MAX98307/MAX98308：3.3W單聲道Class DG多級(jí)音頻放大器的卓越之選

在當(dāng)今便攜式音頻設(shè)備不斷發(fā)展的時(shí)代，對(duì)于高效、高功率音頻解決方案的需求日益增長(zhǎng)。Analog Devices推出的MAX98307/MAX98308單聲道Class DG多級(jí)音頻放大器，憑借其出色的性能和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，成為了眾多工程師的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入了解一下這兩款放大器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX98307/MAX98308是完全差分的單聲道Class DG多級(jí)功率放大器，集成了反相電荷泵，為便攜式應(yīng)用提供了高效、高功率的音頻解決方案。Class DG多級(jí)調(diào)制通過(guò)按需使用電荷泵產(chǎn)生的負(fù)軌來(lái)擴(kuò)展輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，從而在較寬的輸出功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高效率。同時(shí)，該放大器結(jié)合了ADI的有源發(fā)射限制邊沿速率和過(guò)沖控制電路以及多級(jí)輸出調(diào)制，大大降低了EMI，無(wú)需像傳統(tǒng)Class D設(shè)備那樣使用輸出濾波，減少了元件數(shù)量和成本。

產(chǎn)品特性

• 高輸出功率與高效率結(jié)合：Class DG多級(jí)調(diào)制確保在寬輸出功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大效率，例如在 (V{PVDD}=3.6V) 、負(fù)載為 (8Ω + 68μH) 、THD+N為1%時(shí)，MAX98307可輸出1.54W功率；在 (V{PVDD}=5V) 、同樣負(fù)載和THD+N條件下，可輸出2.85W功率。且在500mW輸出、THD+N = 0.02%時(shí)，效率可達(dá)84%。
• 延長(zhǎng)電池壽命：靜態(tài)電流低至1.85mA，關(guān)機(jī)電流典型值為0.225μA，有效降低了功耗。
• 出色的電磁兼容性：有源發(fā)射限制和Class DG多級(jí)輸出調(diào)制消除了對(duì)EMI輸出濾波的需求。
• 多種保護(hù)功能：具備過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)，以及點(diǎn)擊和爆裂聲抑制功能，還有低電流關(guān)機(jī)模式，保障了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域

該放大器適用于多種便攜式設(shè)備，如手機(jī)、智能手機(jī)、筆記本電腦、VoIP電話(huà)、便攜式音頻設(shè)備和平板電腦等。

二、技術(shù)細(xì)節(jié)剖析

1. Class DG多級(jí)操作原理

Class DG多級(jí)輸出級(jí)采用脈沖寬度調(diào)制（PWM），通過(guò)感應(yīng)輸出信號(hào)的幅度并按需切換電源軌來(lái)更有效地提供所需的信號(hào)功率。對(duì)于低輸出信號(hào)擺幅要求（低于電池電源軌 (V{PVDD}) ），輸出范圍在 (V{PVDD}) 和地之間；當(dāng)需要高于 (V_{PVDD}) 的輸出擺幅時(shí)，內(nèi)部反相電荷泵產(chǎn)生的負(fù)軌 (VPVSS) 取代地作為較低電源，從而實(shí)現(xiàn)高效的功率管理。

2. EMI無(wú)濾波輸出級(jí)

傳統(tǒng)的Class D放大器需要使用外部LC濾波器或屏蔽來(lái)滿(mǎn)足電磁干擾（EMI）法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。而MAX98307/MAX98308的有源發(fā)射限制邊沿速率控制電路和Class DG多級(jí)調(diào)制方案在無(wú)需外部濾波組件的情況下降低了EMI發(fā)射，同時(shí)保持了高效率。

3. 放大器電流限制

當(dāng)揚(yáng)聲器放大器的輸出電流超過(guò)電流限制時(shí)，IC會(huì)禁用輸出約100μs，之后重新啟用。如果故障條件仍然存在，IC會(huì)繼續(xù)禁用和重新啟用輸出，直到故障條件消除。

4. 點(diǎn)擊和爆裂聲抑制

該放大器采用了ADI全面的點(diǎn)擊和爆裂聲抑制技術(shù)。在啟動(dòng)期間，抑制電路可減少設(shè)備內(nèi)部的任何可聽(tīng)瞬態(tài)源；進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，差分揚(yáng)聲器輸出會(huì)快速且同時(shí)斜坡下降到PGND。

三、電氣特性與典型應(yīng)用

1. 電氣特性

在不同的電源電壓、負(fù)載條件和頻率下，MAX98307/MAX98308表現(xiàn)出了良好的電氣性能。例如，電源電壓范圍為2.6V至5.25V，靜態(tài)電流典型值為1.85mA，總諧波失真加噪聲（THD+N）在1kHz、1W輸出時(shí)典型值為0.05%等。

2. 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了MAX98307和MAX98308的典型應(yīng)用電路，詳細(xì)展示了各個(gè)引腳的連接方式和所需的外部元件。例如，PVDD需要通過(guò)0.1μF和10μF的電容器并聯(lián)到PGND進(jìn)行旁路；輸入耦合電容器和輸入電阻形成高通濾波器，以去除輸入信號(hào)中的直流偏置。

四、元件選擇與布局建議

1. 元件選擇

• 電源輸入（PVDD）：PVDD為揚(yáng)聲器放大器供電，范圍為2.6V至5.25V，需使用0.1μF和10μF的電容器并聯(lián)到PGND進(jìn)行旁路。如果PVDD和電源之間的輸入走線(xiàn)較長(zhǎng)，還需在設(shè)備處添加額外的大容量電容。
• 輸入耦合電容器：AC耦合電容器（ (C{IN}) ）和輸入電阻（ (R{IN}) ）形成高通濾波器，應(yīng)選擇 (C_{IN}) 使 -3dB點(diǎn)遠(yuǎn)低于感興趣的最低頻率，建議使用電壓系數(shù)較低的電容器（如X5R或X7R）以獲得最佳的低頻THD+N性能。
• 電荷泵電容器：電荷泵飛行電容器和保持電容器應(yīng)選擇等效串聯(lián)電阻（ESR）小于50mΩ的低ESR陶瓷電容器，且電荷泵飛行電容器建議使用4.7μF或更大的值，電荷泵保持電容器建議使用10μF或更大的值。

2. 布局和接地

• 采用寬而低電阻的輸出走線(xiàn)，以減少輸出走線(xiàn)的電阻對(duì)負(fù)載功率的影響，同時(shí)提高設(shè)備的散熱性能。
• 在PCB的頂層或底層信號(hào)走線(xiàn)周?chē)砑咏拥靥畛洌栽鰪?qiáng)IC的射頻抗干擾能力。

五、熱考慮與應(yīng)用信息

1. 熱考慮

Class DG多級(jí)放大器比同類(lèi)的Class AB或Class G放大器具有更好的效率和熱性能。對(duì)于MAX98307（TQFN），應(yīng)將暴露焊盤(pán)焊接到大型銅多邊形上，并盡可能多地從該多邊形連接到放大器的相鄰引腳和相鄰組件；對(duì)于MAX98308（WLP），可參考應(yīng)用筆記1891獲取詳細(xì)的應(yīng)用信息。

2. 訂購(gòu)信息

MAX98307有16引腳TQFN-EP封裝，增益通過(guò)外部設(shè)置；MAX98308有12凸點(diǎn)WLP封裝，增益內(nèi)部固定。所有器件的工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C。

總的來(lái)說(shuō)，MAX98307/MAX98308音頻放大器以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和出色的性能，為便攜式音頻設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理選擇元件和進(jìn)行布局，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。