TPA3136D2/TPA3136AD2：高效电感免用D类音频放大器的设计指南

在音频放大器的设计领域，TI的TPA3136D2和TPA3136AD2是两款备受关注的产品。它们以其高效、低电磁干扰（EMI）等特性，在电视、蓝牙音箱等众多音频设备中得到广泛应用。今天，我们就来深入探讨这两款放大器的特性、设计要点以及应用注意事项。

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产品特性

功率与效率

TPA3136D2和TPA3136AD2在不同负载和电源电压下能提供出色的功率输出。例如，在12V电源下，可向6Ω负载提供2×10W/ch的功率；在13V电源下，能向8Ω负载提供同样的功率。而且，在8Ω负载时效率高达90%，这意味着可以减少散热片的使用，降低成本和设计复杂度。

电源范围与EMI性能

它们具有较宽的电源电压范围，TPA3136D2可在4.5V - 14.4V工作，TPA3136AD2则从8V开始。同时，采用了扩频技术增强EMI性能，能够满足系统的EMC要求，减少对周围电路的干扰。

保护功能

这两款放大器具备完善的保护功能。SpeakerGuard™扬声器保护包括功率限制器和直流保护，能有效保护扬声器。此外，还有强大的引脚间、引脚对地、引脚对电源的短路保护和热保护，并且短路保护和热保护具有自动恢复功能，提高了系统的可靠性。

其他特性

固定26dB增益，支持单端或差分模拟输入，启动时无咔嗒声和爆裂声，为音频设计提供了便利。

应用场景

TPA3136D2和TPA3136AD2适用于多种音频设备，如电视机、蓝牙和无线音箱、迷你音箱、USB音箱以及消费类音频设备等。其电感免用的特性，非常适合放大器与扬声器距离有限的应用场景。

设计要点

电源设计

• 电源电压与稳定性：确保电源电压在推荐范围内，TPA3136D2为4.5V - 14.4V，TPA3136AD2为8V - 14.4V。电源应具有低输出阻抗和低噪声，以保证放大器的性能。
• 去耦电容选择：不同类型的去耦电容用于过滤不同频率的噪声。高频瞬态噪声可使用220pF - 1000pF的低ESR陶瓷电容；中频噪声用0.1μF - 1μF的电容；低频噪声则需要100μF或更大的铝电解电容。每个PVCC引脚都应使用100μF或更大的电容，AVCC引脚使用1μF电容即可。此外，可在AVCC和PVCC之间使用小的去耦电阻，防止高频D类噪声进入线性输入放大器。

布局设计

• 去耦电容布局：高频去耦电容应尽可能靠近PVCC和AVCC引脚，大的电源去耦电容应靠近放大器的PVCC引脚。局部高频旁路电容可直接连接到散热垫，以获得良好的接地连接。
• 电流环路控制：保持输出通过铁氧体磁珠、小滤波电容再回到地的电流环路尽可能小而紧凑，以减少天线效应，降低EMI。
• 接地设计：AVCC和PVCC的去耦电容应连接到地，模拟地和电源地应在散热垫处连接，散热垫作为放大器的中心接地连接。
• 输出滤波器布局：铁氧体EMI滤波器应尽可能靠近输出引脚，以获得最佳的EMI性能，滤波器中的电容应接地到电源地。
• 散热垫处理：散热垫必须焊接到PCB上，以确保良好的散热性能和可靠性。散热垫和散热焊盘的尺寸应为6.46mm × 2.35mm，并使用六排实心过孔（每排三个，直径0.3302mm或13mil）连接到PCB的实心铜平面。

其他设计要点

• 输入电阻与电容：放大器的典型输入电阻固定为30kΩ±20%。输入电容用于将输入信号偏置到合适的直流电平，应选择低泄漏的钽或陶瓷电容，并注意电容的极性。
• BSN和BSP电容：全H桥输出级的每个输出到对应的自举输入必须连接一个0.22μF、额定电压至少为25V的陶瓷电容，以确保高端MOSFET正确导通。
• 铁氧体磁珠滤波器：选择铁氧体磁珠时，要考虑其材料在10 - 100MHz范围内的有效性，以及在放大器预期峰值电流下保持阻抗的能力。可与1000pF左右的小电容配合使用，使滤波器的谐振频率低于10MHz。

应用注意事项

功能模式选择

TPA3136D2和TPA3136AD2可配置为立体声或单声道模式，可根据输出功率要求选择。同时，PLIMIT电路可用于控制输出功率，通过设置PLIMIT引脚电压来限制输出电压和功率。

保护功能使用

• DC检测：DC检测功能可保护扬声器免受输入电容故障或PCB短路引起的直流电流影响。启动时，应将SD引脚保持低电平，直到输入信号稳定，以避免误触发。
• 短路保护：短路保护故障会使放大器输出切换到高阻态，可通过将FAULT引脚连接到SD引脚实现自动恢复。

信号稳定性

在设计过程中，要注意输入信号的稳定性，避免因信号波动导致放大器性能下降或出现故障。同时，要确保各引脚连接正确，避免悬空引脚，以免放大器工作不稳定。

总结

TPA3136D2和TPA3136AD2是两款性能出色的D类音频放大器，具有高效、低EMI、保护功能完善等优点。在设计过程中，我们需要关注电源设计、布局设计以及应用注意事项，以充分发挥其性能。大家在实际应用中，有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。