低功耗音频新选择：MAX9716/MAX9717音频功率放大器解析

在如今的电子设备中，音频功能是不可或缺的一部分。从智能手机到便携式音乐播放器，我们对高品质音频的需求越来越高。而音频功率放大器作为音频系统中的关键组件，其性能直接影响着音频的质量和播放效果。今天，我们就来深入了解一下Maxim公司推出的两款低功耗、单声道、1.4W BTL音频功率放大器——MAX9716和MAX9717。

文件下载：MAX9717.pdf

产品概述

MAX9716和MAX9717是专为带有内置扬声器的便携式音频设备而设计的音频功率放大器。它们采用了桥接负载（BTL）架构，这种架构不仅能够减少外部组件的数量，还能提供高质量的音频再现。这两款放大器在单+5V电源供电的情况下，能够向4Ω负载提供1.4W的连续功率，总谐波失真（THD）小于1%；在8Ω负载下，能提供1W的连续功率。此外，在单+3.0V电源供电时，它们还能向8Ω负载提供350mW的连续功率。

关键特性

• 宽电源电压范围：支持2.7V至5.5V的单电源供电，这使得它们能够适应各种不同的电源环境，为设计带来了更大的灵活性。
• 低功耗关机模式：在关机模式下，静态电流消耗可降低至10nA，大大延长了电池的使用寿命，这对于便携式设备来说尤为重要。
• 高电源抑制比（PSRR）：在1kHz时，PSRR可达73dB，能够有效抑制电源噪音，提高音频的纯净度。
• 无咔嗒声和爆音：采用了Maxim公司领先的咔嗒声和爆音抑制技术，在开机和关机过程中不会产生可听的咔嗒声和爆音，为用户提供了更加舒适的听觉体验。
• 多种增益选项：有可调增益放大器（MAX9716/MAX9717A）和内部固定增益（6dB、9dB和12dB）的放大器（MAX9717B/MAX9717C/MAX9717D）可供选择，能够满足不同应用场景的需求。
• 耳机检测功能（MAX9717）：MAX9717具有耳机检测输入（BTL/SE），当检测到耳机连接时，会自动禁用BTL从驱动器，将扬声器静音，并以单端负载的方式驱动耳机。
• 引脚兼容性：MAX9716与LM4890引脚兼容，MAX9717A与TPA711引脚兼容，方便进行升级和替换。
• 紧凑封装：提供紧凑型、热增强型µMAX和TDFN（3mm x 3mm）封装，节省了电路板空间，适合小型化设计。

电气特性

绝对最大额定值

在使用这两款放大器时，需要注意其绝对最大额定值，以确保设备的安全和可靠性。例如，电源电压（VCC至GND）的范围为 -0.3V至 +6V，其他引脚至GND的电压范围为 -0.3V至 (VCC + 0.3V) 等。不同封装的连续功率耗散也有所不同，如8引脚TDFN封装在 +70°C以上的降额系数为24.4mW/°C，最大连续功率耗散为1951mW。

电气特性参数

在5V和3V电源供电的情况下，文档详细列出了这两款放大器的各项电气特性参数，包括静态电源电流、关机电源电流、SHDN阈值、BTL/SE阈值、共模偏置电压、输出失调电压、电源抑制比、输出功率、总谐波失真加噪声（THD+N）、输出噪声密度和信噪比等。这些参数为工程师在设计音频系统时提供了重要的参考依据。

例如，在5V电源供电、8Ω负载、THD+N = 1%、fIN = 1kHz的条件下，输出功率可达1.1W；在3V电源供电、8Ω负载、THD+N = 1%、fIN = 1kHz的条件下，输出功率可达350mW。这些数据表明，这两款放大器在不同的电源电压和负载条件下都能提供稳定的输出功率。

典型工作特性

文档中还给出了这两款放大器的典型工作特性曲线，包括总谐波失真加噪声（THD+N）与频率、输出功率的关系，输出功率与电源电压、负载电阻的关系，功率耗散与输出功率、负载电阻的关系，电源抑制比与频率的关系，电源电流与VCC的关系，增益和相位与频率的关系，以及关机电流与温度、VCC的关系等。通过这些曲线，我们可以直观地了解放大器在不同工作条件下的性能表现。

例如，从THD+N与频率的关系曲线中可以看出，在不同的电源电压、负载电阻和增益条件下，THD+N随着频率的变化趋势。这有助于工程师在设计音频系统时，根据实际需求选择合适的工作频率和增益，以获得最佳的音频性能。

