MAX9788：用于陶瓷扬声器驱动的Class G放大器

在电子设备的音频系统中，扬声器驱动电路起着至关重要的作用。今天我们来详细探讨一款优秀的陶瓷扬声器驱动芯片——MAX9788。

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一、产品概况

MAX9788是Maxim公司推出的一款单声道Class G功率放大器，它集成了反相电荷泵电源，专门用于驱动陶瓷扬声器的高电容负载。其电荷泵能够在5.5VDC时提供超过700mA的峰值输出电流，保证了14VP - P的输出。这使得它在为陶瓷扬声器提供高输出电压摆幅方面具有显著优势。

该芯片具有高性能效率，能够最大程度地延长电池寿命。其专有的Class G输出级在提供比Class AB设备更高效率的同时，还避免了Class D放大器常见的EMI问题。此外，MAX9788还采用了全差分输入和输出、全面的咔嗒声和爆裂声抑制、关机控制以及软启动电路等设计。芯片工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C ，有小巧的无铅28引脚TQFN（4mm x 4mm）或20焊球WLP（2mm x 2.5mm）封装可供选择。

二、关键特性

集成电荷泵电源

无需电感，简化了电路设计。电荷泵能在2.7V至5.5V的单电源下工作，满足了大多数便携式设备的电源要求。

高电压摆幅

可向压电扬声器提供14VP - P的电压摆幅，能驱动陶瓷扬声器输出足够的音量。

无咔嗒声和爆裂声操作

采用了先进的抑制技术，在启动和关机过程中能有效消除可听的瞬态噪声，提供更纯净的音频输出。

高效散热封装

4mm x 4mm 28引脚TQFN和2mm x 2.5mm 20焊球WLP封装不仅尺寸小巧，还具有良好的散热性能，有助于提高芯片的稳定性。

三、电气特性

电源相关特性

• 电源电压范围：2.7V至5.5V，具有较宽的电源适应性。
• 静态电流：典型值为8mA，在关机模式下，电流可低至0.3µA，有效降低了功耗。
• 启动时间：从关机或上电到完全工作的时间为50ms，响应速度较快。

  音频性能特性

• 输出失调电压：在不同温度下有不同的指标，如在TA = + 25°C时，典型值为±3mV。
• 咔嗒声和爆裂声水平：以dBV为单位衡量，表现优秀，例如在特定测试条件下为 - 67dBV。
• 电压增益：典型值为12dB，可根据实际需求进行调整。
• 输出功率：在不同电源电压和负载条件下有不同的输出功率，如在VCC = 5V、1% THD + N、f = 1kHz、RL = 8Ω时，输出功率可达2.4W。
• 电源抑制比（PSRR）：在不同频率下表现良好，如在f = 217Hz、200mV P - P纹波时，PSRR可达77dB。
• 总谐波失真加噪声（THD + N）：在不同输出电压和负载条件下，THD + N值较低，如在ZL = 1µF + 10Ω、VOUT = 1kHz / 1.9V RMS时，THD + N仅为0.002%。
• 信噪比（SNR）：在VOUT = 5.1V RMS 、A加权时，SNR可达108dB，保证了清晰的音频信号。

四、典型应用

驱动陶瓷扬声器

在现代手机等对厚度有严格要求的设备中，陶瓷扬声器因其体积小巧而得到广泛应用。但陶瓷扬声器具有较大的电容特性，需要高的峰 - 峰值电压驱动。MAX9788正好满足了这一需求，其高电荷泵电流限制能够在20kHz内实现平坦的频率响应，同时保持高输出电压摆幅。在实际应用中，建议在放大器输出和陶瓷扬声器负载之间使用10Ω的串联电阻，以确保在高频时放大器输出端有一定的固定电阻，防止扬声器短路放大器输出。

多种音频设备

该芯片适用于各种音频设备，如智能手机、个人媒体播放器、MP3播放器、手持游戏机、笔记本电脑等。其全差分输入配置使其与许多编解码器兼容，并且相比单端输入放大器具有更好的抗噪声能力。

五、器件工作原理

Class G工作模式

MAX9788的Class G放大器是一种线性放大器，可在低（VCC到GND）和高（VCC到SVSS）电源范围内工作。对于小信号，器件在较低的电源范围内工作，类似于传统的单电源Class AB放大器；当输出信号增大，需要更宽的电源时，器件会转换到更高的电源范围工作。在转换过程中，为了确保无缝过渡，两个较低的晶体管会同时导通。这种工作模式使得MAX9788在5V电源下能够实现20VP - P的输出摆幅。

反相电荷泵

芯片集成了一个带有反相电源轨的电荷泵，能够在2.7V至5.5V的正电源范围内提供超过700mA的电流。电荷泵产生的负电源轨（PVSS）为器件提供了更高的电源范围，使得器件在电池供电时随着电池电量下降仍能保持较大的动态范围。

关机模式

通过将SHDN引脚拉低，可将MAX9788置于低功耗（0.3µA）的关机模式，连接SHDN到VCC则可实现正常工作，有效延长了电池寿命。

咔嗒声和爆裂声抑制

在启动过程中，芯片的咔嗒声和爆裂声抑制电路能够消除器件内部的任何可听瞬态源，提供更纯净的音频体验。

六、元件选择建议

输入耦合电容

AC耦合电容（CIN）和输入电阻（RIN）构成了高通滤波器，用于去除输入信号中的直流偏置。为了使 - 3dB点与陶瓷扬声器的低频响应相匹配，需要选择合适的CIN_值。建议使用铝电解、钽或薄膜介质电容器等低电压系数介质的电容器，以减少低频失真。

电荷泵电容

• 飞跨电容（C1）：推荐使用4.7µF的电容。其值会影响电荷泵的负载调整率和输出电阻，过小的值会降低器件提供足够电流驱动的能力。
• 保持电容（C2）：建议使用10µF的电容。其值和ESR直接影响PVSS处的纹波，增大C2或降低其ESR可减少纹波和输出电阻。

  电荷泵频率设置电阻（RFS）

  推荐使用100kΩ的电阻。电荷泵有慢模式和正常模式，当负载低于100mA时工作在慢模式，振荡频率降至正常频率的1/4。在对电荷泵振荡频率敏感的应用中，可通过改变RFS的值来调整振荡频率。

  串联负载电阻

  为了防止陶瓷扬声器在高频时短路MAX9788的输出，建议使用大于10Ω的串联负载电阻。它与陶瓷扬声器构成低通滤波器，可根据扬声器的近似电容值设置滤波器的截止频率。

综上所述，MAX9788凭借其出色的性能和丰富的特性，为陶瓷扬声器驱动提供了一个理想的解决方案。在实际设计中，合理选择元件并根据具体应用需求进行调整，能够充分发挥该芯片的优势，为音频系统带来更好的性能表现。大家在使用MAX9788进行设计时，有没有遇到过一些独特的问题呢？欢迎在评论区分享交流。