MAX9737：高性能單聲道7W D類放大器的卓越之選

在音頻放大器領(lǐng)域，D類放大器憑借其高效節(jié)能的特性，逐漸成為眾多設(shè)計(jì)工程師的首選。今天，咱們就來深入探討一下Maxim公司推出的一款單聲道7W D類放大器——MAX9737，看看它在實(shí)際應(yīng)用中究竟有哪些過人之處。

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一、器件概述

MAX9737是一款具備高性能、熱效率出色的單聲道7W D類放大器。它的供電范圍為8V至28V，能在12V電源下實(shí)現(xiàn)高達(dá)88%的效率，這一高效表現(xiàn)使得它在節(jié)能方面表現(xiàn)突出，甚至無需額外的散熱片。同時(shí)，該器件擁有80dB的高電源抑制比（PSRR），這意味著它對(duì)電源波動(dòng)具有很強(qiáng)的抵抗力，從而無需使用穩(wěn)壓電源，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

其采用的無濾波器調(diào)制技術(shù)更是一大亮點(diǎn)。僅需在每個(gè)輸出端使用一個(gè)低成本鐵氧體磁珠和小電容，就能讓MAX9737搭配1m電纜通過CE EMI限制，有效降低了電磁干擾。此外，全面的咔嗒聲和噗噗聲抑制電路能顯著減少電源開啟/關(guān)閉、進(jìn)入/退出關(guān)斷或靜音模式時(shí)的噪聲，為用戶帶來更純凈的音頻體驗(yàn)。

MAX9737采用24引腳TQFN - EP封裝，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，適用于多種復(fù)雜的環(huán)境。

二、關(guān)鍵特性剖析

1. 寬電壓范圍與高效節(jié)能

8V至28V的寬供電電壓范圍，使得MAX9737能適應(yīng)不同的電源環(huán)境，增強(qiáng)了其通用性。高達(dá)88%的效率不僅降低了功耗，還減少了散熱需求，對(duì)于一些對(duì)空間和散熱要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如筆記本電腦、便攜式音頻設(shè)備等，具有重要意義。咱們不妨思考一下，在設(shè)計(jì)這些設(shè)備時(shí)，如何充分利用其高效特性來延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間呢？

2. 低EMI解決方案

擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)是MAX9737的一大特色。它能使EMI寬帶頻譜分量變得平坦，減少揚(yáng)聲器和電纜的輻射發(fā)射。開關(guān)頻率在300kHz中心頻率附近隨機(jī)變化±4kHz，將能量分散在一個(gè)隨頻率增加的帶寬上，在幾MHz以上，寬帶頻譜類似白噪聲，且不會(huì)影響音頻帶寬內(nèi)的噪聲本底。這對(duì)于需要滿足電磁兼容性要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說，無疑是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

3. 完善的保護(hù)機(jī)制

• 過熱保護(hù)：當(dāng)芯片溫度超過熱關(guān)斷閾值（典型值 + 160°C）時(shí)，輸出將被禁用；當(dāng)溫度下降30°C后，恢復(fù)正常工作。這能有效防止芯片因過熱而損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性。
• 過流保護(hù)：當(dāng)輸出電流超過電流限制（典型值4.6A）時(shí)，MAX9737會(huì)禁用輸出并啟動(dòng)450μs的啟動(dòng)序列，直到輸出故障消除。這一保護(hù)機(jī)制能避免因短路或錯(cuò)誤連接等情況導(dǎo)致的器件損壞。

4. 快速啟動(dòng)與低噪聲

內(nèi)部預(yù)充電電路確保在10ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)無咔嗒聲/噗噗聲開啟，同時(shí)關(guān)斷模式下的電源電流小于1μA，進(jìn)一步降低了功耗。在靜音模式下，信號(hào)在揚(yáng)聲器處被衰減，輸出停止切換，有效減少了不必要的噪聲。

三、電氣特性詳解

1. 放大器直流特性

• 電源電壓范圍：從PSRR測(cè)試推斷，揚(yáng)聲器電源電壓范圍為8V至28V，能適應(yīng)不同的電源規(guī)格。
• 欠壓鎖定：典型值為6.8V，當(dāng)電源電壓低于此值時(shí)，放大器將停止工作，保護(hù)器件安全。
• 靜態(tài)電源電流：在25°C時(shí)，典型值為15mA，關(guān)斷模式下僅為1μA，體現(xiàn)了其低功耗特性。

