NS4818概述:
NS4818是多級(jí)恒定輸出功率,帶有自動(dòng)增益控制(AGC)功能、內(nèi)置高效電荷泵升壓電源的免濾波器 G類(lèi)音頻功率放大器。芯片持續(xù)地檢測(cè)輸出功率并相應(yīng)調(diào)整內(nèi)部增益,以避免揚(yáng)聲器長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載。
內(nèi)部集成的電荷泵可以為功放的輸出級(jí)產(chǎn)生5.9V 的供電電壓。在 8Ω負(fù)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%)。NS4818最高效率高達(dá)81%,極大延長(zhǎng)了播放音樂(lè)時(shí)電池的續(xù)航時(shí)間。
NS4818帶有多級(jí)恒定輸出功率的AGC技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員選擇合適的功率用以匹配不同的揚(yáng)聲器。
NS4818采用WLCSP封裝(1.63mm*1.63mm)。
NS4818產(chǎn)品特性描述:
NS4818 是一款集成了電荷泵轉(zhuǎn)換器的高效 G 類(lèi)音頻功放。
全差分放大
由于無(wú)輸出濾波器的調(diào)制結(jié)構(gòu)減少了外部元件的數(shù)量,減小了電路板的面積,因此降低了整體成本。當(dāng)沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí),正負(fù)輸出端同相輸出 50%占空比的方波,輸出互相抵消,所以揚(yáng)聲器負(fù)載上沒(méi)有電壓,因此空閑狀態(tài)下沒(méi)有電流流過(guò)負(fù)載。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí),占空比會(huì)發(fā)生改變,對(duì)于上升的輸出電壓,VOP 占空比增加,VON 占空比降低。對(duì)于下降的輸出電壓則相反。兩個(gè)不相等的輸出方波產(chǎn)生了差分的輸出信號(hào)。
NS4818 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。NS4818可以用作單端輸入,但是在噪音明顯的環(huán)境下,例如無(wú)線對(duì)講機(jī),差分輸入可以保證良好的系統(tǒng)噪音抑制。
電荷泵升壓轉(zhuǎn)換器
NS4818 內(nèi)置一個(gè) 1.5 倍電荷泵轉(zhuǎn)換器。這個(gè)轉(zhuǎn)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(jí)供電。通常超過(guò) 5.9V 時(shí),過(guò)壓保護(hù)電路會(huì)啟動(dòng),以保護(hù) PVDD 不超過(guò)最大允許工作電壓。
一線脈沖控制
NS4818 使用一線脈沖控制工作模式,用戶可以通過(guò)在 SHDN 管腳上輸入脈沖信號(hào)來(lái)選擇模式。
模式切換時(shí)序
為了避免進(jìn)入錯(cuò)誤的狀態(tài),NS4818 應(yīng)先上電再輸入控制信號(hào)。當(dāng)需要切換工作模式時(shí),SHDN 應(yīng)先拉低超過(guò) 1ms,然后再輸入新的控制信號(hào)。
自動(dòng)增益控制
AGC 功能可以通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的 PGA 保證對(duì)放大器的自動(dòng)增益調(diào)節(jié),芯片持續(xù)檢測(cè)輸出,調(diào)整放大器信號(hào)通路上的增益。這個(gè)功能可以感知音量信息,避免出現(xiàn)喇叭音量過(guò)載。增益以 0.5dB 的電壓梯度(1dB 的功率梯度)隨著音頻信號(hào)變化,當(dāng)信號(hào)幅度穩(wěn)定,增益不會(huì)變化。長(zhǎng)期大功率工作狀態(tài)下,AGC 功能有效延長(zhǎng)了喇叭的壽命。
電源去耦電容
NS4818 是一款高性能的 G 類(lèi)音頻功放,因此需要對(duì)電源進(jìn)行去耦以提高效率和降低 THD。對(duì)于高頻的瞬態(tài)信號(hào),毛刺和數(shù)字抖動(dòng)等干擾信號(hào),需要在離 VDD 管腳盡量近的地方,放置一個(gè)低 ESR 的 4.7µF陶瓷電容以保證最好的效果,因?yàn)槿魏坞娙莺托酒g連線的寄生電感和電阻會(huì)降低工作效率。同時(shí)為了濾除高頻噪聲信號(hào),需要放置一個(gè) 0.1µF 的電容。
電荷泵充電電容 C PVDD
