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

在音頻放大器的設(shè)計領(lǐng)域，TI的TPA3136D2和TPA3136AD2是兩款備受關(guān)注的產(chǎn)品。它們以其高效、低電磁干擾（EMI）等特性，在電視、藍(lán)牙音箱等眾多音頻設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。今天，我們就來深入探討這兩款放大器的特性、設(shè)計要點(diǎn)以及應(yīng)用注意事項(xiàng)。

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產(chǎn)品特性

功率與效率

TPA3136D2和TPA3136AD2在不同負(fù)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(fù)載提供2×10W/ch的功率；在13V電源下，能向8Ω負(fù)載提供同樣的功率。而且，在8Ω負(fù)載時效率高達(dá)90%，這意味著可以減少散熱片的使用，降低成本和設(shè)計復(fù)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(kuò)頻技術(shù)增強(qiáng)EMI性能，能夠滿足系統(tǒng)的EMC要求，減少對周圍電路的干擾。

保護(hù)功能

這兩款放大器具備完善的保護(hù)功能。SpeakerGuard?揚(yáng)聲器保護(hù)包括功率限制器和直流保護(hù)，能有效保護(hù)揚(yáng)聲器。此外，還有強(qiáng)大的引腳間、引腳對地、引腳對電源的短路保護(hù)和熱保護(hù)，并且短路保護(hù)和熱保護(hù)具有自動恢復(fù)功能，提高了系統(tǒng)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(shè)計提供了便利。

應(yīng)用場景

TPA3136D2和TPA3136AD2適用于多種音頻設(shè)備，如電視機(jī)、藍(lán)牙和無線音箱、迷你音箱、USB音箱以及消費(fèi)類音頻設(shè)備等。其電感免用的特性，非常適合放大器與揚(yáng)聲器距離有限的應(yīng)用場景。

設(shè)計要點(diǎn)

電源設(shè)計

• 電源電壓與穩(wěn)定性：確保電源電壓在推薦范圍內(nèi)，TPA3136D2為4.5V - 14.4V，TPA3136AD2為8V - 14.4V。電源應(yīng)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(tài)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(yīng)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(jìn)入線性輸入放大器。

布局設(shè)計

• 去耦電容布局：高頻去耦電容應(yīng)盡可能靠近PVCC和AVCC引腳，大的電源去耦電容應(yīng)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(huán)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(huán)路盡可能小而緊湊，以減少天線效應(yīng)，降低EMI。
• 接地設(shè)計：AVCC和PVCC的去耦電容應(yīng)連接到地，模擬地和電源地應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)為6.46mm × 2.35mm，并使用六排實(shí)心過孔（每排三個，直徑0.3302mm或13mil）連接到PCB的實(shí)心銅平面。

其他設(shè)計要點(diǎn)

• 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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(nèi)的有效性，以及在放大器預(yù)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(yīng)用注意事項(xiàng)

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(jù)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(shè)置PLIMIT引腳電壓來限制輸出電壓和功率。

保護(hù)功能使用

• DC檢測：DC檢測功能可保護(hù)揚(yáng)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(yīng)將SD引腳保持低電平，直到輸入信號穩(wěn)定，以避免誤觸發(fā)。
• 短路保護(hù)：短路保護(hù)故障會使放大器輸出切換到高阻態(tài)，可通過將FAULT引腳連接到SD引腳實(shí)現(xiàn)自動恢復(fù)。

信號穩(wěn)定性

在設(shè)計過程中，要注意輸入信號的穩(wěn)定性，避免因信號波動導(dǎo)致放大器性能下降或出現(xiàn)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(wěn)定。

總結(jié)

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(hù)功能完善等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計過程中，我們需要關(guān)注電源設(shè)計、布局設(shè)計以及應(yīng)用注意事項(xiàng)，以充分發(fā)揮其性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中，有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。