MAX9715：2.8W低EMI立体声无滤波D类音频放大器的卓越之选

在音频放大器领域，D类放大器凭借其高效率、低功耗等优势，正逐渐成为市场的主流选择。今天，我们就来深入了解一款出色的D类音频放大器——MAX9715。

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1. 产品概述

MAX9715是一款高效的立体声D类音频功率放大器，在5V电源供电下，每个声道能够向4Ω的扬声器提供高达2.8W的功率。它采用了Maxim的第二代D类技术，具备强大的输出保护功能、高电源抑制比（PSRR），并且无需输出滤波器，为音频设计带来了极大的便利。

2. 关键特性

2.1 电源与效率

• 单电源5V供电：这使得MAX9715在便携式设备等应用中具有很大的优势，简化了电源设计。
• 高效率：在 (R_{L}=8 Omega) 、 (Pout =1 ~W) 的条件下，效率可达86%。相比传统的线性放大器，在正常工作水平下，线性放大器效率可能低于30%，而MAX9715仍能保持80%以上的高效率，大大降低了功耗。

  2.2 EMI抑制

• 扩频调制器：通过扩频调制技术，降低了高频频谱分量的幅度，减少了扬声器和电缆可能辐射的电磁干扰（EMI）。其开关频率在中心频率（1.22MHz）周围随机变化 ±120kHz，使频谱能量分散在一定频率范围内，有效减少了EMI辐射。

  2.3 音频性能

• 高PSRR：在1kHz时PSRR高达71dB，这意味着它能够在嘈杂的电源环境下稳定工作，无需额外的稳压措施。
• 低失真：总谐波失真（THD+N）在1kHz时低至0.06%，保证了高质量的音频输出。
• 增益可选：内部增益有 +9.0dB 或 +10.5dB 两种可选设置，可以根据音频输入电平以及扬声器负载来调整放大器增益。

  2.4 保护功能

• 短路和热保护：能够有效防止因短路或过热对设备造成损坏，提高了系统的可靠性。
• 集成咔嗒声和噗噗声抑制：全面消除了启动和关闭时的可听咔嗒声和噗噗声，确保音频输出的平滑性。

3. 电气特性

3.1 电源相关

• 电源电压范围：在PSRR测试中推断，电源电压范围为4.5 - 5.5V。
• 静态电流：无负载时，静态电流为12.8 - 16mA；关机时，关机电源电流低至0.1 - 2μA。

  3.2 音频性能参数

• 输出功率：在THD+N = 1%时，8Ω负载下输出功率为1.4W，4Ω负载下为2.3W；在THD+N = 10%时，8Ω负载下为1.7W，4Ω负载下为2.8W。
• 信噪比：在POUT = 1W且A加权的情况下，信噪比可达93dB。

4. 引脚说明

PIN	NAME	FUNCTION
1, 12	PGND	电源地
2	OUTL+	左声道正扬声器输出
3	OUTL-	左声道负扬声器输出
4, 9	PV DD	正扬声器电源输入，为扬声器放大器输出级供电，需连接到V DD 并通过0.1μF电容旁路到PGND
5	N.C.	无连接，内部未连接
6	GAIN	增益选择，设置内部放大器增益
7	GND	地
8	SHDN	关机控制，将SHDN拉低可关闭MAX9715
10	OUTR-	右声道负扬声器输出
11	OUTR+	右声道正扬声器输出
13	BIAS	偏置电压输出，V BIAS = 1.8V，需通过1μF陶瓷电容旁路到GND
14	V DD	正电源输入，需通过0.1μF陶瓷电容旁路到GND
15	INR	右声道输入
16	INL	左声道输入
—	EP	外露焊盘，连接到电气隔离的铜焊盘或地

5. 设计要点

5.1 无滤波操作

传统D类放大器需要输出滤波器来恢复音频信号，这增加了成本和解决方案的尺寸，还可能降低效率。而MAX9715无需输出滤波器，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来恢复音频信号，实现了更小、更经济、更高效的解决方案。不过，为了获得最佳效率，建议使用串联电感大于30μH的扬声器。

5.2 元件选择

• 输入滤波器：输入电容（CIN）与放大器输入电阻（RIN）形成高通滤波器，去除输入信号的直流偏置。选择CIN时，应使 -3dB 点远低于感兴趣的最低频率，以避免影响放大器的低频响应。建议使用低电压系数电介质的电容器，如钽或铝电解电容器。
• 输出滤波器：虽然MAX9715不需要输出滤波器，但在某些情况下，如因电路板布局、电缆长度或电路靠近EMI敏感设备导致辐射发射不达标时，可以使用输出滤波器。对于辐射频率高于10MHz的情况，可使用铁氧体磁珠滤波器或共模扼流圈；对于辐射频率低于10MHz或长电缆（>75mm）连接放大器和扬声器的情况，可使用LC滤波器。

  5.3 电源旁路、布局和接地

• 布局：使用大走线来连接电源输入和放大器输出，以减少寄生电阻带来的损耗，并有助于散热。
• 接地：正确的接地可以提高音频性能，减少声道间的串扰，防止开关噪声耦合到音频信号中。将携带开关瞬变的接地返回路径连接到电源地（PGND），并保持连接到PGND的高电流返回路径短，并远离模拟地（GND）和音频输入信号路径中的任何走线或组件。
• 旁路电容：每个PVDD都应通过0.1μF电容旁路到PGND，VDD通过0.1μF电容旁路到GND，并在VDD和PGND之间放置一个大容量电容。旁路电容应尽可能靠近MAX9715放置。

6. 应用场景

MAX9715适用于多种音频应用场景，如高端笔记本音频、LCD投影仪、便携式音频设备以及多媒体扩展坞等。其高效率、低EMI和出色的音频性能，能够满足这些应用对音频质量和功耗的要求。

在实际设计中，电子工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择元件，优化电路板布局和接地，以充分发挥MAX9715的性能优势。大家在使用MAX9715的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。