TPA2005D1单声道1.1W无滤波器D类音频功率放大器产品功能及应用电路原理图说明

1概述
　　TPA2005D1是一款新型1．1W单声道无滤波器D类音频功率放大器。这种D类音频功率放大器仅需三个外部元件（两个电阻、一个电容）即可工作，无需输出滤波器，而效率却高达85％以上，非常有助于延长便携设备的电池寿命，加上该器件采用MicroStarTMBGA封装并具有超级噪声抑制能力，从而使其成为GPRS和3G蜂窝电话设计人员的理想选择。另外，输出滤波器的消除以及共模输入范围的改善也使得整个设计方案的体积与同类产品相比减小了30％，而射频（RF）噪声抑制性能却超过了市场上所有的其它 D类功率放大器。
　　TPA2005D1的内部功能框图如图1所示。该器件的全差动结构提供了卓越的噪声消除性能，并可保证纯净的音频效果。对于D类音频放大器来说， 217Hz工作频率下的78dB电源抑制比（PSRR）和整个音频波段内48μVRMS背景噪声两项指标都是比较优越的，甚至超过了许多AB类放大器。除此之外，TPA2005D1还具有低静态电流和低待机电流等特点。

　　目前，TPA200xDx系列中有TPA2000D1、TPA2000D2、 TPA2000D4、TPA2001D1、TPA2001D2和TPA2005D1等型号。它们中的每一个放大器的效率都非常高，而且都可以在无输出滤波器情况下运行。该系列器件各有特色，它们有的带有立体声耳机驱动；有的带有立体声或单声道扬声器驱动和功率输出。因此，TPA200xDx器件可应用于任何带有音频功能（如笔记本电脑、PDA和蜂窝电话）的电池供电设备。
2芯片结构与性能参数
2．1引脚功能
　　TPA2005D1采用表面贴装15焊球MicroStar ^TMBGA封装，其引脚排列如图2所示。 各引出脚的功能说明如下：
     V_DD：电源端； GND：接地端；
    IN＋：差分放大器正极性输入端；
    IN－：差分放大器负极性输入端；
    V_O＋：BTL输出正极性端；
     V_O－：BTL输出负极性端；
    SHUTDOWN：关断控制端（低电平有效）；
　　NC：空脚。

2．2性能参数
　　TPA2005D1主要性能参数如表1所列。

3应用电路
　　TPA2005D1可在蜂窝电话、PDA等采用电池供电的便携式设备中最大限度的延长电池寿命，并产生最小热量。其典型应用电路如图3所示，从图中可见，整个电路方案的设计仅需三个外部元件。下面介绍外部元件R_I、Cs的选择原则。

 

3．1输入电阻（R_I）
　　输入电阻（R_I）主要用于设置放大器的增益，其公式为：
    Gain＝300kΩ／R_I
　　为了使TPA2005D1具有最佳性能，增益设定应该小于2。因为比较低的增益可使TPA2005D1工作在最佳状态，而比较大的输入电压通常可能会使输入端对噪声变得不敏感。所以，在输入端的电压幅度较小时，应该采用其它放大电路来先对电压进行放大，而不可能采用减小输入电阻（R_I）的方法来增加电路的增益。
　　在选择输入电阻（R_I）时，应尽量使两个电阻的阻值一致，否则可能使两个输出端的参考电压不一致，从而导致CMRR、PSRR和二次谐波等性能指标值的降低。为了使实际应用电路具有更加优秀的性能，推荐使用精度为1％或优于1％电阻器，实际上，匹配率为1％精度或优于1％的电阻排则是电阻R_I的最佳选择。
　　在设计时，输入电阻R_I应尽可能地靠近TPA2005D1，这样可以防止噪声被引入高阻抗的输入接点。
3．2去耦电容器（C_S）
　　由于TPA2005D1是一个高效的D类音频功率放大器，因此，它需要一个比较合适的电源去耦电容（C_S）来确保芯片的高效率和较低的总谐波失真（THD）。对于频率比较高的短暂尖脉冲信号和其它干扰信号，可用一个容量为1μF的陶瓷电容器并尽可能近地接在TPA2005D1的V_DD，附近以使电路工作稳定，同时也可以减少干扰信号的影响，提升D类音频功率放大器的效率。
　　为了滤除低频噪声信号，有时还应接一个大于10μF的电解电容器在TPA2005D1附近，但是，在大多数的应用中该电容是不需要的，因为TPA2005D1具有比较高的电源抑制比（PSRR）。
3．3使用注意事项
　　用TPA2005D1设计无输出滤波器的放大器时，芯片与喇叭之间的连线间距应小于200mm，否则应连接一个LC输出滤波器。

   现在市场上同类型管教兼容的单声道D类放大器有很多，如PAM8302，AX8302等，详细的产品资料请查阅：