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将音频功率放大器输出至其他器件的注意事项

导读: 我们可能在设计时将多个音频功率放大器连接至一个输出电路,以复用不同源,或者连接一个外部放大器来延长电池使用时间。此外,我们还可能会将一个放大器输出无意中连接至另一个放大器输出或者电源。

  我们可能在设计时将多个音频功率放大器连接至一个输出电路,以复用不同源,或者连接一个外部放大器来延长电池使用时间。此外,我们还可能会将一个放大器输出无意中连接至另一个放大器输出或者电源。所有这些连接都会迫使APA输出电压异常,从而损坏APA。要避免此类损坏必须注意一些限制因素,而本文对这些限制的原因进行了解释说明。

  无论APA是开启还是关闭都会发生这种损坏现象。APA开启时,大多数APA的输出都受到短路保护 (SCP) 电路或过流保护 (OCP) 电路的保护,但是APA可承受的电压范围仍然相同。一般而言,强制进入APA输出的电压必须作如下限定以避免出现APA损坏:

  不应强制APA输出超出APA正电源电压(VDD或VCC)0.3V以上,或其负电源电压(基准电压或VSS)-0.3V以下。

  不得强制APA输出超过APA产品说明书额定电源电压的绝对最大值。

  APA如何响应强制进入其输出的电压

  关闭时,APA输出有不同的电阻,范围从几欧姆到高阻抗时的数千欧姆。如果连接至APA输出的外部音频源可以驱动这种电阻,则其会推动APA输出的电压。

  开启状态时,大多数AB类器件都有SCP持续电流限制。这种APA将其输出保持在计划输出电压水平,直到其被另一个源强制进入SCP或OCP。之后,它继续吸取其限流,但其输出电压受到另一个源的控制。如果APA继续吸取其限流,则它可能会过热,并且会转入热关闭。它的输出电压完全受另一个源控制。APA充分冷却后,它会重新开启,只要不断开外部源连接,这一循环就不会停止。

  典型的D类APA将其输出保持在计划输出电压水平,直到它被强制进入SCP或OCP为止。那么,只要出现一定的电压限制它便关闭,其输出电压受到另一个源的控制,且没有吸取较大的电流。逐周期OCP的D类APA一般会表现如一个持续电流限制器,直到其关闭为止。

  损坏发生的方式

  如果在关闭时另一个源连接至一个APA输出,则它会强制APA输出跟随其电压。如果APA为开启状态,且另一个源可为强制APA进入SCP或OCP提供足够的电流,则另一个源会强制APA输出跟随其电压。可以有几种不同的损坏方式。

  正向偏置主体二极管

  单电源APA在正电源(通常称作VDD或VCC)和基准电压之间运行。输出器件为一些带主体二极管的FET,其在正常运行中为反向偏置。如果这些二极管中的一个变为正向偏置并且携带过大电流,则正常运行中为反向偏置的主体二极管(请参见图1)就会被损坏。单电源APA被强制超出VDD(或VCC)以上0.3V或者基准电压以下 0.3V时,就会出现这种情况。

  

  图1 正向偏置主体二极管的电流传导

  

  图2 推动APA电源电压超出其限制

  TI DirectPath™运行在正电源(通常称作VDD)和负轨(通常称作VSS,一般产生自开关电路VDD)之间,VSS的量级一般低于 VDD 的量级。一些DirectPath APA将主VDD调节至更低电平,得到其输出HPVDD,并自HPVDD产生一个负轨HPVSS来控制最大输出功率。如果DirectPath APA的输出被强制超出VDD/HPVDD以上0.3V或者VSS/HPVSS以下-0.3V,其中一个主体二极管可能会变为正向偏置并携带过大电流,从而损坏该二极管。

  电源过电压

  即使外部源电流不损坏主体二极管,但它们可能会流至VDD/HPVDD或VSS/HPVSS(请参见图2)。VDD/HPVDD和VSS/HPVSS一般只获取电流,因此二极管电流可能会使电源电压超出其绝对最大额定值,并因此可能会损坏APA和/或电源组件。

  表1或许会有助于理解各种DirectPath APA的不同电源。通过将其产品说明书资料同该表进行对比,我们可以确定此处未涉及器件的电源。电源标识可能会与表中所示标识不同。

  

  表1 APA器件电源电压限制对比

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