Texas Instruments TAS2572数字输入D类音频放大器深度解析

描述

Texas Instruments TAS2572数字输入D类音频放大器集成H级升压功能,可在电池供电系统中提供更高的功率。该器件集成有扬声器电压和电流检测(IV-Sense)功能,可对扬声器进行实时监控。IV-sense数据可用于在主机DSP上运行扬声器保护算法,以实现高输出声压级(SPL),同时将扬声器保持在安全工作区域。

数据手册;*附件:Texas Instruments TAS2572数字输入D类音频放大器数据手册.pdf

Texas Instruments TAS2572经过优化,可在实际音乐播放和语音通话应用中提供最佳电池寿命。先进的效率优化功能,如H级、Y桥和算法,使该器件能够在所有工作功率区域内实现同类最佳的效率。通过集成的H类13V升压功能,该D类放大器可提供6.6W的输出功率。

电池跟踪峰值电压限制器和电池电压监控ADC可在主机处理器上实现先进的电池监控算法。该功能可管理峰值输出功率,同时避免电池电量耗尽时出现音频失真。通过I^2^S/TDM + I^2^C接口,最多可有四个器件共享公共总线。

特性

  • 功能强大的D类放大器
    • 6.6W,THD+N=1%
    • 升压为13V,最大电流限制为4.0A
  • 同级最佳的效率
    • 系统级效率:高达90%
    • 空闲通道功率:4.8mW
    • 集成Y桥
    • 先进的H级升压功能,步长为33mV
  • 高性能音频通道
    • A加权空闲通道噪声:7µV
    • 109 dB动态范围
    • THDN:-90dB
    • 低EMI性能
  • 先进的集成功能
    • 集成扬声器IV检测功能
    • 信号检测高效模式
    • 高精度电压监控器和温度传感器
    • 可编程电池输入电流限制
  • 简单易用的功能
    • 支持1节、2节和3节锂离子电池
    • 基于时钟的开/关机
    • 自动时钟频率检测:16kHz至192kHz
    • 集成超声波音频发生器
    • 支持外部14V PVDD电源
    • MCLK自由操作
    • 热保护和过流保护
    • 可编程驱动强度IO缓冲器
  • 电源和用户接口
    • VBAT :2.5V至5.5V
    • VDD :1.65V至1.95V
    • IOVDD:1.2V或1.8V
    • I^2^S/TDM:8通道
    • I^2^C:4个可选地址
  • WCSP封装

功能框图

D类音频放大器

Texas Instruments TAS2572数字输入D类音频放大器深度解析

一、核心特性与技术创新

TAS2572是TI最新推出的数字输入智能音频放大器解决方案,集成了多项突破性技术:

  1. 高效能音频输出
    • 6.6W输出功率(1% THD+N)
    • 集成13V Class-H升压转换器(最大4A电流限制)
    • 系统级效率高达90%
    • 7μV A加权空闲通道噪声
  2. 先进电源管理
    • 支持1-3节Li-ion电池(2.5V至5.5V)
    • 4.8mW超低空闲功耗
    • 33mV步进精度的Class-H升压技术
    • 集成Y桥架构优化效率
  3. 专业级音频性能
    • 109dB动态范围
    • -90dB THD+N
    • 支持16kHz至192kHz自动时钟检测
    • 集成超声波音调发生器

二、架构设计与关键子系统

1. 集成式IV传感技术

  • 实时监测扬声器电压/电流(IV-Sense)
  • 支持DSP运行扬声器保护算法
  • 在保证安全前提下提升输出SPL
  • 可直接连接扬声器端子(建议添加EMI滤波电阻)

2. 智能电源管理系统

  • 电池跟踪峰值电压限制器
  • 集成电压监测ADC(用于电池状态算法)
  • 可编程电池输入电流限制

3. 数字音频接口

  • 支持I2S/TDM(8通道)
  • MCLK-free操作模式
  • 4个可配置I2C地址(AD1/AD2引脚控制)
  • 可编程驱动强度IO缓冲器

三、典型应用设计指南

1. 移动设备音频方案

推荐配置‌:

  • VBAT: 3.7V(1节锂电)
  • PVDD: 13V(内部Boost生成)
  • 输出滤波器:2.2μH+1μF(4Ω负载)
  • IV传感走线长度<10mm

性能指标‌:

  • 音乐播放效率>85%(平均输出1W时)
  • 待机功耗<5mW
  • 总谐波失真<0.1%(1kHz, 1W输出)

2. 多设备同步设计

利用TDM接口实现:

  • 最多4设备共享总线
  • 同步时钟误差<100ps
  • 共用IRQZ中断信号线
  • 独立I2C地址配置(AD1/AD2组合)

四、硬件设计要点

1. 电源设计

  • VBAT旁路电容:10μF+100nF(紧贴引脚)
  • PVDD电容:4.7μF×3(低ESR陶瓷)
  • IOVDD电平:1.2V/1.8V可选
  • VDD供电:1.8V±5%

2. PCB布局建议

  1. 功率地(PGND/BGND)单独铺铜
  2. IV传感走线差分等长(±50μm)
  3. SW节点面积最小化
  4. 散热过孔阵列(DSBGA封装下方)

3. 保护电路设计

  • 扬声器端TVS二极管(18V)
  • I2C总线ESD保护(>8kV)
  • 热关断阈值:170°C(迟滞10°C)

五、性能参数详解

参数条件典型值单位
输入范围VBAT2.5-5.5V
升压输出PVDD13V
开关频率Class-D1.5MHz
信噪比A加权109dB
工作温度--40至85°C

六、应用场景拓展

  1. 智能语音设备‌:IV传感实现扬声器健康监测
  2. TWS耳机充电盒‌:超低功耗延长待机时间
  3. 车载信息娱乐‌:45V负载突降耐受能力
  4. AR/VR头显‌:高保真音频与紧凑尺寸结合
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