常用集成功率放大器分析

　　常用集成功率放大器主要有：耳机放大器、1～2W低功率放大器、12～45V电源电压中等功率放大器和50V以上的高功率放大器。在低电压特别是单电源供电条件下，为了获得比较大的输出功率，多采用BTL电路形式和比较低的负载电阻（如4Ω、2Ω）。采用OTL电路时，电源为单电源，这样可以简化电源，但是需要附加一个输出隔直电容器，对于大功率输出，带有隔直电容器的电路将受到电容器的可承受的电流限制不再适用。对于大功率输出，通常采用OCL无输出电容器电路，这样的电路需要双电源供电，如果输出功率仍不满足要求，可以采用BTL电路增加输出功率。若要进一步增加输出功率，还可采用多路放大器并联的方式实现。

　　（1）耳机放大器

　　耳机放大器是专为耳机提供音频功率的低功率水平的功率放大器，随着便携式放声设备（如手机、MP3等）的普遍应用，耳机放大器的需求量也大大增加。耳机放大器多应用于便携式电子设备，因此封装形式为表面贴装。

　　耳机放大器的负载是耳机，它的阻抗为32Ω。输出功率不要求很大，有100mW就足够了。

　　耳机放大器一般为立体声放大器，即双声道放大器。因为耳机需要经常地插拔，很可能出现短路现象，因此耳机放大器应具有过热和短路保护功能。

　　耳机放大器要求在32Ω负载下的额定功率和1kHz条件下的总谐波失真要低于0.1%;在整个频带内（20～20kHz）要具有不高于0.2%的总谐波失真。

　　图10-18所示是TI公司生产的TPA152耳机放大器的基本电路。TPA152为8-pinSOIC封装形式。

　　

　　表10-1所示为TPA152的引脚功能。

　　

　　图10-19所示为TPA152内部简要原理框图。从图中可以看出，TPA152内部的放大器实际上就是运算放大器，只不过输出功率比常规运算放大器高。由于TPA152是单电源供电，所以放大器的同相输入端需要接到电源的中点，因此在芯片内部带有分压电阻，分压电阻的中点接放大器的同相输入端。另外，为了保证同相输入端的“电源”低阻抗，需要对中点电压并接旁路电容，即引脚3外接电容器。

　　

　　由于TPA152内部的放大器只是接成运算放大器的形式，整个放大器的闭环增益需要外接电阻实现，即图中的 R F 、 R 1 。

　　在不需要音量时，可采用静音方式，这样可以避免反复开机。静音方式可以通过静音控制端实现，只要将静音控制端接逻辑高电平，电路即为静音状态。

　　在开机过程中，OCL功率放大器不可避免地会出现“噗、噗”声，为了消除“噗、噗”声，TPA152设置了开机“噗、噗”声消除电路。外接的 RC 有利于抑制“噗、噗”声。

　　图10-20所示为TPA152典型应用电路。

　　

　　图10-20中的全部器件均采用贴片器件，电阻、电容可以选用0805封装。由于各电阻上的功率损耗很低，电阻可以采用0603甚至0402封装，尽可能减小电路的体积。

　　电路中加入 R O 、 C C 可以降低开机时的“噗、噗”声。

　　（2）1～2W集成功率放大器

　　考虑功率放大器需要降低电源电压应用，应选用可以在3.3～5.5V的电压范围内工作，最好是电源电压降低到2.7V时仍可以正常工作的集成功率放大器，可以选用美国德州仪器公司生产的TPA4861单通道1W音频功率放大器芯片。

　　表10-2所示为TPA4861的引脚功能。电源为5V时，在BTL电路模式、8Ω负载电阻条件下可以输出不低于1W的功率;可以工作在3.3～5V的电源电压下，最低工作电压为2.7V;没有输出隔直电容器的要求;可以实现关机控制，关机状态下的电流仅为0.6mA;表面贴装器件;具有热保护和输出短路保护功能;高电源纹波抑制比，在1kHz下为56dB。

　　表10-2　TPA4861的引脚功能

　　

　　TPA4861内部简要原理框图如图10-21所示。

　　

　　TPA4861内部由两个功率放大器、中点电压分压电阻和偏置电路组成，其中输出2是输出1经过1： 1的反相后，由功率放大器2输出的，自然构成BTL电路结构，不需要外接电路。