PDF《M3110》

主要特点: 满足最新的六级能耗标准 工作电压范围:4.

5V~18V 16V供电,当负载为 8Ω、总谐波失真为10%时,2*15W 12V供电,当负载为8Ω、总谐波失真为 10%时,2*10W 12V供电,当负载为4Ω、总谐波失真为 10%时,2*16W 12V供电,当负载为 4Ω、PBTL 模式,总谐波失真为 10% 时,20W 扬声器保护包括输出功率限制和直流输入检测 短路保护、热保护 谐波失真小,无噗噗声 直通线脚(Flow Through Pin Out)设计,便于 PCB 布版 具有自愈特性的短路保护、热保护 谐波失真小,无噗噗声 四个可选择的固定增益 差分输入方式 封装形式:HTSSOP28 产品概述 M3110 是一款每声道可输出 15W 的高效的桥 接驱动的 D 类立体声功率放大器.先进的 EMI 抑制技术使得该产品在使用中仅用廉价的磁珠 滤波器即可达到 EMC 的要求.扬声器保护包 括可调的输出功率限制及直流输入检测电路. 可调功率限制允许用户设置一个低于芯片供电 的虚拟电压来限制通过扬声器的输出电流.输 入直流检测电路测量 PWM 波的频率和幅度, 如果输入信号异常,即切断功率输出. M3110 可驱动低至 4? 扬声器.高达 90%的效 率使得 M3110 在播放音乐时不需要额外加散 热片. M3110 有非常全面的保护设计:热保护和短路 保护.短路保护包括输出对电源、对地、对其 他输出的短路保护.热保护和短路保护都有自 愈特性. 典型应用: ? 高保真音响 蓝牙音响 ? 拉杆音响 TV功放 ? 多媒体音响系统 VR音频系统 应用说明 M3110 15W 带扬声器保护功能的免滤波器 D 类音频功率放大器 http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第1页内部引脚图 http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第2页部分极值参数 http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第3页最大额定值 直流特性 ( 除特别说明外,T A = +25°C,VCC=12V,RL=8Ω) 功能说明

1、GAIN0和GAIN1设置输入增益

1、GAIN0和GAIN1设置输入增益 通过输入端GAIN0和GAIN1设置输入增益.这两个脚连同引脚变化速1 和引脚14 , 100K Ω 的电阻串联在这些引率最好不要超过10V/ms .如果想要更快的变化速率,可用一个脚上. 它们上面的电压增益的调整是通过改变内部的输入和反馈电阻来实现的.因此,输入电阻 阻值取决于功放增益的设置.而实际上功放的增益是由反馈电阻和输入电阻的比值决定 的,增益在不同的个体之间差异很小.但是,输入电阻在具有相同增益的不同个体之间有 可能差异达到±20% ,这是因为实际实现输入电阻的误差就有±20% . 为了实现增益变化的目的,输入电阻最小 7.2K Ω ;

当低增益时,输入阻抗高达 72K http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第4页

2、SD 操作 为了实现在不使用期间的最大限度的省电,M3110 采用了 SD 模式来降低供电电源的电流(I CC ).在功放正常工作时,端保持高电平.若端被置于低电平状态,功放进入静音及低电流状 态.不要将 SD 端悬空,那样的话功放的工作状态不可预期.为了最好的抑制掉电 噗噗 声,最好在不用的时候使功放处于 SD 状态,而非掉电状态. 为了最好的抑制掉电 噗噗 声,最好在不用的时候使功放处于SD 状态,而非掉电状态.

3、PLIMIT 操作 引脚

10 上的电压通常是用来限制输出功率水平的.当然,这种限制是相对于全电源电压功 率来说的.具体实现方式为:在GVDD 引脚与 GND 之间串联些许电阻,PLIMIT 引脚的电位从 这些电阻中间抽头.当然,在要求限幅严格的应用情况中,外接基准也是不错的选择.当外接 基准时,最好在PLIMIT 脚和GND 之间加一个 1uF 的电容. 以认为这是一个 虚拟的 比PVCC 低的供电电压.这个虚拟电压的值为PLIMIT脚上电压值的4倍.输出电压通常用来计算给定 输入最大电压和扬声器阻抗的最大输出功率. 达到±20%,这是因为实际实现输入电阻的误差就有±20%.极限功率说明 http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第5页

4、GVDD 电压 GVDD 电压是为输出功率桥管提供栅驱动电压的.当然,它也可为 PLIMIT 脚的分压电路提供 电.这个端口需要对地加一个 1uF 的电容.

