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| 德州儀器升壓變換器及音頻放大器，助力拉桿音箱長續(xù)航 |
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| 文章來源：永阜康科技 更新時間：2023/1/6 10:12:00 |
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描述
By Eileen Zhang
拉桿音箱通常為一種帶有拉桿和輪子的無線音箱，如圖1所示。由于拖拉方便，易于移動，并且在室外可以提供足夠的響度，拉桿音箱廣泛應(yīng)用于各種戶外活動中，如廣場舞、演唱會、婚禮、會議、瑜伽練習(xí)等。拉桿音箱的主要消費市場在中國，也出口到東南亞，歐美等地區(qū)。
拉桿音箱有多種功率等級，從數(shù)十瓦到數(shù)百瓦不等。影響拉桿音箱功率等級的因素有音量的大小，低音炮的功率等。舉例來說，一款20W的拉桿音箱，通常帶有一個5英寸的低音喇叭；而一款100W的拉桿音箱，通常帶有一個18英寸的低音喇叭。圖2所示為一款帶有屏幕的中高端拉桿音箱。
圖1. 拉桿音箱（基本款） 圖2. 拉桿音箱（帶屏幕）
為同時滿足便攜性需求并提供足夠的功率，拉桿音箱通常配備了12V鉛酸電池。對于30W以上的拉桿音箱，12V電池不足以給后級的音頻功放提供足夠的功率，需要升壓電路將電池電壓升壓至15V~48V以滿足不同功率需求。圖3所示為典型的拉桿音箱電源系統(tǒng)示意圖。
圖3. 拉桿音箱電源系統(tǒng)示意圖
升壓控制器LM5155在拉桿音箱中的應(yīng)用
LM5155是德州儀器的全新一代升壓控制器， 在拉桿音箱的應(yīng)用中具有以下優(yōu)勢：
- 支持3.5-V 到45-V寬范圍輸入，適用于不同種類電池
- 內(nèi)置1.5A的門極驅(qū)動電路，可驅(qū)動大電流MOSFET，適用于大功率音箱的設(shè)計。相比市面其他升壓方案，LM5155可顯著提升效率，降低功耗，從而延長拉桿音箱續(xù)航時間。
- 整體方案尺寸小，設(shè)計簡單，BOM成本低：
- 芯片采用小尺寸的WSON封裝，僅為3mm×2mm，如圖4所示。
- 支持高開關(guān)頻率 （100 kHz to 2.2 MHz），可有效減小外部電感電容的尺寸，降低成本。
- 工作頻率可編程， 同時提供外部時鐘同步， EMI設(shè)計更為靈活
- 支持可編程欠壓保護(UVLO)及軟起動，并具有完善的過壓、過流及熱保護，為整個系統(tǒng)提供多重保護。
圖5為LM5155的典型應(yīng)用電路圖。
圖4. LM5155封裝示意圖 圖5. LM5155升壓應(yīng)用電路圖
德州儀器音頻功率放大器在拉桿音箱中的應(yīng)用
基于最新的半導(dǎo)體制造工藝以及豐富的音頻功率放大器設(shè)計經(jīng)驗，德州儀器推出一系列D類功放產(chǎn)品，性能出色，性價比高，產(chǎn)品選擇多，可滿足不同功率等級拉桿音箱的需求。
在拉桿音箱應(yīng)用中，D類功放的電源電壓 (PVDD) 通常由升壓型DC/DC變換器提供。與固定 PVDD 相比，基于音頻信號大小而調(diào)整的可變 PVDD 可顯著提高系統(tǒng)效率，降低損耗，減少發(fā)熱，延長電池續(xù)航時間。
TAS5825P為德州儀器2019年新推出的數(shù)字輸入D類功放芯片。該芯片內(nèi)置強大的音頻 DSP 內(nèi)核，實現(xiàn)了一種稱為 Hybrid-Pro 的專有算法。Hybrid-Pro算法可檢測即將發(fā)生的音頻功率需求，并通過反饋引腳 (HPFB) 為DC/DC變換器提供 PWM 控制信號來調(diào)整輸出電壓（即D類功放的電源電壓 PVDD）。TAS5825P 支持高達(dá) 4ms 的延遲緩沖器 （Delay Buffer），以提前查看音頻信號并防止音頻削波失真。
圖6為使用LM5155 及TAS5825P實現(xiàn)的動態(tài)調(diào)壓的音頻功放解決方案TAS5825PEVM的系統(tǒng)框圖。如圖所示，音頻信號經(jīng)Hybrid-Pro 算法處理后反饋給升壓控制器LM5155的反饋（FB）端，從而實現(xiàn)音頻信號的包絡(luò)檢測及控制LM5155輸出電壓。TAS5825P內(nèi)置的延遲緩沖器 （Delay Buffer）可以將音樂信號延時輸入到功放部分，從而避免音頻輸出失真。從圖7的實驗波形可以看到，電源電壓PVDD會跟隨音頻輸入信號的包絡(luò)幅值進行調(diào)節(jié)，并且確保音頻輸出無失真。