電荷泵充電電容用于在電源和電荷泵負(fù)載之間傳遞能量,其值直接直接影響電荷泵的負(fù)載調(diào)整率和輸出能力,過(guò)小的充電電容會(huì)影響電荷泵的負(fù)載調(diào)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(fù)載調(diào)整率和驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)。建議選用2.2uF/10V,低 ESR 的 X7R、X5R 陶瓷電容。
磁珠濾波器
當(dāng)電路敏感頻率超過(guò) 1MHz,沒(méi)有 LC 濾波器導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法通過(guò) EMI 測(cè)試,可以使用一個(gè)磁珠濾波器。該濾波器可以通過(guò) FCC 和 CE 測(cè)試,因?yàn)閮烧咧粶y(cè)試 30MHz 以上的放射干擾??梢赃x擇一個(gè)高頻時(shí)高阻抗和低頻時(shí)低阻抗的磁珠,而且有足夠電流能力驅(qū)動(dòng)負(fù)載。如果低于 1MHz 的 EMI 敏感電路或者喇叭到芯片有較長(zhǎng)導(dǎo)線,可以選用 LC 濾波器。使用時(shí)確保磁珠盡量靠近 VOP 和 VON 管腳。
輸入電阻
NS4818 內(nèi)部有一個(gè) 16.6k?的輸入電阻,輸入電阻應(yīng)盡量接近 INN 和 INP 管腳以減小高阻抗節(jié)點(diǎn)的噪聲影響。
輸入電容
輸入電容和輸入電阻構(gòu)成高通濾波器,輸入電容的值十分重要因?yàn)橹苯佑绊懥穗娐返牡鸵籼匦?。手機(jī)揚(yáng)聲器的喇叭通常不能響應(yīng)低音,所以轉(zhuǎn)折頻率可以設(shè)置的高一點(diǎn)。如果轉(zhuǎn)折頻率在頻帶范圍內(nèi),電容值應(yīng)預(yù)留 10%,因?yàn)槿魏坞娙葜档氖鋾?huì)影響轉(zhuǎn)折頻率,并顯著增加開(kāi)機(jī) POP 音。
輸入低通濾波電容
由于 DAC 和 CODEC 等解碼電路會(huì)產(chǎn)生較大的紋波電壓,因此 D 類(lèi)功放和上述解碼芯片并聯(lián)使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生更大的輸出噪聲。低通濾波器可以有效濾除這些頻帶之外的噪聲和射頻噪聲,并避免 AGC 功能發(fā)生錯(cuò)誤。輸入差分濾波電容與輸入電阻一起,形成了一個(gè)低通濾波器,可以用于衰減輸入信號(hào)的高頻分量,當(dāng)揚(yáng)聲器播放聲音尖銳時(shí),可以適當(dāng)衰減一部分高頻信號(hào),使音樂(lè)聽(tīng)感柔和、舒適。
TVS 管
為了提高 ESD 系統(tǒng)的表現(xiàn),需要一對(duì)對(duì)稱的 TVS 管,以保證良好的音質(zhì)表現(xiàn),注意管子應(yīng)靠近喇叭。
PCB布局建議
為充分發(fā)揮 NS4818 芯片的性能,PCB 設(shè)計(jì)必須仔細(xì)考慮,盡量遵循以下原則:
1. 電源線長(zhǎng)寬比盡量小,必須單獨(dú)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(guò)孔,必須保證過(guò)孔的電流強(qiáng)度。PVDD 的電容盡量靠近芯片的 PVDD 腳。
3. 信號(hào)輸入電容電阻靠近芯片的正負(fù)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(fù)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。
內(nèi)置 AGC 功能,4 級(jí)恒定輸出功率控制:
1.2W, 1W, 0.8W, 0.6W(8Ω)
內(nèi)置電荷泵電源系統(tǒng)
高工作效率:81%
最大輸出功率 P O =2.3W
(R L =8Ω, VDD=4.2V, THD+N=10%)
低 THD+N=0.013%
(f=1kHz, R L =8Ω, P O =0.5W, VDD=3.8V)
內(nèi)置熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)功能
內(nèi)置 POP 和 CLICK 噪聲抑制
高抗射頻干擾能力
一線脈沖控制
NS4818采用WLCSP封裝(1.63mm*1.63mm)
移動(dòng)手機(jī)和平板
便攜媒體播放器
NS4818典型應(yīng)用電路:
NS4818管腳配置WLCSP的俯視圖:
NS4818引腳定義:
NS4818功能框圖:
NS4818典型電路及測(cè)試方法:
NS4818單端模式:
NS4818差分模式: