MAX9768：10W单声道D类扬声器放大器的卓越之选

在音频放大器的领域中，D类放大器以其高效能的特性脱颖而出。今天要给大家介绍的是Maxim Integrated推出的MAX9768 10W单声道D类扬声器放大器，它集多种优秀特性于一身，能为各类音频应用带来高品质的音频体验。

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一、产品概述

MAX9768是一款单声道10W D类扬声器放大器，具备集成音量控制功能，能提供高质量、高效的音频功率。它采用24引脚薄型QFN - EP（4mm x 4mm x 0.8mm）封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适用于多种复杂的环境。

（一）应用领域广泛

其应用场景十分丰富，涵盖了笔记本电脑、平板显示器、多媒体显示器、GPS导航系统以及安全/个人移动无线电等设备。这些设备对音频质量和功率都有一定的要求，而MAX9768正好能满足它们的需求。

（二）产品特性突出

1. 音量控制与静音功能：具备64级双模式（模拟或数字可编程）音量控制和静音功能，可灵活调节音量大小。在模拟音量控制模式下，通过向SDA/VOL施加电压来设置音量；在I²C模式下，则可通过命令寄存器控制音量。
2. 宽电压工作范围：音频放大器可在4.5V至14V的单电源下工作，在14V电源下，能向8Ω扬声器提供高达10W的功率，适应不同的电源环境。
3. 低EMI辐射：可选的扩频模式能有效降低EMI辐射，配合铁氧体磁珠滤波器和最长1m的电缆，可使设备通过EMC测试，减少电磁干扰对其他设备的影响。
4. 高音质表现：拥有高77dB的电源抑制比（PSRR）、低0.08%的总谐波失真加噪声（THD + N）以及高达97dB的信噪比（SNR），保证了音频的高质量输出。
5. 保护功能完善：具备强大的短路和热过载保护功能，能在故障情况下防止设备损坏，提高了产品的可靠性。

二、电气特性详解

（一）绝对最大额定值

了解MAX9768的绝对最大额定值对于正确使用和保护设备至关重要。其各个引脚的电压、电流等参数都有明确的限制，例如PVDD到PGND的电压范围为 - 0.3V至 + 16V，超出这些范围可能会导致设备永久性损坏。

（二）电气参数

在不同的工作条件下，MAX9768的各项电气参数表现如下：

1. 电源电压范围：扬声器电源电压范围为4.5V至14V，电源电压范围为2.7V至3.6V。
2. 电流参数：静态电流IVDD典型值为7mA，IPVDD在无滤波器调制和经典PWM调制下典型值均为4mA；关机电流ISHDN典型值为0.5μA。
3. 输出参数：输出功率在不同电源电压和负载条件下有所不同，例如在PVDD = 12V、RL = 8Ω、THD + N = 10%的无滤波器调制模式下，输出功率可达9W；总谐波失真加噪声（THD + N）在POUT = 5W、f = 1kHz、RL = 8Ω的无滤波器调制模式下为0.09%。

三、工作模式分析

（一）固定频率模式

MAX9768有300kHz和360kHz两种固定频率模式。通过将SYNC连接到GND可选择300kHz的开关频率，不连接SYNC则选择360kHz的开关频率。这种模式适用于对开关频率频谱位置有精确要求的应用，且改变开关频率不会影响音频再现。

（二）扩频模式

当SYNC = VDD时，设备进入扩频模式。在该模式下，开关频率会在中心频率（300kHz）周围随机变化±7.5kHz，能有效改善扬声器和电缆的EMI辐射，使宽带频谱在较高频率下类似白噪声，同时不影响音频带宽内的噪声底。

（三）外部时钟模式

SYNC输入允许MAX9768与外部时钟或其他Maxim D类放大器同步，形成全同步系统，减少时钟互调干扰，将开关谐波的频谱分量分配到不敏感的频段。SYNCOUT输出等于SYNC输入频率，可用于级联多个Maxim放大器。

（四）无滤波器调制/PWM调制

MAX9768有两种输出调制方案：无滤波器调制和经典PWM调制。无滤波器调制可消除传统D类放大器所需的LC滤波器，减少元件数量和成本；而经典PWM调制在使用全LC滤波输出时性能更佳。

四、功能特点与保护机制

（一）音量控制与I²C接口

音量控制可通过模拟电压输入或I²C接口实现。I²C接口由串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）组成，时钟速率最高可达400kHz，方便与主控设备进行通信。在I²C模式下，通过命令寄存器控制扬声器的音量，且有三种可选的从地址，可支持多个设备在同一总线上工作。

（二）保护机制

1. 软电流限制：当输出电流超过2A（典型值）时，设备进入逐周期电流限制模式，输出被限制在2A，当电流下降到2A以下时，恢复正常工作，此模式会使失真略有增加。
2. 硬电流限制：当输出电流超过2.5A（典型值）时，设备禁用输出并启动启动序列，该序列在MAX9768中需220ms，在MAX9768B中需15ms，直到输出故障消除。
3. 热关断：当管芯温度超过150°C（典型值）时，设备输出被禁用，当温度下降到135°C（典型值）以下时，恢复正常工作。
4. 关机模式：将SHDN拉低可使设备进入低功耗（0.5μA）关机模式，此时输出为高阻抗，SYNCOUT被拉高，BIAS电压和共模输入电压衰减为零，I²C寄存器内容在关机期间不保留。
5. 欠压锁定（UVLO）：当VDD小于2.5V或PVDD小于4V时，设备会进入关机状态，保护设备免受低电压影响。
6. 静音功能：该功能具备无咔嗒声/无爆音特性，将MUTE驱动为逻辑高电平时，设备静音，此时输出仍在切换，只是音量被静音。

五、应用与设计要点

（一）无滤波器D类操作

当扬声器引线长度小于约10cm时，MAX9768可在无滤波器的情况下工作并满足常见的EMC辐射限制。对于更长的引线，可使用简单的铁氧体磁珠和电容滤波器。在进行台架评估时，若没有滤波器或铁氧体磁珠滤波器，需包含一个串联电感（8Ω负载时为68μH）来模拟实际扬声器的行为。

（二）基于电感的输出滤波器

对于较长的扬声器引线或需要更高EMC余量的应用，可使用全电感/电容（LC）输出滤波器。选择PWM输出模式和固定频率调制模式可获得最佳音频性能。组件选择需根据扬声器的负载阻抗进行，文中给出了不同负载阻抗下的建议值。

（三）可调增益

通过外部反馈电阻RF和RIN可设置MAX9768的增益，输出级除了外部设置的增益外，还有内部20dB的增益。输入放大器可配置为多种电路，如求和放大器、滤波器或均衡器等。

（四）电源供应与组件选择

MAX9768的扬声器放大器由PVDD供电，范围为4.5V至14V，其余部分由VDD供电，两个电源相互独立，无需电源排序。输入滤波器由输入电容CIN和输入电阻组成，可去除输入信号的直流偏置；BIAS旁路电容CBIAS可改善PSRR和THD + N。

（五）布局与接地

正确的布局和接地对于获得最佳性能至关重要。使用大的电源输入和放大器输出走线可减少寄生电阻损耗，有助于散热；将PGND和GND在PCB上的单点连接，可提高音频性能，减少通道间的串扰和开关噪声对音频信号的耦合。

综上所述，MAX9768是一款性能卓越、功能丰富的D类扬声器放大器，能为各类音频应用提供高质量的音频解决方案。电子工程师在设计音频系统时，可根据具体需求充分利用其特性，优化电路设计，提升产品的竞争力。大家在使用MAX9768的过程中，有没有遇到什么特别的问题或者有什么独特的设计思路呢？欢迎在评论区分享交流。