MAX9737：高性能单声道7W D类放大器的卓越之选

在音频放大器领域，D类放大器凭借其高效节能的特性，逐渐成为众多设计工程师的首选。今天，咱们就来深入探讨一下Maxim公司推出的一款单声道7W D类放大器——MAX9737，看看它在实际应用中究竟有哪些过人之处。

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一、器件概述

MAX9737是一款具备高性能、热效率出色的单声道7W D类放大器。它的供电范围为8V至28V，能在12V电源下实现高达88%的效率，这一高效表现使得它在节能方面表现突出，甚至无需额外的散热片。同时，该器件拥有80dB的高电源抑制比（PSRR），这意味着它对电源波动具有很强的抵抗力，从而无需使用稳压电源，大大简化了设计。

其采用的无滤波器调制技术更是一大亮点。仅需在每个输出端使用一个低成本铁氧体磁珠和小电容，就能让MAX9737搭配1m电缆通过CE EMI限制，有效降低了电磁干扰。此外，全面的咔嗒声和噗噗声抑制电路能显著减少电源开启/关闭、进入/退出关断或静音模式时的噪声，为用户带来更纯净的音频体验。

MAX9737采用24引脚TQFN - EP封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适用于多种复杂的环境。

二、关键特性剖析

1. 宽电压范围与高效节能

8V至28V的宽供电电压范围，使得MAX9737能适应不同的电源环境，增强了其通用性。高达88%的效率不仅降低了功耗，还减少了散热需求，对于一些对空间和散热要求较高的应用场景，如笔记本电脑、便携式音频设备等，具有重要意义。咱们不妨思考一下，在设计这些设备时，如何充分利用其高效特性来延长电池续航时间呢？

2. 低EMI解决方案

扩频调制技术是MAX9737的一大特色。它能使EMI宽带频谱分量变得平坦，减少扬声器和电缆的辐射发射。开关频率在300kHz中心频率附近随机变化±4kHz，将能量分散在一个随频率增加的带宽上，在几MHz以上，宽带频谱类似白噪声，且不会影响音频带宽内的噪声本底。这对于需要满足电磁兼容性要求的产品设计来说，无疑是一个巨大的优势。

3. 完善的保护机制

• 过热保护：当芯片温度超过热关断阈值（典型值 + 160°C）时，输出将被禁用；当温度下降30°C后，恢复正常工作。这能有效防止芯片因过热而损坏，提高了系统的可靠性。
• 过流保护：当输出电流超过电流限制（典型值4.6A）时，MAX9737会禁用输出并启动450µs的启动序列，直到输出故障消除。这一保护机制能避免因短路或错误连接等情况导致的器件损坏。

4. 快速启动与低噪声

内部预充电电路确保在10ms内实现无咔嗒声/噗噗声开启，同时关断模式下的电源电流小于1µA，进一步降低了功耗。在静音模式下，信号在扬声器处被衰减，输出停止切换，有效减少了不必要的噪声。

三、电气特性详解

1. 放大器直流特性

• 电源电压范围：从PSRR测试推断，扬声器电源电压范围为8V至28V，能适应不同的电源规格。
• 欠压锁定：典型值为6.8V，当电源电压低于此值时，放大器将停止工作，保护器件安全。
• 静态电源电流：在25°C时，典型值为15mA，关断模式下仅为1µA，体现了其低功耗特性。

2. 输入放大器特性

输入放大器具有一定的电容驱动能力（最大30pF）、较高的开环增益（典型值88dB）、低输入失调电压（典型值±2mV）等特性，能保证输入信号的准确处理。

3. 输出放大器特性

• 增益：前置放大器增益为0dB时，输出放大器增益在13.1dB至14.1dB之间。
• 输出功率：在THD + N = 10%时，8Ω负载下输出功率可达6W，4Ω负载下可达7.4W。
• 失真与噪声：在输出功率为2W、1kHz频率、8Ω负载下，THD + N典型值为0.06%，信号 - 噪声比典型值为97dB，噪声典型值为100µV RMS，能提供高质量的音频输出。

四、典型应用与设计要点

1. 无滤波器D类操作

当扬声器引线长度小于等于1m时，MAX9737搭配一个廉价的铁氧体磁珠和电容滤波器就能满足EN55022B EMC辐射限制。选择阻抗为100Ω至600Ω、额定电流为2A的铁氧体磁珠，电容值根据磁珠选择和扬声器引线长度而定。在评估时，若使用电阻性负载，需串联一个电感（8Ω负载用68µH，4Ω负载用33µH）来模拟典型扬声器的行为；若使用扬声器，则无需串联电感。

2. 基于电感的输出滤波器

部分应用会使用基于电感/电容（LC）的输出滤波器。负载阻抗决定了滤波器组件的选择，电感L1和L2以及电容C1构成主要输出滤波器，电容C2和C3提供共模滤波，电容C4和C5以及电阻R1和R2构成Zobel网络，用于校正输出负载，补偿扬声器阻抗的上升。

3. 组件选择

• 增益设置电阻：输出级有固定的内部增益（13.6dB），通过电阻RF和RIN设置整体增益，公式为 (A{V}=-4.8left(frac{R{F}}{R_{I N}}right) V / V)，RF建议在10kΩ至50kΩ之间选择。
• 输入电容：输入电容CIN与输入电阻RIN构成高通滤波器，去除输入信号的直流偏置。为减少低频失真，应选择低电压系数的电容，最佳选择为0.47µF，以实现良好的咔嗒声和噗噗声抑制。
• 其他电容：COM、REG、VS等引脚需用1µF电容旁路到AGND，以稳定电压。

4. 布局与接地

合理的布局和接地对于MAX9737的性能至关重要。电源输入和放大器输出应使用宽走线，以减少寄生电阻带来的损耗。PGND和AGND应在PCB上单点连接，将携带开关瞬变的走线远离AGND和音频信号路径的走线/组件。同时，要在PVDD与PGND之间放置100µF电容，并将旁路电容尽量靠近MAX9737放置。

五、总结

MAX9737以其高性能、低功耗、低EMI等诸多优点，成为单声道音频放大应用的理想选择。无论是笔记本电脑、显示器、PC环绕音箱还是MP3对接站等设备，它都能提供出色的音频解决方案。在实际设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择组件、优化布局和接地，以充分发挥MAX9737的性能优势。大家在使用MAX9737的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。