SGM2820：高效低 EMI 的 D 類音頻功率放大器

一、引言

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，音頻功能變得越來(lái)越重要。無(wú)論是手機(jī)、便攜式導(dǎo)航設(shè)備還是多媒體互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，都需要高質(zhì)量的音頻輸出。SGM2820 作為一款 2.4W 低 EMI 且具備自動(dòng)恢復(fù)短路保護(hù)功能的 D 類音頻功率放大器，為音頻應(yīng)用提供了出色的解決方案。下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這款放大器。

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二、產(chǎn)品概述

2.1 基本特性

SGM2820 是一款高效、低 EMI、無(wú)濾波的 D 類音頻放大器，具有自動(dòng)恢復(fù)短路保護(hù)功能。它的供電電壓范圍靈活，對(duì)于 8Ω 負(fù)載，供電電壓范圍為 2.5V 至 5.5V；對(duì)于 4Ω 負(fù)載，供電電壓范圍為 2.5V 至 4.5V。當(dāng)以 5.0V 供電時(shí)，在 8Ω 負(fù)載下，THD + N 為 10% 時(shí)，能夠輸出 1.7W 的功率。

2.2 優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

• 高效率：效率高達(dá) 88%，這使得它在電池供電的設(shè)備中表現(xiàn)出色，能夠有效延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。
• 低 EMI 排放：相比典型的 D 類音頻功率放大器，SGM2820 產(chǎn)生的 EMI 排放要少得多，大大簡(jiǎn)化了便攜式應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
• 多種保護(hù)功能：具備過(guò)流、短路和熱過(guò)載保護(hù)，并且過(guò)流和短路保護(hù)具有自動(dòng)恢復(fù)功能，確保設(shè)備在安全可靠的狀態(tài)下運(yùn)行。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM2820 的應(yīng)用范圍廣泛，適用于多種電子設(shè)備，如手機(jī)、便攜式導(dǎo)航設(shè)備、多媒體互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及便攜式揚(yáng)聲器等。這些設(shè)備通常對(duì)音頻質(zhì)量和功耗有較高的要求，而 SGM2820 正好滿足了這些需求。

四、產(chǎn)品特性詳解

4.1 供電與輸出功率

• 供電電壓范圍：根據(jù)負(fù)載電阻的不同，供電電壓范圍有所差異。對(duì)于 8Ω 負(fù)載，為 2.5V - 5.5V；對(duì)于 4Ω 負(fù)載，為 2.5V - 4.5V。
• 典型輸出功率：在不同的供電電壓和負(fù)載條件下，輸出功率不同。例如，在 (V{DD}=4.5V)、4Ω 負(fù)載、THD + N = 10% 時(shí)，輸出功率可達(dá) 2.4W；在 (V{DD}=5V)、8Ω 負(fù)載、THD + N = 10% 時(shí)，輸出功率為 1.7W。

4.2 低失真與低噪聲

• 低 THD + N：在 (V{DD}=3.6V)、(f = 1kHz)、(R{L}=8Ω)、(P_{0}=0.5W) 的條件下，THD + N 低至 0.03%，能夠提供高質(zhì)量的音頻輸出。
• 低靜態(tài)電流：在 (V_{DD}=3.6V) 時(shí)，靜態(tài)電流僅為 2.1mA，有助于降低功耗。

4.3 高增益與高 PSRR

• 最大增益：最大增益可達(dá) 24dB（15.9V/V），能夠滿足不同的音頻放大需求。
• 高 PSRR：在 217Hz 時(shí)，PSRR 為 70dB，能夠有效抑制電源紋波對(duì)音頻信號(hào)的影響。

4.4 其他特性

• 無(wú)需旁路電容：對(duì)于共模偏置，無(wú)需旁路電容，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
• 欠壓鎖定：當(dāng)供電電壓低于一定值時(shí)，設(shè)備會(huì)進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，確保設(shè)備在合適的電壓下工作。
• 多種封裝形式：提供 Green UTQFN - 1.5×1.5 - 9L、MSOP - 8 和 SOIC - 8 等多種封裝形式，方便不同的應(yīng)用需求。

五、應(yīng)用注意事項(xiàng)

5.1 電源去耦

作為 D 類功率音頻放大器，SGM2820 需要適當(dāng)?shù)碾娫慈ヱ?，以確保其輸出功率、效率和 THD + N 等性能達(dá)到最佳。去耦電容應(yīng)盡可能靠近 VDD 引腳放置，建議在音頻功率放大器附近添加一個(gè) 100μF 或更大的電容。

5.2 接地平面

在系統(tǒng)板上為 SGM2820 采用接地平面，有助于提高電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。

5.3 EMI 抑制

• 鐵氧體磁珠濾波器：使用簡(jiǎn)單的鐵氧體磁珠濾波器可以進(jìn)一步抑制 EMI。對(duì)于負(fù)載電阻小于 6Ω 的應(yīng)用，應(yīng)選擇額定電流不小于 2A 的鐵氧體磁珠，并將其盡可能靠近輸出引腳 VOP 和 VON 放置。
• RC 緩沖電路：當(dāng)電源電壓超過(guò) 4.5V 時(shí)，建議在兩個(gè)輸出引腳 VOP 和 VON 之間添加一個(gè)簡(jiǎn)單的 RC 緩沖電路，以防止設(shè)備因快速輸出切換或過(guò)流、短路情況引起的過(guò)度電感反激而加速惡化或突然損壞。

5.4 輸入電阻與電容

• 輸入電阻：輸入電阻 (R{INE}) 用于設(shè)置放大器的增益，計(jì)算公式為 (Gain =frac{2 × 150}{R{INE }+18.8} frac{(V)}{(V)})。為了保證性能優(yōu)化，建議使用公差為 1% 或更好的電阻，并將其盡可能靠近 SGM2820 放置。
• 輸入電容：輸入電容 (C{IN}) 和輸入電阻共同決定了高通濾波器的截止頻率，計(jì)算公式為 (f{C}=frac{1}{2 pi timesleft(R{INE }+18.8right) × C{IN}})，截止頻率直接影響低頻信號(hào)和輸出低音質(zhì)量。

5.5 PCB 布局

• 減小電阻：隨著輸出功率的增加，音頻放大器、負(fù)載和電源之間的互連電阻會(huì)導(dǎo)致電壓降，影響輸出功率和效率。因此，連接輸出引腳到負(fù)載以及電源引腳到電源的 PCB 走線應(yīng)盡可能寬且短，以減小走線電阻。
• 使用電源和接地平面：使用電源和接地平面可以獲得最佳的 THD + N 性能，同時(shí)還能過(guò)濾電源線的噪聲。
• 減少 EMI 輻射：隨著 SGM2820 到揚(yáng)聲器的距離增加，EMI 輻射會(huì)增加?？梢栽诳拷?SGM2820 的位置放置鐵氧體磁珠來(lái)減少 EMI 輻射。

六、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，包括差分音頻輸入和單端音頻輸入的電路，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和封裝形式。這些電路為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了參考。

七、總結(jié)

SGM2820 以其高效、低 EMI、多種保護(hù)功能以及靈活的供電和輸出特性，成為了音頻應(yīng)用領(lǐng)域的一款優(yōu)秀產(chǎn)品。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇供電電壓、負(fù)載電阻等參數(shù)，并注意電源去耦、EMI 抑制、PCB 布局等方面的問(wèn)題，以充分發(fā)揮 SGM2820 的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。