摘要：LX1710/LX1711是Microsemi公司生產(chǎn)的一款數(shù)字功放控制器，它與外接功率型開(kāi)關(guān)管配合可構(gòu)成完整的數(shù)字功放，是中功率數(shù)字功放中具有Hi-Fi特性的控制芯片。文中介紹了它的要電氣特性和外接電路，給出了它與仙童公司的MOSFET FDS4953及FDS6612A組成的數(shù)字功放評(píng)估板的應(yīng)用電路和實(shí)際指標(biāo)。

    關(guān)鍵詞：中功率D類功放 數(shù)字功放控制IC LX1710 LX1711 FDS4953 FDS6612A

1 概述

D類數(shù)字功放是近年來(lái)在電腦多媒體領(lǐng)域中出現(xiàn)的新芯片，隨著這類技術(shù)的成熟，它已開(kāi)始向傳統(tǒng)音響領(lǐng)域擴(kuò)張。數(shù)字功放簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就如同開(kāi)關(guān)電源一樣，用開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制音頻放大的輸出。在數(shù)字功率中首先將模擬音頻信號(hào)或數(shù)字音頻信號(hào)變換成PWM脈寬調(diào)制編碼音頻信號(hào)，并由PWM碼控制驅(qū)動(dòng)器去控制大功率開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)關(guān)。然后用輸出的大功率PWM信號(hào)經(jīng)LPF低能濾波器濾波后得到的模擬音頻信號(hào)去推動(dòng)喇叭負(fù)載。

將PWM調(diào)制和控制部分與功率元件集成在一片上的All-IN-ONE芯片只能適合較小功率的放大器。而如果將控制部分單獨(dú)集成，就相當(dāng)于使用了中大功率放大，因此不必加裝散熱板，這使得整機(jī)的設(shè)計(jì)更加方便。對(duì)于200W以上的大功率數(shù)字功放來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)縮小體積的效果十分明明。因此，越來(lái)越多的幾瓦至幾十瓦的數(shù)字功放也開(kāi)始運(yùn)用獨(dú)立控制部分方案。這一方案的另一大優(yōu)點(diǎn)是其后接的大功率MOSFET選擇范圍很大，有利于提高音頻質(zhì)量和控制成本，因而適宜于不同檔次的Hi-Fi設(shè)備。LX1710/LX1711就是少數(shù)具有Hi-Fi特性的數(shù)字功放控制芯片之一。

2 LX1710/LX1711的主要電氣特性

LX1710/LX1711采用28腳扁平封裝，其主要參數(shù)特性如表1所列。它們的差別是前者的耐壓力25V，而后者為30V，另外，功率和其它相應(yīng)的電流參數(shù)也有所不。但其使用卻完全相同，并可直接代換。

表1 LX1710/LX1711主要電氣特性

項(xiàng)  目		引腳號(hào)	條              件	參  數(shù)   值			單  位
					標(biāo)準(zhǔn)
電源電壓		VDD	LM1710	7	-	15	V
			LM1711	7	-	25
空載電流		IQ	-	-	40	60	mA
輸出	LM1710	Pout	VDD=15V，RL=4Ω，THD+N1%，f=10～22kHz	-	25	-	W
	LM1711		VDD=25V,RL=4Ω,THD+N=1%,f=10～22kHz	-	54	-	W
效率			VDD=15V,Pout=20W，f=1kHz	-	85	-	%
總高次諧波加噪聲		THD+N	f=1kHz,Pout=1W	-	0.05	-	%
信噪比		S/N	-	-	81	-	dB
開(kāi)關(guān)頻率		Fs	-	-	335	-	kHz
消耗電流		-	待機(jī)（腳：0V，Ta=25）	-	25	-	μA
		-	空載（腳：2V，VDD=15V，功率MOSFET不接）	-	2.9	5	mA
電源紋波消除率		PSRR	VDD=15V，Vripple=1VRMS，f=10～10kHz	60	80	-	dB

3 結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用電路

圖1是LX1710/LX1711的內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)和外圍電路接線圖。在該電路中，LX1710用作控制芯片，在帶有2Ω負(fù)載時(shí)，可獲得38W輸出功率，其效率可達(dá)84%。另外，MOSFET管散熱僅靠印制板即可，不需再加散熱板。

該芯片的PWM輸出脈沖由三解波和比較器以普通方式生成。因?yàn)?，外接功率元件以H形開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成，故反饋信號(hào)可用差動(dòng)方式取得。由于其模擬輸入也采用差動(dòng)方式，因而可抑止共模噪聲。

該芯片內(nèi)含切斷輸入信號(hào)的靜音和耗電25μA的睡眠功能。并具有過(guò)電流保護(hù)功能，當(dāng)負(fù)載短路時(shí)能保護(hù)外接功率MOSFET管不被燒毀。

控制形D類功放芯片的外圍元件比單片一體型D功放IC的外圍元件要多不少。其中，主要的元件是兩對(duì)開(kāi)關(guān)功率MOSFET管，并要求這兩具管子能較小的驅(qū)動(dòng)來(lái)獲得較大的能量，同時(shí)應(yīng)在小能量時(shí)保持較小的導(dǎo)通阻抗。圖中選擇的是仙童公司出品的低開(kāi)啟電壓型功率MOSFET FDS4853（N溝道，對(duì)管）和FDS6612（P溝道，單管），這幾個(gè)MOSFET均具有較低的開(kāi)啟電壓值。

該電路的另一個(gè)特別是由R3和R4構(gòu)成的反饋電路。這個(gè)反饋電路接在濾波器之前，可以有效地抑制由于L1，L2，C20，C21構(gòu)成的LC濾波電路所引起的頻率特性的惡化和失真的增加。而如果象傳統(tǒng)模擬功放那樣直接從喇叭負(fù)載上引出反饋，則會(huì)減少高頻成分的反饋量，而這對(duì)改善模擬波形作用不大。

LC二階低通濾波器的高端截止頻率fh=1/(π(LC)1/2),品質(zhì)因素Q=RLC20/L1。所以喇叭阻抗的大小會(huì)對(duì)高頻端的頻率響應(yīng)產(chǎn)生直接影響。要使高端響應(yīng)平坦，相頻變化不激烈，Q值不能大小1。從理論上說(shuō)，D類功放低頻可以到零頻，但由于電路中的輸入電容C3和C14的存在，而使直波被隔斷了。

D類功放的電源退耦十分重要，接線不當(dāng)就有可能引起自激振蕩。因此，電路中除大容量電解電容外，其它退耦電容都應(yīng)采用低電感型電容，幾μF的電容以鉭電容為宜。其中0.1μF的幾只電容應(yīng)盡量靠近IC電路的引腳處，以加強(qiáng)高頻退耦作用。另外，普通地線和功率地線也應(yīng)分開(kāi)布線。