深入解析 LM1875：20W 音频功率放大器的卓越之选

在音频功率放大器的领域中，TI 公司的 LM1875 以其出色的性能、广泛的应用场景和可靠的保护机制，成为了众多电子工程师的心头好。今天，我们就来深入剖析这款经典的音频功率放大器。

文件下载：LM1875T LF02.pdf

特性亮点

高功率输出

LM1875 能够提供高达 30 瓦的输出功率，在 ±25V 电源下，可向 4Ω 或 8Ω 负载输送 20 瓦功率；若采用 8Ω 负载和 ±30V 电源，输出功率更是能超过 30 瓦。这使得它在各种音频系统中都能轻松胜任，满足不同用户的功率需求。

低失真与高音质

其典型的开环增益 (Avo) 达到 90dB，在 1kHz、20W 输出时，总谐波失真（THD）仅为 0.015%，即使在 20kHz 下，THD 也能控制在较低水平。这种低失真特性确保了音频信号的高保真度，让用户能够享受到纯净、清晰的音质。

宽频带与高响应

拥有 70kHz 的宽功率带宽和 8V/μs 的最大压摆率，使得 LM1875 能够快速响应音频信号的变化，准确还原音频的细节和动态范围，为用户带来身临其境的听觉体验。

完善的保护机制

• 短路保护：具备对交流和直流接地短路的保护功能，有效防止因短路导致的器件损坏。
• 热保护：采用热保护与假释电路，当芯片温度过高时，会自动关闭以保护器件；当温度下降后，又能自动恢复工作。
• 内部输出保护二极管：可防止输出端出现过压情况，进一步增强了器件的可靠性。

其他特性

• 高电流能力：最大电流可达 4A，能够驱动各种负载。
• 宽电源范围：电源电压范围为 16V - 60V，适用于多种电源系统。
• 高纹波抑制比：达到 94dB，有效减少电源纹波对音频信号的干扰。

应用领域

LM1875 的应用范围广泛，涵盖了多个音频相关领域：

• 高性能音频系统：为家庭音响、专业音频设备等提供高质量的音频放大。
• 桥接放大器：通过桥接方式可以进一步提高输出功率，满足更高功率的应用需求。
• 立体声留声机：能够准确还原留声机的音频信号，带来原汁原味的音乐体验。
• 伺服放大器：在伺服系统中提供稳定的功率输出，确保系统的精确控制。
• 仪器系统：为各种仪器设备提供音频信号放大功能。

电气特性

在特定条件下（(V{CC}= +25V)，(-V{EE}= -25V)，(T{AMBIENT}= 25^{circ}C)，(R{L}= 8Ω)，(A{V}= 20)（26dB），(f{o}= 1kHz)），LM1875 的各项电气参数表现出色：	参数	条件	典型值	测试极限	单位
电源电流	(P_{OUT}= 0W)	70	100	mA
输出功率	(THD = 1%)	25		W
总谐波失真	(P{OUT}= 20W)，(f{o}= 1kHz)	0.015		%
	(P{OUT}= 20W)，(f{o}= 20kHz)	0.05	0.4	%
	(P{OUT}= 20W)，(R{L}= 4Ω)，(f_{o}= 1kHz)	0.022		%
	(P{OUT}= 20W)，(R{L}= 4Ω)，(f_{o}= 20kHz)	0.07	0.6	%
失调电压		±1	±15	mV
输入偏置电流		±0.2	±2	μA
输入失调电流		0	±0.5	μA
增益带宽积	(f_{o}= 20kHz)	5.5		MHz
开环增益	DC	90		dB
电源抑制比	(V_{CC})，1kHz，1Vrms	95	52	dB
	(V_{EE})，1kHz，1Vrms	83	52	dB
最大压摆率	20W，8Ω，70kHz BW	8		V/μs
电流限制	(V{OUT}= V{SUPPLY} - 10V)	4	3	A
等效输入噪声电压	(R_{S}= 600Ω)，CCIR	3		μVrms

设计与应用注意事项

稳定性

虽然 LM1875 在闭环增益为 10 或更高时设计为稳定的，但在某些情况下仍可能发生振荡，主要与印刷电路板布局或输出/输入耦合有关。因此，在设计电路板时，要确保负载地、输出补偿地和低电平（反馈和输入）地通过单独路径返回电路板接地端，避免大电流在接地导体上产生电压，影响输入信号。同时，将输出补偿组件和 0.1μF 电源去耦电容尽可能靠近 LM1875，缩短接地返回路径，以减少 PCB 走线电阻和电感的影响。此外，当源阻抗高或输入引线长时，输出引线中的电流可能会通过空气耦合到放大器输入，导致高频振荡，可在电路输入两端跨接一个 50pF 至 500pF 的小电容来解决。

失真

合理的电路板接地技术有助于防止音频应用中的过度失真。为了实现低 THD，还需将电源走线和导线与连接到 LM1875 输入的走线和导线分开，避免电源电流的电感耦合对输入信号产生干扰。电源导线应绞合在一起，并与电路板保持一定距离，焊接到电路板时应至少垂直于电路板平面几英寸。

电流限制与安全工作区保护

功率放大器的输出晶体管可能会因过高的电压、电流或功率耗散而损坏。LM1875 不仅将电流限制在约 4A，还会在输出晶体管两端电压较高时降低限制电流的值。此外，当驱动非线性感性负载时，可能会出现输出端电压超出电源电压的情况，LM1875 内部的保护二极管可防止这种情况对输出晶体管造成损坏，无需外部添加。

热保护

LM1875 具有复杂的热保护方案，当芯片温度达到 170°C 时会自动关闭，温度降至约 145°C 时重新启动。若温度再次上升，在 150°C 时会再次关闭。为了避免热保护频繁触发，应选择热阻足够低的散热片，以确保在正常工作时不会达到热关断温度。

功率耗散与散热

LM1875 必须始终使用散热片，即使在空载时也会消耗一定的功率。在确定散热片时，需要根据具体应用计算 LM1875 的功率耗散。当负载为电阻性时，IC 所需的最大平均功率近似为： [P{D(MAX)} approx frac{V{S}^{2}}{2 pi^{2} R{L}} + P{O}] 其中，(V{S}) 是 LM1875 两端的总电源电压，(R{L}) 是负载电阻，(P_{O}) 是放大器的静态功率耗散。根据该公式和实际应用条件，可以选择合适的散热片，以确保芯片温度在安全范围内。

封装信息

LM1875 采用 TO - 220 塑料功率封装，有多种封装选项可供选择，包括不同的环保标准（RoHS 与非 RoHS）和标记。其具体的封装尺寸和相关参数如下：	器件	封装名称	封装类型	引脚	每包数量	L (mm)	W (mm)	T (µm)	B (mm)
LM1875T	NDH	TO - 220	5	45	502	30	30048.2	10.74
……	……	……	……	……	……	……	……	……

总结

LM1875 作为一款经典的音频功率放大器，凭借其出色的性能、完善的保护机制和广泛的应用领域，成为了电子工程师在音频设计中的可靠选择。在实际应用中，只要注意电路板布局、稳定性、失真控制、热管理等方面的问题，就能够充分发挥 LM1875 的优势，实现高质量的音频放大。你在使用 LM1875 时遇到过哪些问题呢？又是如何解决的？欢迎在评论区分享你的经验和见解。