探索LM4675：超低EMI单声道D类音频功率放大器的卓越性能

在如今的电子设备中，音频功能的重要性日益凸显，无论是手机、平板电脑还是便携电子设备，都对音频放大器提出了更高的要求。TI公司的LM4675超低EMI、无滤波器、2.65W单声道D类音频功率放大器，凭借其出色的性能和丰富的特性，成为了众多工程师的首选。今天，我们就一起来深入了解这款令人瞩目的音频放大器。

文件下载：lm4675.pdf

关键特性，铸就卓越

降低EMI，简化设计

LM4675采用扩频架构，有效降低了电磁干扰（EMI）。这种无滤波器的脉宽调制（PWM）架构，不仅消除了输出滤波器的需求，还减少了外部组件数量、电路板面积消耗和系统成本，大大简化了设计过程。对于空间和成本敏感的应用来说，这无疑是一个巨大的优势。

高效节能，快速响应

在效率方面，LM4675表现出色。在不同的电源电压和输出功率条件下，都能保持较高的效率。例如，在3.6V电源下驱动8Ω扬声器，输出功率为400mW时，效率可达89%；输出功率为100mW时，效率也能达到80%。此外，它还具有极快的开启时间，典型值仅为17μs，能够快速响应音频信号的变化。

灵活增益，轻松配置

LM4675的增益可以通过外部配置，这使得工程师可以根据不同的应用需求，独立控制增益。通过对外部电阻的设置，就可以方便地调整放大器的增益，实现多样化的音频效果。

抑制噪声，提升音质

为了减少音频信号中的“咔嗒”和“噗噗”声，LM4675配备了专门的抑制电路。同时，它还具有微功耗关断模式，可将电源电流降低至极低水平，典型值仅为0.01μA。在不使用时，能够有效降低功耗，延长设备的电池续航时间。

应用广泛，满足多样需求

LM4675的应用范围非常广泛，尤其适用于手机、个人数字助理（PDA）和便携式电子设备等。这些设备通常对尺寸、功耗和音频质量有较高的要求，而LM4675正好能够满足这些需求。它可以为这些设备提供清晰、响亮的音频输出，提升用户的听觉体验。

性能参数，详细解读

电源电压与效率

LM4675的单电源电压范围为2.4V至5.5V，具有较宽的电源适应性。在不同的电源电压和负载条件下，其效率表现如下：

• 在3.6V、400mW输出功率、8Ω扬声器负载时，效率典型值为89%。
• 在3.6V、100mW输出功率、8Ω扬声器负载时，效率典型值为80%。
• 在5V、1W输出功率、8Ω扬声器负载时，效率典型值同样为89%。

静态电流与关断电流

该放大器的静态电流较低，在3.6V电源供电时，典型值为2.2mA。而在关断模式下，电源电流更是低至0.01μA，能够有效降低待机功耗。

其他性能指标

• 电源抑制比（PSRR）在f = 217Hz时可达82dB，能够有效抑制电源纹波对音频信号的影响。
• 总谐波失真加噪声（THD+N）在不同电源电压和输出功率条件下都保持在较低水平，保证了音频的高保真度。

设计要点，不容忽视

放大器工作原理

LM4675采用无滤波器调制方案，其差分输出以300kHz的频率在VDD和GND之间切换。当没有输入信号时，两个输出以50%的占空比同相切换，相互抵消，从而在空闲状态下实现零负载电流，节省了功率。当有输入信号时，输出的占空比会根据信号的大小而变化，从而实现音频信号的放大。

PCB布局

在进行PCB布局时，需要注意以下几点：

• 为了减少输出功率损失和提高效率，连接输出引脚到负载以及电源引脚到电源的PCB走线应尽可能宽，以降低走线电阻。
• 电源层和接地层的使用可以提供最佳的THD+N性能，同时还能帮助过滤电源线上的纹波。
• 由于扬声器负载的电感特性可能会导致过冲和干扰，因此应尽量缩短电源和输出走线，并采取适当的屏蔽措施。
• 当LM4675与扬声器之间的距离增加时，EMI辐射也会相应增加。此时，可以在靠近LM4675的位置放置铁氧体芯片电感来降低EMI辐射。

电源旁路电容

正确的电源旁路对于低噪声性能和高电源抑制比至关重要。建议在LM4675的电源引脚附近放置一个4.7μF的钽电容，以提供良好的电源滤波效果。

关断功能

为了降低功耗，LM4675具有关断电路。在关断状态下，应将关断引脚驱动到地或浮空，以最小化电源电流。同时，需要注意避免关断引脚悬空，以免引起不必要的状态变化。

外部组件选择

• 增益设置：LM4675的增益由外部电阻Ri决定，建议使用1%公差或更好的电阻来设置增益，以获得最佳的THD+N性能。
• 输入电容：在某些应用或采用单端源时，可能需要使用输入电容来阻挡直流电压。输入电容与输入电阻Ri共同构成一个高通滤波器，其-3dB截止频率可以通过公式计算得出。为了实现阻抗匹配，建议使用公差为10%或更好的电容。

电路配置，灵活多样

差分电路配置

LM4675可以采用多种电路配置，其中最简单且性能最佳的是直流耦合差分输入配置。通过设置外部电阻Ri的值，可以方便地调整放大器的增益。此外，还可以在差分配置中使用输入电容，以实现不同的频率响应。

单端电路配置

当使用单端源时，需要使用输入电容来阻挡输入端子的直流电压。在多个单端源的应用中，需要确保每个输入端子的阻抗相等。通过计算所有单端源的等效电容和电阻，可以确定正确的外部组件值。

参考设计，方便实用

TI提供的参考设计板为工程师提供了便利。在评估电路板上，除了基本的应用电路外，还配备了一个测量滤波器，使得常规的音频测量可以方便地进行，无需额外的设备。但需要注意的是，测量滤波器会对音频信号产生一定的衰减，在进行性能测量时需要考虑这一因素。

总的来说，LM4675是一款性能卓越、功能丰富的音频功率放大器。它的出现为电子设备的音频设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师们可以根据具体的需求，合理选择电路配置和外部组件，以充分发挥LM4675的优势。你在使用类似音频放大器时遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和看法。