圖6. TAS5825P實現(xiàn)動態(tài)調(diào)壓音頻功放的系統(tǒng)框圖
圖7. TAS5825P 實現(xiàn)實現(xiàn)動態(tài)調(diào)壓音頻功放的實驗波形
經(jīng)實驗測試，7500mAh的單節(jié)鋰電池給2×20W的功放供電，若使用不帶動態(tài)調(diào)壓的D類功放，電池使用時間為2小時；若功放為帶Hybrid-Pro算法的TAS5825P，則電池使用時間可延長到6小時，續(xù)航時間是原來的3倍。對于大功率拉桿音箱，音樂動態(tài)范圍變化更大，省電效果尤為顯著。
在德州儀器官方網(wǎng)站上，可以找到更多適用于拉桿音箱應(yīng)用的升壓電源以及音頻功放解決方案。 |
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您可能對以下產(chǎn)品感興趣 |
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| 產(chǎn)品型號 |
功能介紹 |
兼容型號 |
封裝形式 |
工作電壓 |
備注 |
| ACM8629 |
2×50W，立體聲模式(4Ω， 24V, THD+N = 1%)；100W，1×100W單聲道模式(2Ω， 24V, THD+N = 1%)
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TSSOP-28(散熱片朝上，支持外接散熱器） |
4.5V-26.4V |
50W立體聲/100W單聲道、數(shù)字輸入音頻功放芯片，內(nèi)置DSP多種音頻處理效果 |
| IU5706 |
寬輸入范圍（4.5V-24V）同步升壓控制器，支持高達(dá)36V的輸出電壓。 |
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EQA-16 |
4.5V-24V |
具有寬輸入范圍的低靜態(tài)電流同步升壓DC-DC控制器 |
| ACM8625S |
2×40W, 立體聲輸出 (6Ω, 24V, THD+N = 1%) /82W,單聲道輸出 (3Ω, 24V, THD+N = 1%) |
TAS5805/ACM8625/ACM8628/ACM8622 |
TSSOP-28 |
4.5V-26.4V |
2×40W立體聲、數(shù)字輸入D類音頻功放芯片、 內(nèi)置DSP音效處理算法 |
| ACM8685 |
2×32W, 立體聲輸出(8Ω, 22V, THD+N = 10%) |
ACM8622/ACM8625/ACM8628 |
TSSOP-28 |
4.5V-26.54 |
2×26W立體聲/52W單聲道、內(nèi)置DSP虛擬低音等多種音頻處理效果、數(shù)字輸入音頻功放芯片 |
| ACM3129 |
2×57W, 1% THD+N, 24V, 4Ω, BTL ；
1×110W, 1% THD+N, 24V, 2Ω, PBTL |
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TSSOP-28(散熱片在背部，支持外接散熱器） |
4.5V-26.4V |
2×57W/110W高性能D類音頻功放,超低功耗、展頻功能、動態(tài)調(diào)整升壓Class H |
| ACM3108 |
2×25W, 1% THD+N, 16V, 4Ω, BTL ；
1×50W, 1% THD+N, 16V, 2Ω, PBTL
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AD52068/TPA3110 |
TSSOP-28 |
4.5V-16V |
動態(tài)調(diào)整升壓CLASS H功能、25W雙聲道/50W單聲道D類音頻功放IC |
| ACM3128 |
2×32.5W, 1% THD+N, 24V, 8 , BTL;
1×65W, 1% THD+N, 24V, 4 , PBTL;
2×42W, 1% THD+N, 24V, 6 , BTL;
1×84W, 1% THD+N, 24V, 3 , PBTL;
