MAX98307/MAX98308：3.3W单声道Class DG多级音频放大器的卓越之选

在当今便携式音频设备不断发展的时代，对于高效、高功率音频解决方案的需求日益增长。Analog Devices推出的MAX98307/MAX98308单声道Class DG多级音频放大器，凭借其出色的性能和独特的设计，成为了众多工程师的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这两款放大器。

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一、产品概述

MAX98307/MAX98308是完全差分的单声道Class DG多级功率放大器，集成了反相电荷泵，为便携式应用提供了高效、高功率的音频解决方案。Class DG多级调制通过按需使用电荷泵产生的负轨来扩展输出信号的动态范围，从而在较宽的输出功率范围内实现了高效率。同时，该放大器结合了ADI的有源发射限制边沿速率和过冲控制电路以及多级输出调制，大大降低了EMI，无需像传统Class D设备那样使用输出滤波，减少了元件数量和成本。

产品特性

• 高输出功率与高效率结合：Class DG多级调制确保在宽输出功率范围内实现最大效率，例如在 (V{PVDD}=3.6V) 、负载为 (8Ω + 68μH) 、THD+N为1%时，MAX98307可输出1.54W功率；在 (V{PVDD}=5V) 、同样负载和THD+N条件下，可输出2.85W功率。且在500mW输出、THD+N = 0.02%时，效率可达84%。
• 延长电池寿命：静态电流低至1.85mA，关机电流典型值为0.225μA，有效降低了功耗。
• 出色的电磁兼容性：有源发射限制和Class DG多级输出调制消除了对EMI输出滤波的需求。
• 多种保护功能：具备过热、过流保护，以及点击和爆裂声抑制功能，还有低电流关机模式，保障了设备的稳定性和可靠性。

应用领域

该放大器适用于多种便携式设备，如手机、智能手机、笔记本电脑、VoIP电话、便携式音频设备和平板电脑等。

二、技术细节剖析

1. Class DG多级操作原理

Class DG多级输出级采用脉冲宽度调制（PWM），通过感应输出信号的幅度并按需切换电源轨来更有效地提供所需的信号功率。对于低输出信号摆幅要求（低于电池电源轨 (V{PVDD}) ），输出范围在 (V{PVDD}) 和地之间；当需要高于 (V_{PVDD}) 的输出摆幅时，内部反相电荷泵产生的负轨 (VPVSS) 取代地作为较低电源，从而实现高效的功率管理。

2. EMI无滤波输出级

传统的Class D放大器需要使用外部LC滤波器或屏蔽来满足电磁干扰（EMI）法规标准。而MAX98307/MAX98308的有源发射限制边沿速率控制电路和Class DG多级调制方案在无需外部滤波组件的情况下降低了EMI发射，同时保持了高效率。

3. 放大器电流限制

当扬声器放大器的输出电流超过电流限制时，IC会禁用输出约100μs，之后重新启用。如果故障条件仍然存在，IC会继续禁用和重新启用输出，直到故障条件消除。

4. 点击和爆裂声抑制

该放大器采用了ADI全面的点击和爆裂声抑制技术。在启动期间，抑制电路可减少设备内部的任何可听瞬态源；进入关机状态时，差分扬声器输出会快速且同时斜坡下降到PGND。

三、电气特性与典型应用

1. 电气特性

在不同的电源电压、负载条件和频率下，MAX98307/MAX98308表现出了良好的电气性能。例如，电源电压范围为2.6V至5.25V，静态电流典型值为1.85mA，总谐波失真加噪声（THD+N）在1kHz、1W输出时典型值为0.05%等。

2. 典型应用电路

文档中给出了MAX98307和MAX98308的典型应用电路，详细展示了各个引脚的连接方式和所需的外部元件。例如，PVDD需要通过0.1μF和10μF的电容器并联到PGND进行旁路；输入耦合电容器和输入电阻形成高通滤波器，以去除输入信号中的直流偏置。

四、元件选择与布局建议

1. 元件选择

• 电源输入（PVDD）：PVDD为扬声器放大器供电，范围为2.6V至5.25V，需使用0.1μF和10μF的电容器并联到PGND进行旁路。如果PVDD和电源之间的输入走线较长，还需在设备处添加额外的大容量电容。
• 输入耦合电容器：AC耦合电容器（ (C{IN}) ）和输入电阻（ (R{IN}) ）形成高通滤波器，应选择 (C_{IN}) 使 -3dB点远低于感兴趣的最低频率，建议使用电压系数较低的电容器（如X5R或X7R）以获得最佳的低频THD+N性能。
• 电荷泵电容器：电荷泵飞行电容器和保持电容器应选择等效串联电阻（ESR）小于50mΩ的低ESR陶瓷电容器，且电荷泵飞行电容器建议使用4.7μF或更大的值，电荷泵保持电容器建议使用10μF或更大的值。

2. 布局和接地

• 采用宽而低电阻的输出走线，以减少输出走线的电阻对负载功率的影响，同时提高设备的散热性能。
• 在PCB的顶层或底层信号走线周围添加接地填充，以增强IC的射频抗干扰能力。

五、热考虑与应用信息

1. 热考虑

Class DG多级放大器比同类的Class AB或Class G放大器具有更好的效率和热性能。对于MAX98307（TQFN），应将暴露焊盘焊接到大型铜多边形上，并尽可能多地从该多边形连接到放大器的相邻引脚和相邻组件；对于MAX98308（WLP），可参考应用笔记1891获取详细的应用信息。

2. 订购信息

MAX98307有16引脚TQFN-EP封装，增益通过外部设置；MAX98308有12凸点WLP封装，增益内部固定。所有器件的工作温度范围为 -40°C至 +85°C。

总的来说，MAX98307/MAX98308音频放大器以其独特的设计和出色的性能，为便携式音频设备的设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求和设计要求，合理选择元件和进行布局，以充分发挥其优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。