MAX9705：2.3W超低EMI无滤波器D类音频放大器的卓越设计

在音频放大器领域，D类音频放大器凭借其高效的特性逐渐成为主流选择。今天要给大家详细介绍的是MAXIM公司的MAX9705，一款3代超低EMI单声道D类音频功率放大器，它能提供AB类的性能和D类的效率，在众多应用场景中表现出色。

文件下载：MAX9705AETB+T.pdf

一、产品概述

MAX9705能够向4Ω负载提供2.3W的功率，效率超过85%。它采用了多种先进技术，如主动发射限制（AEL）电路、零死区时间（ZDT）技术和扩频调制方案，这些技术不仅大大降低了EMI，还能保持出色的效率和THD + N性能。同时，该放大器有两种调制方案，固定频率（FFM）模式和扩频（SSM）模式，并且振荡器可以通过SYNC输入与外部时钟同步，还支持多片级联和频率锁定。 虽然在获取相关资料时遇到了一些问题，但我们可以凭借现有的知识来继续探讨。MAX9705的增益是内部设置的，有不同增益版本可供选择，进一步减少了外部元件数量。它提供10引脚TDFN（3mm x 3mm x 0.8mm）和12凸点UCSP™（1.5mm x 2mm x 0.6mm）两种封装形式，工作温度范围为 -40°C至 +85°C。

二、产品特性

2.1 低EMI与无滤波器设计

该放大器无需输出滤波器就能通过FCC辐射发射标准，独特的扩频模式和AEL技术使其在FCC限制下有超过20dB的裕量。这不仅降低了成本和电路板空间需求，还减少了元件数量，提高了系统的可靠性。

2.2 高效与低失真

ZDT H桥技术保持了先进的效率和THD + N性能，最高效率可达90%。在4Ω负载下能输出2.3W功率（1% THD + N），THD + N低至0.02%（Pout = 1W，VDD = 5.0V），高PSRR（217Hz时为75dB）确保了良好的电源抑制能力。

2.3 其他特性

集成的咔嗒声和噗噗声抑制功能有效消除了启动和关闭时的可听瞬态。低静态电流（5.4mA）和低功耗关机模式（0.3µA）有助于延长电池寿命。具备短路和热过载保护功能，采用热效率高、节省空间的封装，并且与MAX9700和MAX9712引脚兼容。

三、电气特性

3.1 电源与电流

电源电压范围为2.5V至5.5V，静态电流典型值为5.4mA，关机电流典型值为0.3µA。不同电源电压下，输出功率和THD + N等参数会有所变化，例如在VDD = 5V时，4Ω负载下输出功率可达2300mW（THD + N = 1%，f = 1kHz）。

3.2 增益与其他参数

不同版本的MAX9705具有不同的电压增益，如MAX9705A为6dB，MAX9705B为12dB等。输入电阻典型值为12 - 20kΩ，输出偏移电压在TA = +25°C时为±10至 +69mV，共模抑制比为56dB。

四、工作模式

4.1 固定频率调制（FFM）模式

将SYNC设置为GND可选择FFM模式，开关频率为1.1MHz。在该模式下，D类输出的频谱由基本开关频率及其相关谐波组成。

4.2 扩频调制（SSM）模式

设置SYNC = VDD可选择SSM模式，开关频率在中心频率（1.22MHz）周围随机变化±120kHz。该模式能使宽带频谱分量变平，改善EMI发射5dB，且不会影响音频再现或效率。

4.3 外部时钟模式

通过SYNC输入可将MAX9705与系统时钟同步，将800kHz至2MHz的外部TTL时钟应用于SYNC，可同步其开关频率。SYNC时钟周期可以随机化，使MAX9705能与另一个工作在SSM模式的MAX9705同步。

五、应用信息

5.1 无滤波器操作

传统D类放大器需要输出滤波器来恢复音频信号，而MAX9705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，无需输出滤波器。这不仅减小了尺寸、降低了成本，还提高了效率。不过，为了获得最佳效果，建议使用串联电感大于10µH的扬声器。

5.2 功率转换效率

与AB类放大器不同，D类放大器在施加负载时，输出偏移电压不会显著增加静态电流消耗。这得益于D类放大器的功率转换特性，即使存在一定的偏移电压，额外的功率消耗也非常小。

5.3 输入放大器

MAX9705具有差分输入结构，能与许多编解码器兼容，并且比单端输入放大器具有更好的抗噪能力。同时，它也可以配置为单端输入放大器，通过电容耦合将一个输入接地，驱动另一个输入。此外，输入放大器还可以接受直流耦合输入，但会失去电容的低频抑制能力。

5.4 组件选择

• 输入滤波器：输入电容CIN与MAX9705的输入电阻形成高通滤波器，用于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。建议使用低电压系数的电介质电容，如钽或铝电解电容。
• 输出滤波器：MAX9705通常不需要输出滤波器，但在因电路板布局、电缆过长或靠近EMI敏感设备而导致辐射发射失败的设计中，可以使用输出滤波器。
• 电源旁路与布局：为了确保低失真操作，应使用单独的1µF电容将VDD旁路到GND，将PVDD旁路到PGND，并尽可能靠近每个引脚。GND和PGND应星型连接到系统接地。

  5.5 立体声配置

  两个MAX9705可以配置为立体声放大器，主放大器的未滤波输出驱动从设备的SYNC输入，同步两个设备的开关频率，确保音频频谱内不会出现拍频，并且具有出色的THD + N性能和最小的串扰。

六、总结

MAX9705是一款功能强大、性能卓越的D类音频放大器，它结合了低EMI、高效、低失真等多种优点，适用于手机、PDA、MP3播放器等便携式音频设备。在设计过程中，合理选择组件和工作模式，能够充分发挥其性能优势，为用户带来更好的音频体验。大家在实际应用中是否遇到过类似放大器的问题呢？欢迎在评论区分享交流。