6.5W单声道BTL D类音频功率放大器芯片TPA3007D

　　1 前言

TI公司的第三代D类音频功率放大器ICs均带有小于1μA的关闭控制电流和典型值为7mA?或8mA　的低电源电流，它们都采用创新的调制技术，不需要或仅需要低成本小型输出滤波器。由于在封装上解决了散热问题，因而无需使用散热片。这一代新型D类功放芯片输出功率与温度之间的关系呈平直曲线，这一点是AB类放大器无法相比的。它们中的所有器件都内置有去砰声/去咔嗒声电路，可有效消除开/关噪声，同时芯片都内置短路保护和过热关断电路，从而提高了器件本身和系统的可靠性。

　　TPA3007D1是TI公司最近推出的6.5W单声道BTL D类音频功率放大器芯片，该芯片的效率可达85%?@Vcc=12V　以上，且具有12dB、18dB、23.6dB和36dB四种增益可供控制和选择。其应用领域包括LCD监视器、TVs、PCs、车载免提套件和动力?powered　扬声器等。

　　2 TPA3007D1的结构功能

　　采用24引脚TSSOP封装的TPA3007D1芯片的引脚排列如图1所示。

　　

　　TPA3007D1内部含有偏置与电压参考、增益调节电路、PWM调制电路、栅极驱动器、四只MOSFET组成的H-桥功率极及短路检测和过热关断保护等电路。 图2是其内部结构框图。

　　

　　TPA3007D1的电源电压(Vcc/PVcc)范围为8～18V(典型值为12V);负载阻抗RL大于7Ω;其GAIN0、GAIN1和SHUTDOWN脚的高电平输入电压VIH应大于2V;低电平输入电压VIL则应小于0.8V;TPA3007D1工作环境温度范围为-40～+85℃。

　　3 第三代调制技术方案

　　TPA3007D1采用创新的调制方案。虽然每路输出(OUTP和DUTN)幅度仍然从0V到VCC(12V)，但当无输入时，OUTP和OUTN为同相位。对于正输出电压，OUTP的占空比大于50%，而OUTN的占空比则小于50%。对于负输出电压，OUTP占空比小于50%，而OUTN占空比大于50%。在开关周期的大部分时间里，负载两端的电压是0V。在这种调制方式下，负载上的差分电压幅度不是2VCC，而是VCC，因而大大减小了开关电流和纹波电流及负载损耗(I2R)。由于负载上的差分电压脉冲很窄，因而可以省去输出滤波器。只有在输出功率较大时，由于输出脉冲变宽，纹波电流增大，为了提高效率，才需要小型铁氧体有孔磁珠(ferrite bead)滤波器。图3为第三代调制方案的电压和电流波形。

　　

　　4 应用电路

　　由TPA3007D1组成的6.5W BTL D类音频功率放大器电路如图4所示。图中，U1(TPA3007D1)的振荡器频率fosc可由20脚外电阻R1和21脚外的电容C12设定在250kHz?fosc=6.6/(R5 ·C12)。放大器增益则可通过U1的3脚和4脚来进行设置。

　　

　　当TPA3007D1的5脚(SHUTDOWN脚)为高电平(大于2V)时，IC正常工作。若该脚被拉低，IC将进入关闭模式。在关闭状态，放大器输出静音，此时仅消耗1μA的电源电流。

　　U1的OUTP和OUTN输出端连接的L1、C14和L2、C15可组成输出滤波器。其中，L1和L2为小型铁氧体片式有孔磁珠(ferrite chip bead)型号为Fair Rote 2512067007Y3。滤波器的截止频率为1MHz，可用来减小EMI，以使其符合FCC和CE标准规定。而L1和L2则应在高频时呈现高阻抗，在低频时呈现低阻抗。OUTP和OUTN脚与地连接的肖特基二极管D1和D2?B130　用于吸收输出瞬态尖峰脉冲和进行输出短路保护。D1和D2在1A下的正向压降应低于0.5V，耐压则应大于30V。

　　TPA3007D1内置短路检测电路。当电路发生短路时，输出驱动会迅速截止，从而使器件进入关闭模式。