MAX98307/MAX98308：3.3W單聲道Class DG多級音頻放大器的卓越之選

在當今便攜式音頻設備不斷發展的時代，對于高效、高功率音頻解決方案的需求日益增長。Analog Devices推出的MAX98307/MAX98308單聲道Class DG多級音頻放大器，憑借其出色的性能和獨特的設計，成為了眾多工程師的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這兩款放大器。

文件下載：MAX98307.pdf

一、產品概述

MAX98307/MAX98308是完全差分的單聲道Class DG多級功率放大器，集成了反相電荷泵，為便攜式應用提供了高效、高功率的音頻解決方案。Class DG多級調制通過按需使用電荷泵產生的負軌來擴展輸出信號的動態范圍，從而在較寬的輸出功率范圍內實現了高效率。同時，該放大器結合了ADI的有源發射限制邊沿速率和過沖控制電路以及多級輸出調制，大大降低了EMI，無需像傳統Class D設備那樣使用輸出濾波，減少了元件數量和成本。

產品特性

• 高輸出功率與高效率結合：Class DG多級調制確保在寬輸出功率范圍內實現最大效率，例如在 (V{PVDD}=3.6V) 、負載為 (8Ω + 68μH) 、THD+N為1%時，MAX98307可輸出1.54W功率；在 (V{PVDD}=5V) 、同樣負載和THD+N條件下，可輸出2.85W功率。且在500mW輸出、THD+N = 0.02%時，效率可達84%。
• 延長電池壽命：靜態電流低至1.85mA，關機電流典型值為0.225μA，有效降低了功耗。
• 出色的電磁兼容性：有源發射限制和Class DG多級輸出調制消除了對EMI輸出濾波的需求。
• 多種保護功能：具備過熱、過流保護，以及點擊和爆裂聲抑制功能，還有低電流關機模式，保障了設備的穩定性和可靠性。

應用領域

該放大器適用于多種便攜式設備，如手機、智能手機、筆記本電腦、VoIP電話、便攜式音頻設備和平板電腦等。

二、技術細節剖析

1. Class DG多級操作原理

Class DG多級輸出級采用脈沖寬度調制（PWM），通過感應輸出信號的幅度并按需切換電源軌來更有效地提供所需的信號功率。對于低輸出信號擺幅要求（低于電池電源軌 (V{PVDD}) ），輸出范圍在 (V{PVDD}) 和地之間；當需要高于 (V_{PVDD}) 的輸出擺幅時，內部反相電荷泵產生的負軌 (VPVSS) 取代地作為較低電源，從而實現高效的功率管理。

2. EMI無濾波輸出級

傳統的Class D放大器需要使用外部LC濾波器或屏蔽來滿足電磁干擾（EMI）法規標準。而MAX98307/MAX98308的有源發射限制邊沿速率控制電路和Class DG多級調制方案在無需外部濾波組件的情況下降低了EMI發射，同時保持了高效率。

3. 放大器電流限制

當揚聲器放大器的輸出電流超過電流限制時，IC會禁用輸出約100μs，之后重新啟用。如果故障條件仍然存在，IC會繼續禁用和重新啟用輸出，直到故障條件消除。

4. 點擊和爆裂聲抑制

該放大器采用了ADI全面的點擊和爆裂聲抑制技術。在啟動期間，抑制電路可減少設備內部的任何可聽瞬態源；進入關機狀態時，差分揚聲器輸出會快速且同時斜坡下降到PGND。

三、電氣特性與典型應用

1. 電氣特性

在不同的電源電壓、負載條件和頻率下，MAX98307/MAX98308表現出了良好的電氣性能。例如，電源電壓范圍為2.6V至5.25V，靜態電流典型值為1.85mA，總諧波失真加噪聲（THD+N）在1kHz、1W輸出時典型值為0.05%等。

2. 典型應用電路

文檔中給出了MAX98307和MAX98308的典型應用電路，詳細展示了各個引腳的連接方式和所需的外部元件。例如，PVDD需要通過0.1μF和10μF的電容器并聯到PGND進行旁路；輸入耦合電容器和輸入電阻形成高通濾波器，以去除輸入信號中的直流偏置。

四、元件選擇與布局建議

1. 元件選擇

• 電源輸入（PVDD）：PVDD為揚聲器放大器供電，范圍為2.6V至5.25V，需使用0.1μF和10μF的電容器并聯到PGND進行旁路。如果PVDD和電源之間的輸入走線較長，還需在設備處添加額外的大容量電容。
• 輸入耦合電容器：AC耦合電容器（ (C{IN}) ）和輸入電阻（ (R{IN}) ）形成高通濾波器，應選擇 (C_{IN}) 使 -3dB點遠低于感興趣的最低頻率，建議使用電壓系數較低的電容器（如X5R或X7R）以獲得最佳的低頻THD+N性能。
• 電荷泵電容器：電荷泵飛行電容器和保持電容器應選擇等效串聯電阻（ESR）小于50mΩ的低ESR陶瓷電容器，且電荷泵飛行電容器建議使用4.7μF或更大的值，電荷泵保持電容器建議使用10μF或更大的值。

2. 布局和接地

• 采用寬而低電阻的輸出走線，以減少輸出走線的電阻對負載功率的影響，同時提高設備的散熱性能。
• 在PCB的頂層或底層信號走線周圍添加接地填充，以增強IC的射頻抗干擾能力。

五、熱考慮與應用信息

1. 熱考慮

Class DG多級放大器比同類的Class AB或Class G放大器具有更好的效率和熱性能。對于MAX98307（TQFN），應將暴露焊盤焊接到大型銅多邊形上，并盡可能多地從該多邊形連接到放大器的相鄰引腳和相鄰組件；對于MAX98308（WLP），可參考應用筆記1891獲取詳細的應用信息。

2. 訂購信息

MAX98307有16引腳TQFN-EP封裝，增益通過外部設置；MAX98308有12凸點WLP封裝，增益內部固定。所有器件的工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C。

總的來說，MAX98307/MAX98308音頻放大器以其獨特的設計和出色的性能，為便攜式音頻設備的設計提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，工程師們需要根據具體的需求和設計要求，合理選擇元件和進行布局，以充分發揮其優勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流。