5、直流检测 M3110 能够保护扬声器在输入电容故障或输入短路到 PCB 版时不受直流电流的损坏,主要是因为 M3110 内部有直流检测电路.如果直流检测电路检测到直流输入状态,FAULT 脚就会被置为低电平 状态.直流输入状态出现,功放的输出级将被为高阻状态.要想从直流输入状态恢复,必须 PVCC 重 新上电.SD 的开关无法消除直流输入状态. 当差分输出一端的占空比与另一端的占空比的差值大于 14%且超过

420 毫秒时, 直流检测电路就会 触发,使电路进入直流保护状态.这个特性能够保护扬声器免于直流或小于

2 赫兹交流的大电流的 损坏.为了避免上电过程中直流检测的误触发,上电过程中最好使SD 端口处于低电平直到输入信号 稳定.同样,差分输入端的输入电阻也要做到良好的匹配,否则也可能造成直流检测的误触发. 下表列出了差分输入端触发直流保护的最基本条件. 在实际使用过程中应尽力避免一下情况出现且 超过

420 毫秒. 表3直流信号探测

6、并联功率输出开关 M3110 在PBTL (第14 脚)为高电位的情况下,左右声道的正负输出是同频同相的.此时,M3110即为一 单声道模式功放:它的输入为右声道输入,输出为左右声道的正端和负端输出并接桥驱动负载.左右 声道正端和负端输出直接并接驱动可达到最好的效率. 对于正常的桥接驱动,把PBTL 端直接接地即可. 表2PLIMIT 的典型操作

7、短路保护及自愈特性 当输级出现短路的时候,M3110 的短路保护电路触发.FAULT 脚将会呈现低电平状态, 功放的输出级也关断,呈高阻状态.这样就可避免电路受到电流过载的损坏.保护状态的还原可通 过重置 SD 脚的电位实现.如果要实现保护状态的自动还原,即自愈特性,可把 SD 脚和 FAULT 脚相 接,通过 FAULT 脚的低电位状态清除保护电路触发的保护所存状态.

8、热保护 当电路内部温度超过 150℃时,M3110 中的热保护电路可以阻止电路受到热损坏.当然, 由于个体差异,热保护点有±15℃的容差.一旦芯片内部温度超过热保护点,芯片就会进入关断状态, 输出也会关断.这个状态并非锁存态,当芯片内部温度降到过温保护点以下 15℃左右时,芯片又开 始正常工作.热保护不会影响 FAULT 脚的电平状态. 热保护不会影响FAULT脚的电平状态. http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第6页产品应用说明 1.输出滤波器参数 通过对 M3110 在大功率及长的输出负载线等各种情况下带磁珠滤波器的测试,M3110 模组都 可通过 FCC 的B级测试.磁珠的类型及规格可根据实际使用选择.如果影响到输出效率, 最好在输出端增加输出电容. 如果该电路应用于对噪声要求比较严苛的系统中,完整的二阶巴特沃斯 LC 重建滤波器就 是一个较为理想的选择.滤波器的相关参数如下图示. 一些系统的的功底是有通过 AC 源整流所得.这些系统的电源组是有噪声的.这种情况下, 重建滤波器应用可使系统以较低的噪声通过 LCI 测试. 应用较低频响特性的铁氧磁体材料同 样可降低 LCI . 为了实现增益变化的目的,输入电阻最小 7.2K Ω ;

当低增益时,输入阻抗高达 72K http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第7页2.输入阻抗 功放在设置增益时也会改变功放的输入电阻,从最小的 9k Ω±20% 到最大的 60k Ω±20% .这样 就会出现一个问题,当单一输入电容和输入电阻构成的输入高通滤波器的-3dB 频点就会随 输入电阻的改变而改变. 3.输入电容,CI 在典型的应用中,为了使功放工作在最佳的状态,输入电容的选取就应该是使电路工作在一 个合适的直流工作点上.在正常使用时,输入电容与输入阻抗形成一个高通滤波器.该高通 滤波器的频响由式(3)决定. CI 值的选取非常重要,因为该值直接影响整个电路的重低音(低频)特性.就以 ZI 为60kΩ为例 来考虑放大器低频响应截止点为 20Hz .等式

3 变形后可得等式 4. 在这个例子中,可计算出该处的 Ci 应为 0.13uF ;

