單節(jié)鋰電3.7V單聲道音頻功放IC解決方案
發(fā)布時間:2020-07-29 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】音響整機(jī)或者音頻功放IC在有限的應(yīng)用條件下把功率做大是產(chǎn)品提升性能以及競爭力的重要途徑。從功率計算公式P=U2/R可知,音頻功放提升功率兩大途徑:提高供電電壓或降低喇叭阻抗。內(nèi)置升壓的單節(jié)鋰電池3.7V供電音頻功放在拉桿音箱以及便攜式藍(lán)牙小音箱上應(yīng)用已非常廣泛,采用2歐姆低阻抗喇叭在拉桿音箱上也很常見。
音響整機(jī)或者音頻功放IC在有限的應(yīng)用條件下把功率做大是產(chǎn)品提升性能以及競爭力的重要途徑。從功率計算公式P=U2/R可知,音頻功放提升功率兩大途徑:提高供電電壓或降低喇叭阻抗。內(nèi)置升壓的單節(jié)鋰電池3.7V供電音頻功放在拉桿音箱以及便攜式藍(lán)牙小音箱上應(yīng)用已非常廣泛,采用2歐姆低阻抗喇叭在拉桿音箱上也很常見。
當(dāng)前電荷泵升壓至6.3V上下/功率3~5W/4歐以及電感Boost升壓至7V左右/功率6~8W/3歐較為常見。3.7V單節(jié)鋰電內(nèi)置升壓音頻功放如果升壓值再往上提,尤其輸出又支持2歐低阻抗喇叭時,面臨很多挑戰(zhàn)。升壓值越高壓差越大必然效率越低,喇叭阻抗越低音頻驅(qū)動模塊效率也越低,對內(nèi)部驅(qū)動管要求也越高,再加上升壓模塊,音頻模塊都集成在一個芯片上,對芯片封裝散熱相應(yīng)要求就更高。此時,整個芯片工作效率就格外重要。直接關(guān)乎到音頻功放隨溫升性能指標(biāo)下降或者芯片過溫保護(hù)無法正常工作。另外,效率低等于對電池要求高,電池低電時愈明顯,關(guān)系到電池保護(hù)板放電電流大小、電池容量、續(xù)航時間等。目前,應(yīng)用于單喇叭音箱的3.7V單節(jié)鋰電池保護(hù)板大多都是單MOS管/雙MOS管或者放電電流3A~6A。因為電池是占整機(jī)成本很大比重,所以直接影響此類產(chǎn)品的音頻功放選型以及普及度。
深圳市永阜康科技有限公司順應(yīng)拉桿音箱以及藍(lán)牙小音箱市場音質(zhì)功率升級的需求,推廣一款單節(jié)鋰電3.7V供電內(nèi)置升壓單聲道音頻功放IC-CS83702。CS83702單節(jié)鋰電供電內(nèi)置升壓至8.7V,驅(qū)動2歐姆負(fù)載時,能連續(xù)輸出18W功率,整體效率實測80%以上,輸入電流小于6A,其電流限制功能可調(diào)節(jié)BOOST電感的峰值電流大小,從而適配不同的鋰電池規(guī)格以及其他外圍配置。該芯片高音清脆、低音有力、人聲清晰、能明顯提升3.7V單節(jié)鋰電供電音箱產(chǎn)品的音質(zhì)體驗。
CS83702實測效率曲線如下圖所示:
CS83702采用目前最先進(jìn)的流片工藝;以及自身成熟穩(wěn)定的Boost升壓,ClassD音頻功放電路設(shè)計;設(shè)置8.7V升壓黃金電壓點;再加上獨創(chuàng)的基于銅管技術(shù)+石墨烯散熱材料的EQA封裝。使得CS83702驅(qū)動4歐姆負(fù)載時效率高達(dá)90%/Po=10W/RL=4Ω/VBAT=3.7V;驅(qū)動低阻抗2歐姆負(fù)載時效率高達(dá)80%/Po=18W/RL=4Ω/VBAT=3.7V;持續(xù)輸出18W功率,十分強(qiáng)悍。
以下表格是跟普遍內(nèi)置升壓功放對比數(shù)據(jù),一般ClassD音頻功放8.7V供電驅(qū)動2Ω負(fù)載效率約75%,DC-DC升壓從3.7V升壓到8.7V效率約80%,整體效率是60%。而CS83702效率是81%,效率比普通內(nèi)置升壓功放高20%。從電池端電流看,同樣的輸出功率CS83702可以省電35%以上,驅(qū)動2Ω負(fù)載普通雙MOS管電池即可滿足要求;同樣的6A輸入電流,普通升壓功放輸出功率13.3W時,CS83702可以輸出18W。同樣的18W輸出功率,普通升壓功放需要輸入電流8.1A,而CS83702只需6A輸入電流。舉例子:驅(qū)動4Ω負(fù)載時,同樣的輸出功率,原來用1800mAh電池?fù)Q用1300mAh電池可以達(dá)到同樣的播放時間。
CS83702正因為效率高才保證輸出足功率,3.7V供電時,功率輸出如下表:
CS83702效率高,功率大的同時,為了保證音質(zhì),在中小音量失真度THD也表現(xiàn)出色:THD+N≤0.026(f=1kHz/Po=1W/RL=4Ω/VBAT=3.7V)。
CS83702工作電壓范圍是2.7V~5.5V,采用EAQ16封裝,尺寸大小與ESOP-8一致;針對不同的應(yīng)用場合,不同的喇叭腔體需求,CS83702內(nèi)置三種防破音模式可選、靈活方便;另外,擴(kuò)頻工作模式在整機(jī)EMI認(rèn)證測試時變得很輕松;CS83702除了性能指標(biāo)優(yōu)秀、音質(zhì)表現(xiàn)突出、應(yīng)用簡單靈活之外,還有著完善的保護(hù)機(jī)制,包括過流保護(hù)、過熱保護(hù)、輸出短路保護(hù)等,實測輸出正負(fù)兩端短路、輸出對地短路、輸出對電源短路保護(hù)功能準(zhǔn)確無誤。
CS83702應(yīng)用特性
1. CS83702腳位圖以及管腳說明
2. CS83702 應(yīng)用原理圖
3. CS83702DEMO板PCB頂層設(shè)計圖
4. CS83702 DEMO板PCB底層設(shè)計圖
5.CS83702 DEMO貼片圖
6. CS83702 DEMO板物料清單
7. CS83702 DEMO板實物圖
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