NS4816概述:
NS4816是一款帶有自動增益控制(AGC)功能、內置高效電荷泵升壓電源的免濾波器 G 類音頻功率放大器。芯片持續(xù)地檢測輸出功率并相應調整內部增益,以避免揚聲器長時間的過載。
NS4816內部集成的電荷泵可以為功放的輸出級產生5.9V 的供電電壓。在 8Ω負載和鋰電池供電條件下,可以持續(xù)輸出 1W 的恒定功率(THD+N=1%)。NS4816最高效率高達81%,極大延長了播放音樂時電池的續(xù)航時間。
NS4816帶有多級恒定輸出功率的 AGC 技術可以幫助設計人員選擇合適的功率用以匹配不同的揚聲器。
NS4816采用WLCSP封裝(1.63mm*1.63mm)。
NS4816產品特性描述:
NS4816是一款集成了電荷泵轉換器的高效G類音頻功放。
全差分放大
由于無輸出濾波器的調制結構減少了外部元件的數量,減小了電路板的面積,因此降低了整體成本。當沒有輸入信號時,正負輸出端同相輸出 50%占空比的方波,輸出互相抵消,所以揚聲器負載上沒有電壓,因此空閑狀態(tài)下沒有電流流過負載。當有信號輸入時,占空比會發(fā)生改變,對于上升的輸出電壓,VOP 占空比增加,VON 占空比降低。對于下降的輸出電壓則相反。兩個不相等的輸出方波產生了差分的輸出信號。
NS4816 是一款帶差分輸入和輸出的全差分放大器,差分輸出電壓等于差分輸入電壓乘以增益。NS4816可以用作單端輸入,但是在噪音明顯的環(huán)境下,例如無線對講機,差分輸入可以保證良好的系統(tǒng)噪音抑制。
電荷泵升壓轉換器
NS4816 內置一個 1.5 倍電荷泵轉換器。這個轉換器可以將電源電壓 VDD 升壓輸出更高的電壓 PVDD,給功率輸出級供電。通常超過 5.9V 時,過壓保護電路會啟動,以保護 PVDD 不超過最大允許工作電壓。
一線脈沖控制
NS4816 使用一線脈沖控制工作模式,用戶可以通過在 SHDN 管腳上輸入脈沖信號來選擇模式
模式切換時序
為了避免進入錯誤的狀態(tài),NS4816 應先上電再輸入控制信號。當需要切換工作模式時,SHDN 應先拉低超過 1ms,然后再輸入新的控制信號
自動增益控制
AGC 功能可以通過一個內部的 PGA 保證對放大器的自動增益調節(jié),芯片持續(xù)檢測輸出,調整放大器信號通路上的增益。這個功能可以感知音量信息,避免出現(xiàn)喇叭音量過載。增益以 0.5dB 的電壓梯度(1dB 的功率梯度)隨著音頻信號變化,當信號幅度穩(wěn)定,增益不會變化。長期大功率工作狀態(tài)下,AGC 功能有效延長了喇叭的壽命。
電源去耦電容
NS4816 是一款高性能的 G 類音頻功放,因此需要對電源進行去耦以提高效率和降低 THD。對于高頻的瞬態(tài)信號,毛刺和數字抖動等干擾信號,需要在離 VDD 管腳盡量近的地方,放置一個低 ESR 的 4.7µF陶瓷電容以保證最好的效果,因為任何電容和芯片之間連線的寄生電感和電阻會降低工作效率。同時為了濾除高頻噪聲信號,需要放置一個 0.1µF 的電容。
電荷泵充電電容
電荷泵充電電容用于在電源和電荷泵負載之間傳遞能量,其值直接直接影響電荷泵的負載調整率和輸出能力,過小的充電電容會影響電荷泵的負載調整率和輸出能力,從而影響功放的輸出功率。電荷泵充電電容越大,負載調整率和驅動能力越強。建議選用2.2uF/10V,低 ESR 的 X7R、X5R 陶瓷電容。
電荷泵保持電容 C PVDD
保持電容 C PVDD 的 ESR 值會顯著影響 PVDD 的紋波,增加這個電容值會降低紋波而減小電容值會增加紋波。建議選用 4.7µF/10V 的電容。
磁珠濾波器
當電路敏感頻率超過 1MHz,沒有 LC 濾波器導致系統(tǒng)無法通過 EMI 測試,可以使用一個磁珠濾波器。該濾波器可以通過 FCC 和 CE 測試,因為兩者只測試 30MHz 以上的放射干擾??梢赃x擇一個高頻時高阻抗和低頻時低阻抗的磁珠,而且有足夠電流能力驅動負載。如果低于 1MHz 的 EMI 敏感電路或者喇叭到芯片有較長導線,可以選用 LC 濾波器。使用時確保磁珠盡量靠近 VOP 和 VON 管腳。
TVS 管
為了提高 ESD 系統(tǒng)的表現(xiàn),需要一對對稱的 TVS 管,以保證良好的音質表現(xiàn),注意管子應靠近喇叭。
PCB布局建議
為充分發(fā)揮 NS4816 芯片的性能,PCB 設計必須仔細考慮,盡量遵循以下原則:
1. 電源線長寬比盡量小,必須單獨走線,布線短而粗,寬度大于 0.75mm,去偶電容必須以最近距離靠近 IC 電源管腳。
2. 升壓電容 C1,C2 盡可能靠近 IC,走線短而粗,如有過孔,必須保證過孔的電流強度。PVDD 的電容盡量靠近芯片的 PVDD 腳。
3. 信號輸入電容電阻靠近芯片的正負輸入端,并且要平行布線。
4. 功率輸出端磁珠盡可能靠近 IC 正負輸出端,磁珠后要緊接接地的電容,必須保證電容充分接地,輸出線寬大于0.5mm。
NS4816特性:
內置 AGC 功能,3 級恒定輸出功率控制:
1.2W, 1W, 0.8W(8Ω)
內置電荷泵電源系統(tǒng)
高工作效率:81%
最大輸出功率 Po=2.2W
(RL=8Ω, VDD=4.2V, THD+N=10%)
低 THD+N=0.015%
(f=1kHz, RL=8Ω, Po=0.5W, VDD=3.8V)
內置熱保護和過壓保護功能
內置 Pop 和 Click 噪聲抑制
高抗射頻干擾能力
一線脈沖控制
NS4816采用WLCSP封裝(1.63mm*1.63mm)
移動手機和平板
便攜媒體播放器
NS4816引腳定義:
NS4816功能框圖: