探索MAX9737单声道7W D类放大器：高性能音频解决方案

电子工程师在设计音频系统时，常常需要在性能、效率和成本之间找到最佳平衡点。MAX9737单声道7W D类放大器就是这样一款能够满足多种需求的优秀产品。今天，我们就来深入了解一下这款放大器的特点、性能以及应用。

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一、产品概述

MAX9737是一款高性能、热效率高的单声道7W D类放大器。它的供电范围为8V至28V，在12V电源下效率高达88%，并且具有80dB的高电源抑制比（PSRR），这意味着它可以在不使用稳压电源的情况下稳定工作。其无滤波器调制技术使得该放大器仅需在每个输出端使用一个低成本铁氧体磁珠和小电容，就能通过CE EMI限制，即使使用1m的电缆也没问题。

此外，MAX9737还具备全面的咔嗒声和爆音抑制电路，能有效降低上电/下电、进入或退出关机或静音模式时的噪声。内部的预充电电路可确保在10ms内实现无咔嗒声/爆音开启。该放大器采用24引脚TQFN - EP封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C。

二、关键特性

1. 宽供电电压范围

8V至28V的供电电压范围，使其能够适应多种不同的电源环境，增加了设计的灵活性。

2. 低EMI解决方案

采用扩频调制技术，将EMI宽带频谱分量展平，减少了扬声器和电缆的辐射发射。开关频率在300kHz中心频率附近随机变化±4kHz，避免了在开关频率倍数处出现大量频谱能量，有效降低了电磁干扰。

3. 高PSRR

高达80dB的PSRR，能有效抑制电源纹波对音频信号的影响，提高音频质量。

4. 高效率

效率高达88%，大大减少了散热需求，甚至可以省去散热片，降低了系统成本和体积。

5. 保护功能

具备热保护和输出电流保护功能，当输出电流超过4.6A（典型值）时，会禁用输出并启动450µs的启动序列；当芯片温度超过160°C（典型值）时，会自动关闭输出，当温度下降30°C后恢复正常工作。

6. 咔嗒声和爆音抑制

全面的咔嗒声和爆音抑制电路以及预充电电路，确保在启动和关机时无明显噪声，提升了用户体验。

7. 快速启动时间

从关机到全功能运行的启动时间小于10ms，满足快速响应的需求。

8. 节省空间的封装

采用4mm x 4mm x 0.8mm的24引脚TQFN封装，适合对空间要求较高的应用。

三、电气特性

1. 放大器直流特性

• 扬声器供电电压范围为8V至28V。
• 欠压锁定电压为6.8V。
• 静态电源电流在25°C时为15mA（典型值），关机电源电流小于1µA（典型值）。
• REG电压为4.2V（典型值），预调节器电压为4.85V（典型值），COM电压为2.06V（典型值）。

2. 输入放大器特性

• 电容驱动能力为30pF（典型值）。
• 输出摆幅在吸收±1mA电流时为2.05V（典型值）。
• 开环增益为88dB（典型值）。
• 输入失调电压为±2mV（典型值）。
• 输入放大器压摆率为2.5V/µs（典型值）。
• 输入放大器单位增益带宽为3.5MHz（典型值）。

3. 输出放大器特性

• 输出放大器增益为13.6dB（典型值）。
• 输出电流限制为4.6A（典型值）。
• 输出失调在25°C时为±2mV（典型值）。
• 电源抑制比在8V至28V电源电压和1kHz、100mV P - P纹波条件下为88dB（典型值）。
• 输出功率在THD + N = 10%、8Ω负载时为6W（典型值），4Ω负载时为7.4W（典型值）。
• THD + 噪声在输出功率为2W、1kHz、8Ω负载时为0.06%（典型值）。
• 信噪比为97dB（典型值）。
• 噪声为100µV RMS（典型值）。
• 效率在输出功率为4W时为85%（典型值）。
• 咔嗒声和爆音水平在进入或退出关机、静音模式时为38dBV（典型值）。
• 开关频率为300kHz（典型值），扩频带宽为±4kHz（典型值）。
• 热关机温度为160°C（典型值），热关机迟滞为30°C（典型值）。
• 启动时间为9ms（典型值）。

