o =1,R L =4Ω V DD =3.6V R L =4Ω P o =0.6, P o =1, V DD =5V, V RIPPLE =200mV RMS, R L =8Ω, C B =2.2µF V DD =5V 2.9 V DD =3.6V 2 V DD =3V 1.3 V DD =5V 2.6 V DD =3.6V 1.6 V DD =3V 0.8 V DD =5V 4.9 5.5 V DD =3.6V 3.2 3.5 V DD =3V 2.3 2.6 V DD =5V 4.5 4.6 V DD =3.6V 2.7 2.9 V DD =3V 1.4 1.5 f=1khz 0.18 0.15 f=1khz 0.15 0.12 % 69 db SNR 信噪比 V DD =5V, V orms =1V, Gv=20dB 82 db 典型工作特性 5 / 9
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应用信息 + LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 1 驱动 2Ω 和 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 2.1 减小到 2.0 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 2 最大增益 LTK5128 的增益由内部电阻 Rf 和 Rs 以及外接电阻 Ri 决定,Rs=6.5kΩ,Rf=195kΩ ; 用户可以外接 Ri 电阻, 控制整体的增益 例如芯片外部串接一个 20 kω, 那么增益计算公式如下 : 输入电阻尽量靠近 LTK5128 的输入管脚, 可以减小 PCB 板上噪声的干扰 3 偏置电容 模拟基准准旁路电容 (CBYP) 是最关键的电容并与几个重要性能相关, 在从关闭模拟启动或复位时,CBYP 决定了放大器开启的速度 第二个功能是减少电源与输出驱动信号耦合时制造的噪声, 这些噪声来自于内部模拟基准或放大器等其它器件, 降低了 LTK5128 的 PSRR 和 THD+N 性能 4 欠压保护(UVLO) LTK5128 具有低电压检测电路, 当电源电压下降到 2.0V 以下时,LTK5128 关闭输出, 直到 VDD 2.2V 时 器件再次开启回到正常状态 5 电源去耦 LTK5128 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 7 / 9
+ LTK5128 5 AB/D 类音频功放 2014 V1.1 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 470µF 或更大的电容在电源侧 6 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=16k Ω 之和确定, 切断频率为 f c 1 2 R C i i 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 7 模拟参考电压端电容 LTK5128 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,LTK5128 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 LTK5128 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 选择 2.2uF 的电容同时配以一个在 0.1uF 到 0.39uF 间变化的小电容, 可以产生一个滴答声和爆裂声都较小的关断功能 由以上讨论可知, 选择一个不超过指定带宽要求的电容 Ci 可以帮助降低滴答声现象 8 EMI 的减小 在电源端加一个 470uF 以上的耦合电容, 能有效减小 EMI, 前提是放大器到扬声器的距离小于 (<20CM) 大部分应用是需要一个如图 2 所示的磁珠滤波器, 滤波器有效地减小了 1MHz 以上的 EMI, 该应用, 在高频 是应选择高阻抗的, 而在低频率是应选择低阻抗的 8 / 9
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