常用集成功率放大器分析

常用集成功率放大器主要有：耳機放大器、1～2W低功率放大器、12～45V電源電壓中等功率放大器和50V以上的高功率放大器。在低電壓特別是單電源供電條件下，為了獲得比較大的輸出功率，多采用BTL電路形式和比較低的負載電阻（如4Ω、2Ω）。采用OTL電路時，電源為單電源，這樣可以簡化電源，但是需要附加一個輸出隔直電容器，對于大功率輸出，帶有隔直電容器的電路將受到電容器的可承受的電流限制不再適用。對于大功率輸出，通常采用OCL無輸出電容器電路，這樣的電路需要雙電源供電，如果輸出功率仍不滿足要求，可以采用BTL電路增加輸出功率。若要進一步增加輸出功率，還可采用多路放大器并聯的方式實現。

（1）耳機放大器

耳機放大器是專為耳機提供音頻功率的低功率水平的功率放大器，隨著便攜式放聲設備（如手機、MP3等）的普遍應用，耳機放大器的需求量也大大增加。耳機放大器多應用于便攜式電子設備，因此封裝形式為表面貼裝。

耳機放大器的負載是耳機，它的阻抗為32Ω。輸出功率不要求很大，有100mW就足夠了。

耳機放大器一般為立體聲放大器，即雙聲道放大器。因為耳機需要經常地插拔，很可能出現短路現象，因此耳機放大器應具有過熱和短路保護功能。

耳機放大器要求在32Ω負載下的額定功率和1kHz條件下的總諧波失真要低于0.1%;在整個頻帶內（20～20kHz）要具有不高于0.2%的總諧波失真。

圖10-18所示是TI公司生產的TPA152耳機放大器的基本電路。TPA152為8-pinSOIC封裝形式。

表10-1所示為TPA152的引腳功能。

圖10-19所示為TPA152內部簡要原理框圖。從圖中可以看出，TPA152內部的放大器實際上就是運算放大器，只不過輸出功率比常規運算放大器高。由于TPA152是單電源供電，所以放大器的同相輸入端需要接到電源的中點，因此在芯片內部帶有分壓電阻，分壓電阻的中點接放大器的同相輸入端。另外，為了保證同相輸入端的“電源”低阻抗，需要對中點電壓并接旁路電容，即引腳3外接電容器。

由于TPA152內部的放大器只是接成運算放大器的形式，整個放大器的閉環增益需要外接電阻實現，即圖中的 R F 、 R 1 。

在不需要音量時，可采用靜音方式，這樣可以避免反復開機。靜音方式可以通過靜音控制端實現，只要將靜音控制端接邏輯高電平，電路即為靜音狀態。

在開機過程中，OCL功率放大器不可避免地會出現“噗、噗”聲，為了消除“噗、噗”聲，TPA152設置了開機“噗、噗”聲消除電路。外接的 RC 有利于抑制“噗、噗”聲。

圖10-20所示為TPA152典型應用電路。

圖10-20中的全部器件均采用貼片器件，電阻、電容可以選用0805封裝。由于各電阻上的功率損耗很低，電阻可以采用0603甚至0402封裝，盡可能減小電路的體積。

電路中加入 R O 、 C C 可以降低開機時的“噗、噗”聲。

（2）1～2W集成功率放大器

考慮功率放大器需要降低電源電壓應用，應選用可以在3.3～5.5V的電壓范圍內工作，最好是電源電壓降低到2.7V時仍可以正常工作的集成功率放大器，可以選用美國德州儀器公司生產的TPA4861單通道1W音頻功率放大器芯片。

表10-2所示為TPA4861的引腳功能。電源為5V時，在BTL電路模式、8Ω負載電阻條件下可以輸出不低于1W的功率;可以工作在3.3～5V的電源電壓下，最低工作電壓為2.7V;沒有輸出隔直電容器的要求;可以實現關機控制，關機狀態下的電流僅為0.6mA;表面貼裝器件;具有熱保護和輸出短路保護功能;高電源紋波抑制比，在1kHz下為56dB。

表10-2TPA4861的引腳功能

TPA4861內部簡要原理框圖如圖10-21所示。

TPA4861內部由兩個功率放大器、中點電壓分壓電阻和偏置電路組成，其中輸出2是輸出1經過1： 1的反相后，由功率放大器2輸出的，自然構成BTL電路結構，不需要外接電路。