MAX98300单声道2.6W D类放大器：高效音频解决方案

在电子设备的音频设计领域，一款性能卓越的放大器至关重要。Maxim Integrated推出的MAX98300单声道2.6W D类放大器，以其出色的性能和丰富的特性，为众多音频应用提供了理想的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款放大器。

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一、产品概述

MAX98300单声道2.6W D类放大器兼具AB类音频性能和D类效率。它通过单个增益选择输入（GAIN）提供五种可选增益设置（0dB、3dB、6dB、9dB和12dB），能满足不同音频场景的需求。同时，其有源发射限制边缘速率和过冲控制电路大大降低了电磁干扰（EMI），专利的无滤波器扩频调制方案消除了传统D类设备所需的输出滤波，减少了应用组件数量。此外，该放大器在3.7V时的静态电流仅为0.78mA（5V时为1.1mA），这一行业领先的低静态电流特性，有效延长了便携式应用中的电池续航时间。

二、应用领域

MAX98300的应用范围十分广泛，涵盖了笔记本和上网本电脑、手机、MP3播放器、便携式音频播放器以及VoIP电话等设备。这些设备对音频性能和功耗都有较高要求，而MAX98300正好能满足这些需求。

三、产品特性

（一）低静态电流

在3.7V时静态电流为0.78mA，5V时为1.1mA，这使得设备在待机状态下的功耗极低，对于依靠电池供电的便携式设备来说，能够显著延长电池使用时间。大家在设计便携式音频设备时，低静态电流这一特性是不是非常关键呢？

（二）扩频和有源发射限制

采用扩频调制和有源发射限制技术，有效降低了EMI，减少了对其他电子设备的干扰。同时，专利的无滤波器扩频调制方案，在保证效率的同时，简化了电路设计。

（三）五种可选增益

通过单个GAIN引脚，可实现五种不同的增益设置，方便用户根据具体应用调整音频增益，提高了产品的灵活性。

（四）咔嗒声和爆音抑制

具备咔嗒声和爆音抑制功能，能有效减少开机和关机时的可听瞬态噪声，提升音频播放的纯净度。

（五）热保护和过流保护

内置热保护和过流保护机制，当设备出现过热或过流情况时，能自动采取保护措施，确保设备的安全性和稳定性。

（六）低电流关机模式

在关机模式下，电流极低，进一步降低了功耗。

（七）节省空间的封装

提供8引脚TDFN - EP（2mm x 2mm x 0.8mm）和9凸点（1.2mm x 1.2mm）WLP两种封装形式，适合对空间要求较高的应用。

四、电气特性

（一）电源电压范围

扬声器电源电压范围为2.6V至5.5V，能够适应不同的电源环境。

（二）静态电流

在不同电源电压下，静态电流表现出色，3.7V时为0.78mA，5V时为1.1mA。

（三）关机电流

关机时电流小于0.1μA，大大降低了待机功耗。

（四）开启时间

开启时间在3.7ms至10ms之间，响应速度较快。

（五）偏置电压

偏置电压为1.3V，为音频信号提供了稳定的偏置。

（六）最大交流输入电压摆幅

差分输入时为2.0V RMS，单端输入时为1.0V RMS。

（七）输入电阻

不同增益设置下，输入电阻有所不同，范围在10kΩ至40kΩ之间。

（八）电压增益

在不同GAIN引脚连接方式下，电压增益可在0dB至12.5dB之间调整。

（九）输出功率

在不同负载电阻和电源电压条件下，输出功率有所差异。例如，在THD + N = 1%，VPVDD = 3.7V，RL = 8Ω时，输出功率为0.71W。

（十）噪声和失真

总谐波失真加噪声（THD + N）较低，在不同负载和功率条件下，表现良好。例如，RL = 4Ω，POUT = 1W时，THD + N为0.05%。

（十一）振荡器频率

振荡器频率为300kHz，扩频带宽为±10kHz。

（十二）效率

在POUT = 1.3W，RL = 8Ω时，效率可达89%，体现了D类放大器的高效特性。

（十三）输出电流限制

输出电流限制为2A，能有效保护设备免受过大电流的损害。

（十四）热关断电平

热关断电平为+160°C，热关断滞后为20°C，确保设备在高温环境下的安全性。

五、典型应用电路

典型应用电路中，电源电压范围为+2.6V至+5.5V，通过合理配置各引脚和电容，可实现音频信号的放大和输出。在设计应用电路时，大家要注意各元件的参数选择和布局，以确保电路的性能。

