D类音频功放NS4110B电路设计

Posted 2023-03-30 Hzy_520

特性 工作电压范围： 6V-14V 输出功率： 7W （ CLASS D ， 7.4V/4Ω ， THD=10% ） 10W （ CLASS D ， 9V/4Ω ， THD=10% ） 18W （ CLASS D ， 12V/4Ω ， THD=10% ） 最高可达 92% 效率（ 12V/8Ω ） 电平设置工作模式 无需输出滤波器 差分输入 优异的 “ 上电，掉电 ” 噪声抑制 过流保护、过热保护、欠压保护   eSOP-8 封装 典型应用电路很简单：

如下是本人的设计。

 输入电阻：

输入电阻主要是确定增益，即输出功率，所以一定要确定输入信号的幅度，喇叭的幅度，前后使用有效值计算。此设计搭配的喇叭是8R3W,额定功率3W，额定电压4.89V（有效值），最大功率4W。

我们先确定输入信号的赋值，然后根据喇叭的额定电压，确定放大倍数，得出RI的值。

设计输入信号有效值约600mv，输出信号有效值为4.89V.放大倍数为8.15倍，根据规格书提供的RI计算公式，AV=300K/RI,

RI取36K。

输入电容：

RI确定后，第二部确定CI的值，CI与RI构成一个高通滤波器，-3dB 转折频点计算公式为：

 此电容的大小决定了低频特性，同时，还影响开关机的POP抑制性能。如果电容大，截至频率低，容易出现POP声，较小的电容影响通频带 ，20hz-20K.

截至频率取44HZ，计算得出CI=0.1uf。

输出滤波：

        输出波形可以直接驱动喇叭发声，因为其波形频谱=音频+PWM调制波形+谐波分量。

本质上D类音频功放不需要输出滤波器，因为扬声器本身就是一个LC滤波。但是为了解决EMI问题，推荐使用FB,电容来减少辐射，根据参考设计来即可。

需要主要FB使用的规格，根据输出功率计算好输出电流，FB额定电流留有余量。即可。

        大多数应用需要铁氧体珠过滤器。铁氧体滤波器降低约1兆赫兹及更高的EMI (FCC和

CE只测试大于30 MHz的辐射。在选择铁氧体珠时，请选择高铁氧体珠高频阻抗高，低频阻抗低。

如果有低频(<1 MHz) emi敏感电路和/或有长电线，使用LC输出滤波器从放大器到扬声器。

当LC滤波器和铁氧体珠滤波器同时使用时，LC滤波器应放置在尽可能靠近的地方

集成电路其次是铁氧体珠滤波器。        

下面是TI的参考设计：典型值为33uH的电感和1uF的电容，此低通滤波器的截至频率为28K，对音频的20K有一定余量，这是考虑到理论和实际的误差，因此截至频率一般都会设计偏高一些。

D类音频功放NTP8849可完美替代TI的TAS5805

TAS5805是德州仪器（TI）在2018年推出的一款高性能内置DSP数字闭环功放芯片；在工艺和设计上性能以及闭环的系统，THD+N、底噪、特别是DRC处理上很多功放做的好很多，不会有过度压缩或者忽高忽低的问题；但受芯片供需行情影响以及价格问题，使的很多厂家产品不能及时上架，望而却步。

这里推荐一款由工采网代理的韩国NF-D类音频功放NTP8849可完美替代TI的TAS5805。

产品描述：

NTP8849是一颗高性能内置DSP的数字功放IC；工作电压从8V到28V；提供2 x 20不带散热器的立体声模式；接收数字串行音频数据采样频率为32kHz，44.1kHz, 48kHz和96kHz。此外，NTP8849集成了多功能数字音频信号处理功能，高性能，高保真全数字PWM调制器和大功率全桥MOSFET功率阶段。

NTP8849和TAS5805在性能方面的比较：

1、NTP8849拥有60W最大输出功率（THD＜1％）支持4欧扬声器；输出效率90％以上

2、NTP8849采用新型PWM脉宽调制架构，根据信号大小动态调整脉宽，在保证音频性能前提下，降低静态功耗，提高效率。

3、Multi DRC＋POST DRC＋RS DRC 功率控制，高效防止破音；NTP8849支持32bit的左右声道的数据，支持做高保真应用，而市场上不少产品仅能支持到24bit。

4、APEQ专利技术，最大限度释放箱体音效。低于1％的失真，高于95db的信噪比，不额外产生噪音。

5、拥有与TAS5805一样的96KHz处理器架构，同时带有闭环反馈的功能，与开环芯片不同的是，NTP8849可以在系统设计中有效的抑制谐波信号的比例，是一颗具有强大性能的全数字Class-D闭环功放；可以实现多阶谐波的抑制，以及应对电源不稳的情况下稳定输出，在许多知名品牌高端机型上都有选用，远超出绝大部分音频产品的性能需求。

如图：

（1）左边是功放芯片正常工作没信号输入功放的白噪声；

（2）中间是在播放1KHz正弦波信号的时候,关掉闭环功能的THD+N测试，清楚看到有效信号与谐波信号的比例大概30dB；

（3）右边是打开闭环功能之后，信号与谐波信号的抑制比例达到60dB（翻一倍）；

TAS5805还经常遇到电流不够的问题，NTP8849电流加大，也让不少工程师轻松了一些。指标曲线上，THD+N为例，对比曲线也差不多，韩国NF推出的NTP8849还稍微好一点。