TPA3136D2/TPA3136AD2：高效電感免用D類音頻放大器的設計指南

在音頻放大器的設計領域，TI的TPA3136D2和TPA3136AD2是兩款備受關注的產品。它們以其高效、低電磁干擾（EMI）等特性，在電視、藍牙音箱等眾多音頻設備中得到廣泛應用。今天，我們就來深入探討這兩款放大器的特性、設計要點以及應用注意事項。

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產品特性

功率與效率

TPA3136D2和TPA3136AD2在不同負載和電源電壓下能提供出色的功率輸出。例如，在12V電源下，可向6Ω負載提供2×10W/ch的功率；在13V電源下，能向8Ω負載提供同樣的功率。而且，在8Ω負載時效率高達90%，這意味著可以減少散熱片的使用，降低成本和設計復雜度。

電源范圍與EMI性能

它們具有較寬的電源電壓范圍，TPA3136D2可在4.5V - 14.4V工作，TPA3136AD2則從8V開始。同時，采用了擴頻技術增強EMI性能，能夠滿足系統的EMC要求，減少對周圍電路的干擾。

保護功能

這兩款放大器具備完善的保護功能。SpeakerGuard?揚聲器保護包括功率限制器和直流保護，能有效保護揚聲器。此外，還有強大的引腳間、引腳對地、引腳對電源的短路保護和熱保護，并且短路保護和熱保護具有自動恢復功能，提高了系統的可靠性。

其他特性

固定26dB增益，支持單端或差分模擬輸入，啟動時無咔嗒聲和爆裂聲，為音頻設計提供了便利。

應用場景

TPA3136D2和TPA3136AD2適用于多種音頻設備，如電視機、藍牙和無線音箱、迷你音箱、USB音箱以及消費類音頻設備等。其電感免用的特性，非常適合放大器與揚聲器距離有限的應用場景。

設計要點

電源設計

• 電源電壓與穩定性：確保電源電壓在推薦范圍內，TPA3136D2為4.5V - 14.4V，TPA3136AD2為8V - 14.4V。電源應具有低輸出阻抗和低噪聲，以保證放大器的性能。
• 去耦電容選擇：不同類型的去耦電容用于過濾不同頻率的噪聲。高頻瞬態噪聲可使用220pF - 1000pF的低ESR陶瓷電容；中頻噪聲用0.1μF - 1μF的電容；低頻噪聲則需要100μF或更大的鋁電解電容。每個PVCC引腳都應使用100μF或更大的電容，AVCC引腳使用1μF電容即可。此外，可在AVCC和PVCC之間使用小的去耦電阻，防止高頻D類噪聲進入線性輸入放大器。

布局設計

• 去耦電容布局：高頻去耦電容應盡可能靠近PVCC和AVCC引腳，大的電源去耦電容應靠近放大器的PVCC引腳。局部高頻旁路電容可直接連接到散熱墊，以獲得良好的接地連接。
• 電流環路控制：保持輸出通過鐵氧體磁珠、小濾波電容再回到地的電流環路盡可能小而緊湊，以減少天線效應，降低EMI。
• 接地設計：AVCC和PVCC的去耦電容應連接到地，模擬地和電源地應在散熱墊處連接，散熱墊作為放大器的中心接地連接。
• 輸出濾波器布局：鐵氧體EMI濾波器應盡可能靠近輸出引腳，以獲得最佳的EMI性能，濾波器中的電容應接地到電源地。
• 散熱墊處理：散熱墊必須焊接到PCB上，以確保良好的散熱性能和可靠性。散熱墊和散熱焊盤的尺寸應為6.46mm × 2.35mm，并使用六排實心過孔（每排三個，直徑0.3302mm或13mil）連接到PCB的實心銅平面。

其他設計要點

• 輸入電阻與電容：放大器的典型輸入電阻固定為30kΩ±20%。輸入電容用于將輸入信號偏置到合適的直流電平，應選擇低泄漏的鉭或陶瓷電容，并注意電容的極性。
• BSN和BSP電容：全H橋輸出級的每個輸出到對應的自舉輸入必須連接一個0.22μF、額定電壓至少為25V的陶瓷電容，以確保高端MOSFET正確導通。
• 鐵氧體磁珠濾波器：選擇鐵氧體磁珠時，要考慮其材料在10 - 100MHz范圍內的有效性，以及在放大器預期峰值電流下保持阻抗的能力?？膳c1000pF左右的小電容配合使用，使濾波器的諧振頻率低于10MHz。

應用注意事項

功能模式選擇

TPA3136D2和TPA3136AD2可配置為立體聲或單聲道模式，可根據輸出功率要求選擇。同時，PLIMIT電路可用于控制輸出功率，通過設置PLIMIT引腳電壓來限制輸出電壓和功率。

保護功能使用

• DC檢測：DC檢測功能可保護揚聲器免受輸入電容故障或PCB短路引起的直流電流影響。啟動時，應將SD引腳保持低電平，直到輸入信號穩定，以避免誤觸發。
• 短路保護：短路保護故障會使放大器輸出切換到高阻態，可通過將FAULT引腳連接到SD引腳實現自動恢復。

信號穩定性

在設計過程中，要注意輸入信號的穩定性，避免因信號波動導致放大器性能下降或出現故障。同時，要確保各引腳連接正確，避免懸空引腳，以免放大器工作不穩定。

總結

TPA3136D2和TPA3136AD2是兩款性能出色的D類音頻放大器，具有高效、低EMI、保護功能完善等優點。在設計過程中，我們需要關注電源設計、布局設計以及應用注意事項，以充分發揮其性能。大家在實際應用中，有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。