高性能音频利器：MAX9713/MAX9714 6W无滤波器扩频单声道/立体声D类放大器解析

在当今音频设备市场中，追求高音质、小体积和低功耗的设计需求日益增长。D类放大器凭借其高效率的特性，成为了众多音频设备的理想选择。而MAXIM公司推出的MAX9713/MAX9714 6W无滤波器扩频单声道/立体声D类放大器，更是在性能和功能上有着出色的表现。下面，我们就详细了解一下这款放大器。

文件下载：MAX9714.pdf

一、概述

MAX9713/MAX9714是一款高性能的音频功率放大器，采用D类架构，兼具AB类放大器的性能和D类放大器的效率。其独特之处在于无需传统的输出滤波器，减少了电路板空间，同时也避免了使用笨重的散热片。该放大器可提供高达6W的输出功率，效率超过85%，适用于多种音频应用场景。

二、产品特性

2.1 无滤波器设计

传统的D类放大器需要输出滤波器来恢复音频信号，这不仅增加了成本和解决方案的尺寸，还可能降低效率。而MAX9713/MAX9714依靠扬声器线圈的固有电感以及扬声器和人耳的自然滤波功能，无需输出滤波器即可恢复音频信号，实现了更小、更经济、更高效的解决方案。不过，为了获得最佳效果，建议使用串联电感大于30μH的扬声器，当扬声器电感大于60μH时可实现最佳效率。

2.2 扩频模式

该放大器提供两种调制方案：固定频率模式（FFM）和扩频模式（SSM）。SSM模式可降低因调制频率产生的电磁干扰（EMI）辐射，通过将开关频率在中心频率（335kHz）附近随机变化±1.7%kHz，使宽带频谱分量变平，改善了扬声器和电缆可能辐射的EMI发射。

2.3 高效性能

在效率方面，D类放大器的输出晶体管作为电流导向开关，消耗的额外功率可忽略不计。其功率损耗主要来自MOSFET导通电阻的I²R损耗和静态电流开销。理论上，线性放大器的最佳效率为78%，但仅在峰值输出功率时才能达到，在正常工作水平下效率会降至30%以下，而MAX9714在相同条件下仍能保持超过80%的效率。

2.4 低失真和高信噪比

具有低至0.07%的总谐波失真加噪声（THD+N）和超过95dB的信噪比（SNR），能够提供清晰、纯净的音频输出。

2.5 保护功能

具备短路和热过载保护功能，可防止设备在故障条件下损坏，确保了系统的可靠性和稳定性。

2.6 低功耗模式

拥有低功耗关断模式，关断电流仅为0.2μA，有助于延长电池寿命，适用于便携式设备。

2.7 集成式咔嗒声和噗噗声抑制

全面的咔嗒声和噗噗声抑制功能可消除启动和关断时的可听瞬态，在启动过程中，输入放大器会静音，内部环路会将调制器偏置电压设置到正确水平，随后软启动功能会逐渐解除输入放大器的静音状态。为了获得最佳性能，软启动电容CSS应至少为0.18μF。

2.8 增益选择

通过引脚选择增益，可减少组件数量，用户可根据不同的输入电压和负载选择合适的增益设置，以获得最大输出功率。

三、电气特性

3.1 电源电压范围

电源电压范围为10V至25V，可适应不同的电源系统。

3.2 静态电流

MAX9713在负载为无穷大时的静态电流典型值为17.5mA，MAX9714的静态电流典型值为18mA。

3.3 关断电流

关断电流最大值为1.5μA，在低功耗模式下可有效降低功耗。

3.4 输出功率

在THD+N为10%、f = 1kHz的条件下，当负载为16Ω时，输出功率可达8W；当负载为8Ω时，输出功率可达6W。

3.5 其他特性

还具有高电源抑制比（PSRR）、低输出偏移电压、高共模抑制比（CMRR）等特性，保证了放大器的性能稳定。

四、工作模式

4.1 固定频率调制（FFM）模式

MAX9713/MAX9714具有三种不同开关频率的FFM模式，可通过FS1和FS2引脚进行选择。在FFM模式下，D类输出的频谱由基本开关频率及其相关谐波组成。如果一个或多个谐波的频率落在敏感频段内，可将开关频率改变±35%，且不影响音频再现。

4.2 扩频调制（SSM）模式

通过设置FS1 = FS2 = H可启用SSM模式。在该模式下，开关频率在中心频率（335kHz）附近随机变化±1.7%kHz，使能量分布在更宽的带宽上，减少了特定频率的能量集中，从而改善了EMI特性。

五、应用信息

5.1 输入放大器配置

• 差分输入：采用差分输入结构，与许多编解码器兼容，能有效减少共模噪声的拾取，提供比单端输入放大器更好的抗噪性能。
• 单端输入：可通过电容耦合将一个输入接地，驱动另一个输入，将其配置为单端输入放大器。

5.2 组件选择

• 输入滤波器：输入电容CIN与MAX9713/MAX9714的输入阻抗形成高通滤波器，用于去除输入信号的直流偏置。应选择电压系数低的电介质电容，如钽或铝电解电容，以避免低频失真。
• 电荷泵电容：为了获得最佳性能，应使用等效串联电阻（ESR）小于100mΩ的电容，低ESR陶瓷电容可最小化电荷泵的输出电阻。在扩展温度范围内，建议选择具有X7R电介质的电容。
• 飞跨电容（C1）：其值会影响电荷泵的负载调节和输出电阻，适当增加C1的值可改善负载调节并降低电荷泵输出电阻，但当C1大于1μF时，开关的导通电阻和C1、C2的ESR将起主导作用。
• 输出电容（C2）：输出电容的值和ESR直接影响CHOLD处的纹波，增加C2可减少输出纹波，降低C2的ESR可同时减少纹波和输出电阻。在最大输出功率较低的系统中，可使用较低电容值的电容。

5.3 输出滤波

虽然MAX9713/MAX9714无需输出滤波器，但在某些情况下，如因电路板布局或电缆长度导致辐射发射不合格，或电路靠近EMI敏感设备时，可使用输出滤波。对于辐射频率高于10MHz的情况，可使用铁氧体磁珠滤波器；对于辐射频率低于10MHz的情况，或放大器与扬声器之间使用长引线连接时，可使用LC滤波器。

5.4 共享输入源

在某些系统中，单个音频源可由多个设备共享。当共享输入时，通常会将未使用的设备静音，而不是完全关闭，以防止未使用设备的输入对输入信号产生失真。可通过将SS引脚拉低来静音MAX9713/MAX9714，此操作仅影响输出状态，不影响输入偏置电平。

5.5 电源旁路和布局

正确的电源旁路可确保低失真操作，建议在每个VDD引脚附近使用0.1μF的电容将VDD旁路到PGND。AGND和PGND应星型连接到系统地，可参考MAX9714评估套件的布局指南进行设计。

六、总结

MAX9713/MAX9714 6W无滤波器扩频单声道/立体声D类放大器以其出色的性能、丰富的功能和灵活的应用特性，为音频设备设计提供了一个优秀的解决方案。无论是在笔记本电脑、液晶显示器、液晶电视等消费电子设备，还是在车载免提电话适配器等汽车电子领域，都能发挥其优势，满足用户对高品质音频的需求。在实际设计中，电子工程师可根据具体应用场景，合理选择组件和配置参数，以实现最佳的音频性能。你在使用这款放大器的过程中，遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。