4. 数字接口特性

• 输入高电压为2V，输入低电压为0.8V，输入电压迟滞为50mV（典型值）。
• 输入泄漏电流在25°C时为±10µA（典型值）。

四、引脚描述

PIN	NAME	FUNCTION
1, 17, 18	PVDD	电源，需用1µF电容旁路到PGND
2	CHOLD	电荷泵输出，连接1µF电容到PVDD
3, 10, 11	AGND	模拟地
4	MUTE	静音输入，低电平使器件进入静音模式
5	SHDN	关机输入，低电平使器件进入关机模式
6	PC	输入电容预充电连接，连接在输入电阻和输入耦合电容之间
7	IN	运算放大器反相输入
8	PRE	运算放大器输出
9	COM	内部2.0V偏置，用1µF电容旁路到AGND
12	REG	内部4.2V偏置，用1µF电容旁路到AGND
13, 14	VS	内部5.0V偏置，用1µF电容旁路到AGND
15	C1N	电荷泵飞电容负端，通过0.1µF电容连接到C1P
16	C1P	电荷泵飞电容正端，通过0.1µF电容连接到C1N
19, 20	OUT -	负扬声器输出
21, 22	PGND	电源地
23, 24	OUT +	正扬声器输出
—	EP	外露焊盘，必须外部连接到PGND

五、工作模式

1. 关机模式

将SHDN引脚拉低，器件进入低功耗关机模式，此时电源电流小于1µA（典型值），输出呈高阻抗，输出共模电压衰减到零，可有效延长便携式应用中的电池寿命。

2. 静音模式

将MUTE引脚拉低，信号在扬声器处被衰减，输出停止切换，实现静音功能。

六、应用信息

1. 无滤波器D类操作

当扬声器引线小于等于1m时，MAX9737搭配一个廉价的铁氧体磁珠和电容滤波器就能满足EN55022B EMC辐射限制。选择阻抗为100Ω至600Ω、额定电流为2A的铁氧体磁珠，电容值根据铁氧体磁珠和扬声器引线长度而定。在评估时，若使用铁氧体磁珠滤波器和电阻负载，需串联一个电感器（8Ω负载用68µH，4Ω负载用33µH）来模拟典型扬声器的行为；若使用扬声器进行评估，则无需串联电感器。

2. 基于电感器的输出滤波器

部分应用会使用MAX9737搭配全电感/电容（LC）输出滤波器。负载阻抗决定了滤波器组件的选择，电感L1和L2以及电容C1构成主要输出滤波器，电容C2和C3提供共模滤波以减少辐射发射，电容C4和C5以及电阻R1和R2在输出端形成Zobel网络，用于校正输出负载以补偿扬声器阻抗的上升。

3. 组件选择

• 增益设置电阻：输出级除了外部设置的输入级增益外，还提供固定的内部增益，固定输出级增益为13.6dB（4.8V/V）。通过电阻RF和RIN设置整体增益，公式为 (A{V}=-4.8left(frac{R{F}}{R_{I N}}right) V / V) ，RF应在10kΩ至50kΩ之间选择。
• 输入电容：输入电容CIN与输入电阻RIN构成高通滤波器，去除输入信号的直流偏置。 - 3dB点的计算公式为 (f{-3 dB}=frac{1}{2 pi R{IN} C_{IN}}) ，应选择CIN使 - 3dB点远低于感兴趣的最低频率。为减少低频失真，应使用电压系数低的电容；为实现最佳的咔嗒声和爆音抑制，建议使用0.47µF的输入电容。
• COM电容和调节器电容：COM和REG分别是内部产生的直流偏置电压输出，都需要用1µF电容旁路到AGND。
• 电源：MAX9737为设备的信号和功率部分提供独立电源，扬声器放大器由PVDD供电，范围为8V至28V，其余部分由内部5V调节器VS供电，VS需用1µF电容旁路到AGND。

七、典型应用电路设计要点

1. 电源旁路

用两个1µF电容将PVDD旁路到PGND，并在PVDD和PGND之间放置一个100µF电容。VS、VCOM和VREG也需用1µF电容旁路到AGND。旁路电容应尽可能靠近MAX9737放置。

2. 布局和接地

合理的布局和接地对实现最佳性能至关重要。使用宽走线用于电源输入和放大器输出，以减少寄生走线电阻带来的损耗。将PGND和AGND在PCB上的单点连接，将所有携带开关瞬态的走线远离AGND以及音频信号路径中的走线和组件。同时，要使用宽且低电阻的输出走线，因为负载阻抗降低时输出电流会增加，高输出走线电阻会降低输送到负载的功率。MAX9737的TQFN封装底部有外露热焊盘，应通过大焊盘和多个过孔将其连接到PGND平面，以降低封装的热阻。

八、总结

MAX9737单声道7W D类放大器以其高性能、高效率、低EMI以及丰富的保护功能，成为音频设计中的理想选择。无论是笔记本电脑、显示器、PC环绕音箱还是MP3对接站等应用，它都能提供出色的音频解决方案。电子工程师在设计音频系统时，可以充分利用MAX9737的特点，优化电路设计，提高产品的性能和竞争力。大家在实际应用中是否遇到过类似放大器的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。