2. 輸入放大器特性

輸入放大器具有一定的電容驅(qū)動(dòng)能力（最大30pF）、較高的開環(huán)增益（典型值88dB）、低輸入失調(diào)電壓（典型值±2mV）等特性，能保證輸入信號(hào)的準(zhǔn)確處理。

3. 輸出放大器特性

• 增益：前置放大器增益為0dB時(shí)，輸出放大器增益在13.1dB至14.1dB之間。
• 輸出功率：在THD + N = 10%時(shí)，8Ω負(fù)載下輸出功率可達(dá)6W，4Ω負(fù)載下可達(dá)7.4W。
• 失真與噪聲：在輸出功率為2W、1kHz頻率、8Ω負(fù)載下，THD + N典型值為0.06%，信號(hào) - 噪聲比典型值為97dB，噪聲典型值為100μV RMS，能提供高質(zhì)量的音頻輸出。

四、典型應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 無濾波器D類操作

當(dāng)揚(yáng)聲器引線長(zhǎng)度小于等于1m時(shí)，MAX9737搭配一個(gè)廉價(jià)的鐵氧體磁珠和電容濾波器就能滿足EN55022B EMC輻射限制。選擇阻抗為100Ω至600Ω、額定電流為2A的鐵氧體磁珠，電容值根據(jù)磁珠選擇和揚(yáng)聲器引線長(zhǎng)度而定。在評(píng)估時(shí)，若使用電阻性負(fù)載，需串聯(lián)一個(gè)電感（8Ω負(fù)載用68μH，4Ω負(fù)載用33μH）來模擬典型揚(yáng)聲器的行為；若使用揚(yáng)聲器，則無需串聯(lián)電感。

2. 基于電感的輸出濾波器

部分應(yīng)用會(huì)使用基于電感/電容（LC）的輸出濾波器。負(fù)載阻抗決定了濾波器組件的選擇，電感L1和L2以及電容C1構(gòu)成主要輸出濾波器，電容C2和C3提供共模濾波，電容C4和C5以及電阻R1和R2構(gòu)成Zobel網(wǎng)絡(luò)，用于校正輸出負(fù)載，補(bǔ)償揚(yáng)聲器阻抗的上升。

3. 組件選擇

• 增益設(shè)置電阻：輸出級(jí)有固定的內(nèi)部增益（13.6dB），通過電阻RF和RIN設(shè)置整體增益，公式為 (A{V}=-4.8left(frac{R{F}}{R_{I N}}right) V / V)，RF建議在10kΩ至50kΩ之間選擇。
• 輸入電容：輸入電容CIN與輸入電阻RIN構(gòu)成高通濾波器，去除輸入信號(hào)的直流偏置。為減少低頻失真，應(yīng)選擇低電壓系數(shù)的電容，最佳選擇為0.47μF，以實(shí)現(xiàn)良好的咔嗒聲和噗噗聲抑制。
• 其他電容：COM、REG、VS等引腳需用1μF電容旁路到AGND，以穩(wěn)定電壓。

4. 布局與接地

合理的布局和接地對(duì)于MAX9737的性能至關(guān)重要。電源輸入和放大器輸出應(yīng)使用寬走線，以減少寄生電阻帶來的損耗。PGND和AGND應(yīng)在PCB上單點(diǎn)連接，將攜帶開關(guān)瞬變的走線遠(yuǎn)離AGND和音頻信號(hào)路徑的走線/組件。同時(shí)，要在PVDD與PGND之間放置100μF電容，并將旁路電容盡量靠近MAX9737放置。

五、總結(jié)

MAX9737以其高性能、低功耗、低EMI等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為單聲道音頻放大應(yīng)用的理想選擇。無論是筆記本電腦、顯示器、PC環(huán)繞音箱還是MP3對(duì)接站等設(shè)備，它都能提供出色的音頻解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇組件、優(yōu)化布局和接地，以充分發(fā)揮MAX9737的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用MAX9737的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。