引脚和功能说明

引脚配置

MAX9716和MAX9717提供了TDFN/µMAX和UCSP两种封装形式，文档详细列出了不同封装下的引脚/凸点描述和功能。例如，SHDN引脚为低电平有效关机引脚，BIAS引脚用于连接直流偏置旁路电容，IN+和IN-分别为同相和反相输入引脚，OUT+和OUT-为桥接放大器的正、负输出引脚等。

功能说明

• BTL/SE控制输入（MAX9717）：通过BTL/SE引脚可以控制放大器的工作模式。当该引脚为低电平时，启用从放大器（OUT-）；当该引脚为高电平时，禁用从放大器。
• 关机模式：将SHDN引脚拉低，放大器进入低功耗关机模式，此时静态电流消耗可降低至10nA；将SHDN引脚拉高，放大器正常工作。
• 咔嗒声和爆音抑制：在启动过程中，放大器的共模偏置电压会逐渐上升到直流偏置；在进入关机模式时，放大器的输出会通过内部20kΩ电阻拉至地，这种设计可以最大限度地减少音频频段内的能量，从而抑制咔嗒声和爆音。

应用设计要点

BTL放大器优势

MAX9716和MAX9717采用BTL配置，与单端配置相比，具有明显的优势。在BTL配置中，负载两端都有信号驱动，输出电压是单端放大器的两倍，因此输出功率是单端放大器的四倍。此外，由于差分输出的偏置电压都在电源电压的中间值，负载上没有净直流电压，这就消除了单端放大器所需的直流阻隔电容，从而节省了电路板空间，降低了成本，同时也提高了低频性能。

功率耗散和散热

在正常工作条件下，这两款放大器会消耗一定的功率。因此，需要注意功率耗散和散热问题。不同封装的最大功率耗散可以在绝对最大额定值部分找到，也可以通过公式计算得出。如果应用中的功率耗散超过了封装的最大允许值，可以通过增加接地平面的散热能力、增大连接到设备的走线尺寸等方法来降低功率耗散。此外，MAX9716和MAX9717还具有热过载保护功能，当结温超过+160°C时，会自动禁用放大器输出级，当结温下降15°C后，放大器会重新启用。

增益设置

MAX9716和MAX9717A的增益可以通过外部反馈电阻来设置，公式为 (A{V}=2left(frac{R{F}}{R_{I N}}right))。其中，RF可以是固定电阻或可变电阻，这样就可以使用数字控制电位器在软件控制下改变增益。而MAX9717B、MAX9717C和MAX9717D的增益是内部固定的，分别为6dB、9dB和12dB，这种设计简化了电路设计，减少了引脚数量和电路板面积。

输入和输出滤波

输入滤波器由CIN和RIN组成，它可以去除输入信号中的直流偏置，使放大器能够将信号偏置到最佳直流电平。输出耦合电容（MAX9717在单端输出配置时需要）可以阻挡放大器输出的直流分量，防止直流电流流入负载。在选择输入和输出电容时，需要根据实际需求选择合适的电容值，以确保滤波器的-3dB点在合适的范围内，从而保证放大器的低频性能。

差分输入优势

MAX9716可以配置为差分输入，这种输入方式的优点是可以衰减任何共模噪声，提高噪声抑制能力和共模抑制比（CMRR）。为了获得高CMRR，外部组件需要紧密匹配。

电源旁路和布局接地

为了确保低噪声、低失真的性能，需要进行适当的电源旁路。建议在VCC和GND之间连接一个1µF的陶瓷电容，并根据应用需求添加额外的大容量电容。同时，旁路电容应尽可能靠近设备。此外，合理的PC板布局和接地对于优化性能也非常重要。应使用大尺寸的走线来连接电源输入和放大器输出，以减少寄生电阻带来的损耗，并帮助散热。正确的接地可以提高音频性能，防止数字开关噪声耦合到音频信号中。

总结

MAX9716和MAX9717是两款性能出色的音频功率放大器，它们具有低功耗、高音质、多种增益选项、引脚兼容性好等优点，非常适合用于各种便携式音频设备。在设计音频系统时，我们需要根据实际需求，合理选择放大器的工作模式、增益设置、输入输出滤波等参数，并注意功率耗散和散热、电源旁路和布局接地等问题，以确保系统的性能和可靠性。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地了解这两款放大器，并在实际设计中发挥它们的优势。

你在使用这两款放大器的过程中遇到过哪些问题？或者你对音频功率放大器的设计有什么独特的见解？欢迎在评论区留言分享！