TPS61391升压变换器为电容麦克风提供48V超低噪声幻象电源

麦克风是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，作为电声系统的输入部分，对于整个系统是非常重要的，决定着最终音质的好坏。

当前主流的麦克风包括动圈式和电容式。动圈式麦克风利用电磁感应现象制成，当声波使膜片振动时，连接在膜片上的线圈随着一起振动，音圈在磁场里振动，其中就产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音；电容式麦克风内有两块金属极板，膜片振动感应音压，引起电压的变化，将声信号转换为电信号。从设计原理不难发现，电容式麦克风将声音直接转换成电信号，更能展现原音，具有宽频带、快速响应、高灵敏度的优点，是专业领域及录音师的首选方案。

电容麦克风的内部电路需要使用幻象电源来驱动，给电容板施加外部偏压，幻象电源可由独立的设备提供，也可以通过声卡或调音台提供，麦克风通过一条线缆接收电力同时发送声音信号，供电无需单独的电缆而是在信号线中，因此称为“幻象”。

图1. 幻象电源

本文介绍的是德州仪器推出的48V输出的幻象电源应用。方案由DCDC升压TPS61391和线性稳压TPS7A4101两部分组成，原理图如图2所示。TPS61391是一款700kHz PWM控制升压转换器，可将3.3V或5V的锂电池、USB等输入升高到48.5V；TPS7A4101是一款耐压达到50V的LDO，将48.5V稳压到48V并能显著降低输出电压纹波。

图2. 原理框图

该幻象电源的设计方案具有以下优势：

输入3V到5V，适合单节锂电池，USB接口等输入。

48V稳定输出，适合电容式麦克风的供电。

低噪声，低纹波，在5V输入，20mA负载下，最大纹波约4mV如图3所示，，这相当于0.0175%的噪声含量，足以满足严苛的应用要求。

图3. 最大输出纹波

方案尺寸小，成本低：

TPS61391采用3mm × 3mm × 0.75mm的QFN封装，内部集成开关FET。

相比市面其他的方案：例如需外置FET的升压控制器，或者需增加倍压电路的升压变换器，TPS61391无需外置FET或增加倍压电路，整体电路简单。

TPS7A4101采用HVSSOP-8封装且使用的输出电容也较小，占用的电路板空间非常小。

审核编辑：郭婷