提供1.5W功率的扬声器放大器介绍

ADI音频放大器组的SSM2211扬声器放大器是一款可操作的功率放大器，设计用于通过+ 5V单电源供电时，可为4Ω扬声器提供高达1.5 W的功率。与早期的集成扬声器放大器相比，它的电流驱动，音质和散热性能得到了显着提升。其SO-8封装采用获得专利的Thermal Coastline技术，可显着改善小空间内的散热。这使得器件可以在较高的环境温度下提供电源。

推挽输出SSM2211由一个输入放大器（图1）组成，可配置为增益，如标准运算放大器和单位 - 增益反相放大器 - 具有适当的偏置 - 在浮动“桥接”负载（BTL）上产生差分输出电压，最大摆幅接近电源电压的两倍（因此，单端功率输出为电阻负载的四倍） 。两个放大器都具有高电流输出级（全功率时轨道的400 mV以内）。参考电压可用于偏置两个放大器以供单电源使用，器件可以进入低电流关断模式，通常小于10 nA;这使得它非常适合电池供电的应用，例如便携式PC音频和移动无线电。

在最大输出功率下，总谐波失真（THD）仅为0.1％，显着目前市场上对IC扬声器放大器的改进。

设计目标

设计一个小功率放大器有两个主要挑战 - 大纲（SOIC）包。一种是从单电源电压有效地提供最大功率。另一种方法是耗散设备在高输出功率水平下产生的热量而不会产生过高的温升。

为了驱动从放大器的单端输出连接到地的负载，可用的最大正弦波功率只是 V P 2 / （2R ），其中 V P 是峰值电压。在理想情况下（轨到轨）， V P 将是电源电压的一半，最大输出将 V s 2 /（8R）。由于放大器在单电源应用中偏向一半，必须使用一个电容将扬声器耦合到单端输出，以阻止来自扬声器的直流电流。由于扬声器的典型电阻可以是8Ω或更小，因此电容必须至少为几百微法，以最大限度地减少低频衰减。电容器增加了系统设计成本，占用了宝贵的电路板空间。这种配置的效率很低。

通过在推挽式或桥接式负载（BTL）配置中将扬声器连接到两个输出，消除了对耦合电容的需求，因为两个输出端子都是偏置到相同的直流电压。 BTL配置还使输出端的电压摆幅加倍。由于输出功率与电压的平方成正比，因此可以将四倍的功率输送到扬声器，响度增加12 dB。此外，效率可以更高。

SSM2211的最大功耗是电源电压和驱动扬声器电阻的函数。可以通过以下公式找到：

其中V DD 是电源电压，RL是扬声器电阻。

采用+ 5 V电源和8Ω扬声器，器件的最大功耗为633 mW。这可能导致标准SO-8封装的显着热量增加。为了改善封装的散热性能，SSM2211采用改进的封装，降低了热阻。这个由ADI公司开发的专有封装使用一种名为Thermal Coastline ®的内部修改，将SOIC封装中的热阻提高30％以上。

修改，在包内完成，对用户是不可见的。在标准封装中，芯片位于矩形焊盘上，焊盘从芯片出来。在具有热海岸线的包装中，桨的面积增加;焊盘延伸并围绕焊盘弯曲，如图2所示。这提供了一条热导率增加的路径，以使热量从芯片流入封装外壳，从而降低芯片到周围环境的热阻。 / p>

对于标准SOIC封装，典型的结至环境温度热阻（θ JA ）为158°C / W.在热海岸线SOIC封装中，θ JA 为98°C / W.因此，热海岸线封装中的裸片不会像具有相同功耗的标准封装中的裸片一样热。

由于这种封装，SSM2211可以将8 W输入8- Ωload，温度高达+ 85°C。这是传统小外形封装中IC功率放大器的重大改进，它只能在低于+ 44°C的温度下提供这种幅度的输出功率。

Analog Devices Termal Coastline技术不仅限于小型封装;它几乎适用于任何包装类型。除了高功率音频外，这些新型热效率封装还在电源管理和温度传感器件中具有实用性。随着ADI公司新产品数量的增加，您可以看到更多这类小型封装，功率输出更大。