安森美半导体的音视频电源管理和电路保护方案 - 全文

　　作为高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，安森美半导体提供的丰富产品解决方案有助于家庭娱乐设备供应商为其产品增加新功能、新业务和新的用户体验，提升客户价值。

　　丰富的音频解决方案

　　安森美半导体的音频解决方案包括音频信号放大和缓冲、音频滤波器和音频开关及音频晶体管等。

　　用于音频信号放大和缓冲的低噪声运算放大器是具备低噪声、快速响应时间的单、双和四路器件，包括LM833、MC33077、MC33078、MC33079、MC33178、MC33179、MC33272A、MC33274A、NE5532和NE5534。这些器件具有针对给定频率的优异输入参考噪声电压和电流特性。

　　音频滤波器是具有ESD保护功能的电阻电容(RC)及电感电容(LC) EMI滤波器，主要特点是ESD保护等级超过8 kV接触放电(IEC 61000-4-2);匹配了电感和电容;具有针对模拟信号的最低插入损耗;所有无线频段优异的滤波性能;将大电容与电阻或电感集成在一起，在22 MHz或更高频率提供优异的噪声衰减性能。

　　音频滤波器包括CM1411、CM1412、CM1418、NUF2114、NUF2116、NUF2441、NUF2450和NUF4220等。其中，CM1411和CM1412是2通道耳机扬声器EMI滤波器;CM1418是2通道高性能音频滤波器;NUF2114和NUF2116是具有ESD保护的2线音频EMI滤波器;NUF2441是具有ESD保护的集成无源滤波器、NUF2450和NUF4220分别为具有ESD保护的2线EMI滤波器和4线EMI滤波器。

　　用于音频信号的低电阻模拟开关包括NLAS5113、NLAS5157、NLAS5223B和NLAS3799B。这些器件有单SPST和双SPDT及双DPDT几种，具有优秀的音频保真度、极低的总谐波失真(典型值0.011%);1.65-4.5 V的宽电源范围和扩展温度能力;低导通电阻可实现紧密的通道匹配。

　　音频晶体管MJx1302A(PNP)和MJx3281A(NPN)提供卓越的线性度和增益匹配。这些器件具有260 V能力的更大动态范围，紧密匹配的互补音频晶体管对可保证对称性能，同时最大限度地减少手动增益排序，出色的增益线性度可准确再现输入信号。

　　此外还有25 W、25至50 W、50至100 W和100 W以上几种音频负载功率晶体管组合可供选择。

　　视频信号放大器

　　视频信号放大器包括NCS2566、NCS2564、NCS2584、NCS2563、NCS2553、NCS2561、NE592x8和NE592x14等。图1是NCS2584的框图，可以看到，其关断检测用来进行输入视频信号检测，输出负载检测用来检测是否有电视接上插座。

　　图1：视频信号放大器框图

　　USB相关器件

　　安森美半导体的USB开关器件包括NLAS7242、NLAS4717EP、NLAS7213、NCN9252和NLAS8252等，主要功能是处理USB 2.0高速信号，具有3.0 V电压时6.5Ω的典型导通阻抗、500 MHz带宽，以及低串扰(250 MHz时为-45 dB)，采用业界最小封装。图2是NLAS7222A双SPDT和NLAS7213双SPST框图。

　　图2：NLAS7222A双SPDT和NLAS7213双SPST框图

　　USB负载开关提供用于USB主机的过流保护(OCP)。安森美半导体的相关产品有NCP380、NCP382单、双通道负载开关。这些器件可防止采用USB的设备端口因短路或过载事件而损坏，其短路检测时间仅为1微秒。这些器件具有精确的电流限制阈值、固定或可调电流限制(500 mA至2.1 A)，支持在电流平板电脑充电，获得了UL和CB认证。

　　图3：NCP380、NCP382单、双通道负载开关

　　用于USB主机的过流和过压保护器件NCP373 ±28 V OVP负载开关可以防止Vbus输入±28 V过压，用可调电流限制(400 mA或1.3 A)为Vbus供电，符合IEC61000-4-2(4级)规范。

