D类功放控制IC芯片LX1710/LX1711

    摘要：LX1710/LX1711是Microsemi公司生产的一款数字功放控制器，它与外接功率型开关管配合可构成完整的数字功放，是中功率数字功放中具有Hi-Fi特性的控制芯片。文中介绍了它的要电气特性和外接电路，给出了它与仙童公司的MOSFET FDS4953及FDS6612A组成的数字功放评估板的应用电路和实际指标。

    关键词：中功率D类功放 数字功放控制IC LX1710 LX1711 FDS4953 FDS6612A

1 概述

D类数字功放是近年来在电脑多媒体领域中出现的新芯片，随着这类技术的成熟，它已开始向传统音响领域扩张。数字功放简单来说就如同开关电源一样，用开关信号来控制音频放大的输出。在数字功率中首先将模拟音频信号或数字音频信号变换成PWM脉宽调制编码音频信号，并由PWM码控制驱动器去控制大功率开关晶体管的开关。然后用输出的大功率PWM信号经LPF低能滤波器滤波后得到的模拟音频信号去推动喇叭负载。

将PWM调制和控制部分与功率元件集成在一片上的All-IN-ONE芯片只能适合较小功率的放大器。而如果将控制部分单独集成，就相当于使用了中大功率放大，因此不必加装散热板，这使得整机的设计更加方便。对于200W以上的大功率数字功放来说，这种结构缩小体积的效果十分明明。因此，越来越多的几瓦至几十瓦的数字功放也开始运用独立控制部分方案。这一方案的另一大优点是其后接的大功率MOSFET选择范围很大，有利于提高音频质量和控制成本，因而适宜于不同档次的Hi-Fi设备。LX1710/LX1711就是少数具有Hi-Fi特性的数字功放控制芯片之一。

2 LX1710/LX1711的主要电气特性

LX1710/LX1711采用28脚扁平封装，其主要参数特性如表1所列。它们的差别是前者的最高耐压力25V，而后者为30V，另外，最大功率和其它相应的电流参数也有所不。但其使用却完全相同，并可直接代换。

表1 LX1710/LX1711主要电气特性

项  目		引脚号	条              件	参  数   值			单  位
				最小	标准	最大
电源电压		VDD	LM1710	7	-	15	V
			LM1711	7	-	25
空载电流		IQ	-	-	40	60	mA
输出	LM1710	Pout	VDD=15V，RL=4Ω，THD+N1%，f=10～22kHz	-	25	-	W
	LM1711		VDD=25V,RL=4Ω,THD+N=1%,f=10～22kHz	-	54	-	W
效率			VDD=15V,Pout=20W，f=1kHz	-	85	-	%
总高次谐波加噪声		THD+N	f=1kHz,Pout=1W	-	0.05	-	%
信噪比		S/N	-	-	81	-	dB
开关频率		Fs	-	-	335	-	kHz
消耗电流		-	待机（脚：0V，Ta=25）	-	25	-	μA
		-	空载（脚：2V，VDD=15V，功率MOSFET不接）	-	2.9	5	mA
电源纹波消除率		PSRR	VDD=15V，Vripple=1VRMS，f=10～10kHz	60	80	-	dB

3 结构原理和应用电路

图1是LX1710/LX1711的内部主要结构和外围电路接线图。在该电路中，LX1710用作控制芯片，在带有2Ω负载时，最大可获得38W输出功率，其效率可达84%。另外，MOSFET管散热仅靠印制板即可，不需再加散热板。

该芯片的PWM输出脉冲由三解波和比较器以普通方式生成。因为，外接功率元件以H形开关电路构成，故反馈信号可用差动方式取得。由于其模拟输入也采用差动方式，因而可抑止共模噪声。

该芯片内含切断输入信号的静音和耗电25μA的睡眠功能。并具有过电流保护功能，当负载短路时能保护外接功率MOSFET管不被烧毁。

控制形D类功放芯片的外围元件比单片一体型D功放IC的外围元件要多不少。其中，最主要的元件是两对开关功率MOSFET管，并要求这两具管子能较小的驱动来获得较大的能量，同时应在小能量时保持较小的导通阻抗。图中选择的是仙童公司出品的低开启电压型功率MOSFET FDS4853（N沟道，对管）和FDS6612（P沟道，单管），这几个MOSFET均具有较低的开启电压值。

该电路的另一个特别是由R3和R4构成的反馈电路。这个反馈电路接在滤波器之前，可以有效地抑制由于L1，L2，C20，C21构成的LC滤波电路所引起的频率特性的恶化和失真的增加。而如果象传统模拟功放那样直接从喇叭负载上引出反馈，则会减少高频成分的反馈量，而这对改善模拟波形作用不大。

LC二阶低通滤波器的高端截止频率fh=1/(π(LC)1/2),品质因素Q=RLC20/L1。所以喇叭阻抗的大小会对高频端的频率响应产生直接影响。要使高端响应平坦，相频变化不激烈，Q值不能大小1。从理论上说，D类功放低频可以到零频，但由于电路中的输入电容C3和C14的存在，而使直波被隔断了。

D类功放的电源退耦十分重要，接线不当就有可能引起自激振荡。因此，电路中除大容量电解电容外，其它退耦电容都应采用低电感型电容，几μF的电容以钽电容为宜。其中0.1μF的几只电容应尽量靠近IC电路的引脚处，以加强高频退耦作用。另外，普通地线和功率地线也应分开布线。