因此,人们一般最可能选取的 CI 值为 0.15uF 来替代. 如果放大器的增益是常数且已知,使用表

1 中的 ZI 值来计算 CI .对该电容更细致的考虑是它还是从 输入经过输入网络和反馈网络到负载漏电路径.该漏电流会在放大器的输入端产生直流偏移量而导 致最终输出的最大摆幅受影响,特别是在高增益的应用中.鉴于此因,输入电容最好选低漏电的钽电 容或陶瓷电容.当有极性的电容用作输入电容时,有极性电容的正端在大部分应用中要接放大器的输 入端,这是因为放大器输入端直流电位是 3V ,这个电位在大部分应用中高于信号源的直流电位.因此, 在实际应用中确认电容的极性接法是非常重要的.另外,无铅焊接可能会在输入端造成直流偏移;

保持PCB 板的适当清洁也非常重要. http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第8页4.电源去耦 M3110 是一款高性能的 CMOS 音频功率放大器.因此,适当的电源去耦电容能够保证功放输 出的总谐波失真(THD )足够低.电源去耦同样也能消减脉冲对扬声器的干扰.针对电源线上 不同种类的噪声可适当的选择不同的电容去耦网络. 对于由于电路自身寄生参数如键合线和 铜痕电感甚至于引线框架电感等所敏感的瞬态高频噪声,可以用一个高质量的低等效串接电 阻(ESR )的陶瓷电容(容值在 220pF 到1000pF )去耦. 该电容应该尽量靠近放大器的功率管脚, 当然,接地也要好.对于有滤波器谐振或 PWM 开关甚至于一个随机的数字信号造成的低频 噪声,可以用一个高质量容值在 0.1uF 到1uF 电容去耦.该电容最好能尽量靠近功率电源. 另外,一个 220uF 或者更大的铝电解电容可对大信号瞬态干扰去耦.该电容应当靠近功率电 源脚接入.10uF 的电容可接在 AVCC 上去耦,AVCC 和PVCC 间最好接入一个小的去耦电阻, 这样功率电源 PVCC 上的高频信号就不会串入 D 类功放的输入端. 5.BSN 和BSP 端的电容 由于该功放全 H 桥使用的都是 NMOS 管. 为了使输出达到设计的需求,高端功率管就需要自 举才能正确驱动.因此,一个 0.22uF 的陶瓷电容、耐压至少要 25V 必须接在输出端和相应 的自举输入端. 特别要强调的是,一个 0.22uF 的电容必须接在 OUTPx 和BSPx ,一个 0.22uF 的 电容必须接在 OUTNx 和BSNx (详见应用图). ?差分输入 差分输入可以去除出现在输入线上的任何共模噪声.差分使用 M3110 时,差分信号源的正端 输出线接在 INP 管脚,负端输出线接在 INN 管脚.当单端使用 M3110 时,可把输入端的一 端交流接地,另一端接在音频源上.为了达到更好的去噪和匹配,单端使用时,交流接地端的电 容和阻抗当与音频输入端完全匹配. 输入端的阻抗当满足 RC 常数时间小于 1ms .这个要求主要是为了满足在 14ms 的上电过 程中输入端能够工作在一个合理的直流电位上. 如果输入电容在上电过程中没有能够建立在 一个合理的直流工作点上,这可能会导致输出有噗噗声. ?使用 ESR 电容 在本电路的使用中推荐使用低等效阻抗电容. 实际使用的电容都可等效为一个电阻串接一个 理 想电容.在实际使用中,当电容充电时,电阻上的压降就会产生不可预知的影响. 低等效阻抗(ESR )的电容跟接近于理想电容. 8PCB 布图 在大多数使用中,M3110使用的小的、便宜的铁氧磁体滤波器.然而,D 类功放的开关边沿 变化十分迅速,因此, 在PCB 布版的过程中需要仔细考虑.以下几点建议对满足整个系 统的电磁兼容( EMC )会有帮助. 电源去耦电容 保持输出电流环路尽量小.即输入铁氧磁体和电容构成的滤波器尽可能的靠近输输出 地线―― AVCC去耦电容应当接在 AVCC 与AGND 之间, PVCC 去耦电容应当接在 PVCC 与PGND 之间.然后AGND 和PGND 可接在散热PAD 上引出. 输出滤波器――无论是使用铁氧磁体滤波器还是 LC 滤波器,都应该使滤波器尽量靠近输 出端散热片――散热片应当合理的焊接在PCB 版的散热区域内. http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第9页封装示意图(HTSSOP)28 http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第10 页M3

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0 包装规格散热片――散热片应当合理的焊接在 PCB 版的散热区域内. http://www.mojay.com.cn TE:0755-82566661 M3110 第11 页,a,o.2s 一I t- I,竺二 J e over opper '

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