六、详细设计要点

（一）D类扬声器放大器

MAX98300无滤波器D类放大器的效率远高于AB类放大器，其高效率得益于输出级晶体管的开关操作。不过，D类输出级的功率损耗主要来自MOSFET导通电阻的I²R损耗和静态电流开销。

（二）超低EMI无滤波器输出级

传统D类放大器需要外部LC滤波器或屏蔽来满足电磁干扰（EMI）法规标准，而MAX98300的专利有源发射限制边缘速率控制电路和扩频调制技术，在降低EMI发射的同时，还能保持高达89%的效率。其扩频调制模式可使宽带频谱分量变平，且能确保开关周期的逐周期变化不会降低音频再现或效率。

（三）增益控制

通过GAIN引脚的不同连接方式，可实现五种不同的增益设置，具体如下表所示：	GAIN引脚连接方式	最大增益（dB）
连接到PVDD	12
通过100kΩ±5%电阻连接到PVDD	9
不连接	6
通过100kΩ±5%电阻连接到PGND	3
连接到PGND	0

（四）扬声器电流限制

当扬声器放大器的输出电流超过电流限制（典型值为2A）时，MAX98300会禁用输出约130μs，之后重新启用输出。如果故障条件仍然存在，会继续循环此操作，直到故障消除。

（五）关机模式

将SHDN引脚拉低，可使MAX98300进入低功耗关机模式，此时供应电流小于0.1μA。

（六）咔嗒声和爆音抑制

在开机和关机过程中，咔嗒声和爆音抑制电路可减少设备内部的可听瞬态噪声，提升音频质量。

（七）组件选择

1. 扬声器放大器电源输入（PVDD）：PVDD为扬声器放大器供电，范围为2.6V至5.5V。需用0.1μF和10μF电容将PVDD旁路到PGND。若PVDD与电源之间的输入走线较长，需在设备处添加额外的大容量电容。
2. 输入滤波：输入耦合电容（CIN）与放大器的内部输入电阻（RIN）形成高通滤波器，可去除输入信号的直流偏置。不同增益设置下，CIN的计算公式不同：
   • 增益设置为AV = 6dB、9dB或12dB时，(C{IN}=frac{8}{f{3dB}}[mu F])；
   • 增益设置为AV = 3dB时，(C{IN}=frac{5.7}{f{3dB}}[mu F])；
   • 增益设置为AV = 0dB时，(C{IN}=frac{4}{f{3dB}}[mu F])。 其中，f - 3dB为 - 3dB转折频率。为获得最佳低频THD性能，应使用电压系数足够低的电容。

（八）布局和接地

合理的布局和接地对于实现最佳性能至关重要。良好的接地可改善音频性能，防止开关噪声耦合到音频信号中。输出走线应宽且电阻低，以减少功率损耗。同时，在PCB顶层或底层的所有信号走线周围添加接地填充，可提高设备的射频抗扰度。对于TDFN - EP封装，需将暴露的散热焊盘连接到接地平面，以增强散热效果。

七、封装信息

MAX98300提供8引脚TDFN - EP（2mm x 2mm x 0.8mm）和9凸点（1.2mm x 1.2mm）WLP两种封装形式，适用于不同的应用场景。具体的封装尺寸和引脚配置可参考相关文档。

八、总结

MAX98300单声道2.6W D类放大器凭借其低静态电流、高效能、低EMI、多种可选增益以及完善的保护功能等特性，在音频设计领域具有很大的优势。无论是便携式音频设备还是其他对音频性能有要求的应用，MAX98300都能提供出色的解决方案。在实际设计过程中，我们要根据具体需求，合理选择组件和布局，以充分发挥其性能。大家在使用MAX98300的过程中，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。