2X48W, 1% THD+N, 22V, 4 , BTL; |
AD52090/TPA3110 |
TSSOP-28 |
4.5V-26.4V |
動態(tài)調(diào)整升壓CLASS H功能、40W立體聲/80W單聲道D類音頻功放IC |
| ACM8615 |
21W, 單聲道輸出(8Ω, 20V, THD+N = 1%)
26W, 單聲道輸出 (8Ω, 20V, THD+N = 10%)
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QFN-16 |
4.5V-21V |
內(nèi)置DSP、I2S數(shù)字輸入20W單聲道D類音頻功放IC |
| ACM8625P |
2×33W, 立體聲輸出(6Ω, 21V, THD+N = 1%)
51W, 單聲道輸出 (8Ω, 21V, THD+N = 1%)
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ACM8622/ACM8625M/ACM8628 |
TSSOP-28 |
4.5V-21V |
I2S數(shù)字輸入33W立體聲D類音頻功放芯片、內(nèi)置DSP小音量低頻增強等算法 |
| ACM8622 |
2×14W, 立體聲輸出(4Ω, 12V, THD+N = 1%)；
2×10.5W, 立體聲輸出 (6Ω, 12V, THD+N = 1%) |
TAS5805/ACM8625/ACM8628 |
TSSOP-28 |
4.5V-14.5V |
內(nèi)置DSP音效處理算法、2×14W立體聲/ 1×23W單聲道、數(shù)字輸入D類音頻功放IC |
| ACM8625 |
2×26W, 立體聲輸出(8Ω, 22V, THD+N = 1%)
2×32W, 立體聲輸出 (8Ω, 22V, THD+N = 10%) |
TAS5805/ACM8628/ACM8622 |
TSSOP-28 |
4.5V-26.4V |
I2S數(shù)字輸入26W立體聲D類音頻功放芯片、內(nèi)置DSP小音量低頻增強等算法 |
| ACM8628 |
2×41W、立體聲 (6Ω, 24V, THD+N = 1%) ；
2×33W, 立體聲 (4Ω, 18V, THD+N = 1%) ；
1×82W, 單通道 (3Ω, 24V, THD+N = 1%) |
TAS5805/ACM8625/ACM8622 |
TSSOP-28 |
4.5V-26.4V |
2×41W立體聲 /1×82W單通道數(shù)字輸入功放、內(nèi)置DSP小音量低頻增強等算法 |
| CS8679 |
2X23W/15V/4Ω或33W/16V/4Ω（PBTL） |
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EQA-16 |
5V-18V |
擴頻功能、低空載電流、40倍增益、免濾波、2X23W/33W(PBTL) D類音頻放大器 |
| HT81293 |
18W/3.0V-12V(內(nèi)置升壓至12.3V）/4Ω |
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ESOP-16 |
3.0V-12V |
3.0V-12V寬泛輸入電壓內(nèi)置升壓18W單聲道D類音頻功放芯片，涵蓋單節(jié)雙節(jié)鋰電應(yīng)用 |
| HT7180 |
輸入電壓范圍:2.7V-12V，可調(diào)電壓輸出最高至12.8V輸出 |
HT7181/HT7182 |
ESOP-8 |
2.5V-12V |
12.8V, 10A高效升壓轉(zhuǎn)換器 |
| HT7181 |
輸入電壓范圍:2.7V-16V，可調(diào)電壓輸出最高至17.8V輸出 |
HT7180/HT7182 |
ESOP-8 |
2.7V-16V |
16.8V、14A高效異步升壓轉(zhuǎn)換器 |
| HT7179 |
輸入電壓范圍:2.7V-25V ，可調(diào)電壓輸出最高至26.8V/4.5A輸出 |
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ESOP-16 |
2.7V-25V |
26.8V、15A高效異步升壓轉(zhuǎn)換器 |
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