　　此外，还有针对消费产品的USB 3.0器件(ESD7008、ESD7104、ESD7004和ESD7L)。这些器件符合电容低于0.5 pF要求，提供最低0.15 pF的超低电容，采用穿越型(flow-through)布线，提供领先业界的低钳位电压。

　　图4：ESD7x04-0.3 pF，2层布线(左)，ESD7008 - 0.12 pF，1层布线(右)

　　消费类HDMI、DisplayPort接口滤波及保护

　　一种是四个高速对、多达6条额外接口线、低电容ESD +共模滤波器EMI4182，符合电容<0.5 pF和共模滤波要求，具有0.4 pF ESD保护、共模(CM)抑制(500 MHz为15 dB)、差模(DM)插入损耗(500 MHz为1.0 dB)、高速线路穿越型布线、业界领先的低钳位电压等特性。

　　图5：EMI4182

　　此外还有四个高速对、多达6条额外接口线和低电容ESD的消费类HDMI、DisplayPort接口保护方案ESD7004和MG2040。后者是MediaGuard全集成方案，包括以太网保护(HDMI1.4)和反向驱动电流保护功能。

　　四个高速对、多达六条额外接口线、匹配内部阻抗ESD保护的PicoGuard ® XS CM1234可匹配100?Ω内部阻抗，零并联电感没有线缆引起的ESD电压尖峰，具有行业领先的低钳位电压。

　　安森美半导体还提供针对多种消费接口的滤波及保护解决方案，包括HDMI 1.2、HDMI1.3/1.4、DisplayPort V1.1、DisplayPort V1.2、VGA、DVI、USB2.0、USB3.0、eSATA1.0、eSATA2.0、eSATA3.0、1394-400、1394-800、以太网、快速以太网和千兆以太网等。

　　紧凑型智能卡接口NCN8024、NCN8025和NCN8025A具有兼容现有“收费电视”标准，集成了音序器、卡检测、时钟除法器，卡引脚高达8 kV ESD保护(人体模型)等功能。

　　开关控制器和稳压器

　　安森美半导体的开关控制器的关键特性包括宽输入电压范围、缓冲的外部高于1.25 V的电压参考、电源良好+启用/禁用引脚、外部同步和输出过压和欠压保护。根据型号不同，具有支持短路保护、高轻载能效、断续(hiccup)模式过流保护、双输出、无需补偿、PG/EN/SYNC功能、使用陶瓷输出电容、高开关频率、降压/升压/正前/反激、支持小PCB面积、支持隔离、PoE应用、集成开关等特性，详见下表。

　　表1：安森美半导体应用于家庭娱乐应用的开关控制器方案

　　线性和开关稳压分为电流<1A和5A两类，还有< 5A的开关稳压器，器件型号有数十种之多，适用于不同电流等级的应用，详见参考资料1。

　　电压监控器、整流器、电压参考和电位计

　　安森美半导体的电压监控器有近30款产品，具有最低的静态电流，可延长电池寿命;大电压阈值，以及宽工作电压范围，最高可达10 V。

　　初级侧、次级侧及负载点整流器包括：输入/初级侧整流超快器件、输出/次级侧侧整流肖特基和超快器件，以及负载点整流肖特基器件。

　　电压参考器件的主要特点是提供从0.9 V至2.5 V的精确参考电压、从0.4%至3%的严格的电压容差、输出电压范围高达36 V，以及时间和温度范围的低动态阻抗、低噪声和稳定运行。根据型号，电压参考分为可调和固定两种。

　　用于调整和校准的数字可编程电位计不会随时间或温度漂移，也不会因机械应力或冲击而变化，系统可以实时在应用现场校准，广泛的产品组合便于选择最佳数量电位(pot)和抽头(tap)的电位计。

　　I/O扩展器、配置/校准存储器和时钟

　　安森美半导体的级联I/O扩展器采用I2C和SMBus接口和1 MHz的SCL时钟频率，具有30 mA SDA灌电流能力，可用于背板系统等应用，实现键盘控制、温度控制、热插拔控制等功能。图6是背板系统的各种控制功能。

