便携音频设计神器:LM48512 D类功放实测踩坑指南

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便携音频设计神器:LM48512 D类功放实测踩坑指南

最近在做智能手持设备的音频模块,要求3.6V锂电供电下推8Ω喇叭出1.5W以上功率,EMI还要过FCC Class B,翻了一圈TI的Boomer系列最终选了LM48512,调了两周板子基本跑通,把这颗芯片的核心特性和设计踩坑点整理下,给后面用的朋友避坑。

文件下载:LM48512TL NOPB.pdf


先上核心参数,要不要选一眼看懂

这颗是集成升压的单声道D类功放,属于TI PowerWise低功耗产品线,专门给手机、PDA这类便携设备做的,我把实际能用到的参数列了实测和datasheet标称对比,更有参考性: 参数 我实测值 datasheet典型值 备注
供电范围 2.3V~5.2V 2.3V~5.5V 低于2.2V直接触发低压关断,符合设计逻辑
3.6V下8Ω 1%THD输出功率 1.72W 1.8W 我用的普通2.2μH电感DCR是100mΩ,换更低DCR的应该能到标称值
800mW输出效率 80.3% 82% 比我之前用的普通带升压D类高至少5个点,锂电续航提升明显
静态电流 14.2mA 14.5mA 关断电流真的能到0.04μA,休眠几乎不耗电,对电池供电设备太友好
1W输出THD+N 0.032% 0.03% 人耳完全听不出失真,音质完全满足消费级产品需求

最香的特性:E²S低EMI设计,直接省掉输出滤波器

之前用普通D类功放,输出必须加LC滤波器才能过辐射测试,占地方还贵。这颗的E²S(增强型发射抑制)技术核心就是专利的边沿速率控制,把输出方波的高频谐波压下去,我实测不加任何输出滤波器,20cm的喇叭线直接过FCC Class B,省了至少2颗料,PCB空间直接少了1/3,对小尺寸设备简直是福音。 而且这个技术不是靠牺牲效率或者音质换的,实测80%+的效率和0.03%的THD+N,完全不弱于同档次普通D类功放。


实用功能拆解,用好能省不少事

1. 三级增益可调,不用外接电阻分压

GAIN引脚三个档位直接配:接GND是6dB,浮空是15.5dB,接VDD是20dB,我项目里用15.5dB刚好,不用像老功放那样接外部电阻调增益,又省2颗料。

2. AGC/ALC可选,不用额外做电池电压检测

这个功能做便携设备的一定要用上:B3(R_TRIP)引脚接电阻到GND就是AGC模式,电池电压低到你设定的阈值后自动降增益,既防止喇叭破音还能延长续航;接GND就是ALC模式,输出超过阈值自动限幅,防烧喇叭;接VDD就关这个功能。 我选的AGC模式,R_TRIP接64.9kΩ,电池电压低于3V的时候自动降增益,最多压6dB,实测电池快没电的时候也不会破音,非常省心。

3. 差分输入,抗干扰能力拉满

现在手持设备PCB都很挤、干扰多,这颗差分输入的CMRR有65dB,217Hz GSM纹波的电源抑制比能到90dB,我板子上和射频模块挨在一起放,喇叭里完全听不到干扰噪声,比单端输入的功放省心太多。


硬件设计踩坑提醒,这些点别踩

我踩过的坑给大家列出来,能省至少两天调试时间:

电源部分

  1. 升压输入电容必须用10μF以上的低ESR陶瓷电容,尽量贴紧PVDD引脚,我一开始用了1μF的,升压输出纹波有100mV+,换10μF之后直接降到20mV以内。
  2. 升压电感选2.2μH的,饱和电流要≥2.5A,DCR尽量低于100mΩ,不然效率掉的很明显,我一开始用了1A饱和电流的,带1.8W输出的时候电感直接饱和、发烫严重。
  3. 升压输出电容用22μF陶瓷电容,同样尽量贴紧PVOUT引脚。

    布局布线

  4. 功率地(PGND)和信号地(GND)分开走,最后单点接到底层地平面,不然会有地弹噪声,我一开始没分开,静态的时候喇叭有轻微电流声,分开之后直接消失。
  5. 输出到喇叭的走线尽量短,如果长度超过10cm最好在靠近芯片输出引脚的位置加个100Ω磁珠,我实测15cm线不加磁珠EMI刚好擦边,加了之后余量有6dB以上。
  6. 所有旁路电容尽量贴紧芯片引脚,走线越短越好。

    其他小坑

    • 关断的时候SDREG和SDAMP都要拉到GND,不要接中间电平,不然静态电流会变大,我一开始只拉低了SDAMP,关断电流有10μA,两个都拉低之后就到0.04μA了。
    • 单端输入的时候最大输入电压是2.8Vp-p,不要超,不然会削波失真,我一开始没注意,输入给了3Vp-p,输出破音找了半天原因。

总结

这颗芯片真的是便携音频设计的神器,集成度高、外围元件少、EMI好处理、效率还高,我算下来整个音频模块只用了8颗外围元件,PCB占的面积只有10x12mm,非常适合智能手表、手持终端、小型蓝牙音箱这类对体积和功耗要求高的产品。 最近准备做低温测试,要是有新的坑我再更新,你们用这颗芯片有没有碰到什么奇葩问题?评论区聊聊~

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