　　图6：背板系统的控制

　　用于配置和校准的EEPROM具有1 KB至1 MB的可用密度，采用工业标准串行协议(I2C、SPI、Microwire)，宽工作电压范围为1.8 V/1.7 V至5.5 V，编程/擦除次数超过100万次，具有工业和扩展温度范围以及丰富的封装，加上用户友好的便携式编程工具EasyPRO™使安森美半导体的EEPROM成为了最佳的选择。

　　在需要时钟产生与分配的应用中，可编程PLL时钟能够以一个器件满足所有时钟树要求，用一个多PLL可编程时钟即可取代所有时钟接口，并能够通过软件编程新的时钟配置来保持时钟架构的灵活性。安森美半导体的主要器件包括时钟乘法器NB3N3020、单PLL I2C器件(FS7140、FS7145)，以及三PLL I2C EEPROM(FS6370、FS6377)。

　　采用集成LDO的NB3RL02时钟缓冲器具有许多关键特性：低工作噪声(在10 kHz时为-149 dBc/Hz的偏移相位噪声);0.37 ps(均方根)输出抖动;限制的输出摆率可降低EMI(10-50 pF负载的上升/下降时间为1至5 ns);提供稳压的1.8 V外部I/O电源;ESD性能超过JESD 22(如2,000 V人体模型、200 V机器模型、1,000 V充电器件模型)。NB3RL02有两路CMOS输出时钟请求线。需要TCXO时钟的系统可从NB3RL02请求时钟，NB3RL02也可以为TCXO供电和提供所请求的时钟。采用NB3RL02可减少多个TCXO的成本。

　　用于电源系统的EMI方案

　　P6P82PS01A可配合PWM控制器抑制EMI，其主要特点包括：可无缝集成到现有的电源转换器设计当中，调节PWM控制器的现有RT或RT/CT节点阻抗，以减少电磁干扰;用户可选择控制关键扩频参数，以最有效降低EMI，实现灵活控制，确保不影响电压纹波和高效率等关键性能指标;降低整个频谱EMI达4至10 dB;减少或消除笨重昂贵的输入EMI电容。

　　P3P85R01A是以太网应用MII接口有源EMI解决方案，可降低1倍LVCMOS峰值EMI，输入频率范围为75-200 MHz，输出频率范围75-200 MHz;PLL旁路模式频率范围为100 Hz-200 MHz;另外还有模拟偏差选择、模拟输入输出延迟控制、模拟PLL输出延迟控制等功能。

　　P2042A是扩频用有源EMI抑制器件，可提供高达15 dB的EMI抑制;生成1倍低EMI扩频时钟输出;30-110 MHz输入/输出频率范围;可优化为32.5、54、65、74和108 MHz像素时钟频率;内部环路滤波可最大限度减少外部元件和电路板空间;支持大多数移动图形加速器和LCD时序控制器规格。

　　在机顶盒的DDR存储器EMI抑制应用中，使用P3P816711A可降低1倍LVCMOS峰值EMI，可30 MHz的输入参考时钟，并提供30 MHz ± 0.3%输出时钟。

　　图7：机顶盒应用的DDR EMI抑制

　　微控制器、数字固件和电机驱动器

　　安森美半导体还为家庭娱乐应用提供专业的超低功耗微控制器。这些器件具有超低消耗电流，在待机模式下低至0.02 μA，时钟计数模式下低至0.33 μA，正常模式下低至4 mA;1.8-5.5 V工作电压可用于USB、UART、SPI、I2C、智能卡I/F、曼彻斯特码、遥控器接收，以及A/D、D/A、PLL、稳压器、运算放大器、比较器、POR和LVD。公司并提供相关的開发工具。

　　用于扩展底座的iChief数字固件可以使用UART控制解决方案，通过USB将iPod和其它便携式媒体播放器连接到底座;将USB命令转换成UART命令的iAp，反之亦然，使之可以用UART命令控制USB数字音频。

　　小型电机控制电机驱动器的主要特点则包括集成的主动反激保护、热和UVLO故障检测，以及过流故障检测，适用于投影仪等产品。