1 引言
便攜音頻應(yīng)用中存在一個共同問題,，即揚聲器放大器的供電電壓有限。這些音頻系統(tǒng)通常采用鋰離子(Li+)電池供電,，輸出額定值為3．7 V,。雖然3．7 V電源足以保證系統(tǒng)的大多數(shù)元件正常工作，但是,為了提供令人滿意的聲壓,揚聲器放大器需要更高的供電電壓,。因此,，大多數(shù)揚聲器放大器的功率級都采用橋接負載配置，以便在揚聲器上產(chǎn)生2倍的電源電壓,。
多數(shù)情況下使揚聲器電源電壓加倍就足以滿足要求,，但有些應(yīng)用需要更大的輸出功率。例如：壓電揚聲器(需要較高的電壓驅(qū)動)或需要較高聲壓的系統(tǒng)(例如GPS設(shè)備),。針對這些音頻應(yīng)用的需求,，唯一的解決方案是提升電源電壓,通常需要一個單獨的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器,從而增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。
G類放大器MAX9730和MAX9788利用電荷泵提升電源電壓,，以解決電源電壓問題,。MAX9730適用傳統(tǒng)的動圈揚聲器，而MAX9788適用于陶瓷揚聲器,。
2 創(chuàng)新的電荷泵
與標準的5 V放大器相比,MAX9730和MAX9788使用電荷泵使輸出電平加倍,。電荷泵完全集成在放大器內(nèi)部,僅需兩只外部電容,可采用0603微型表面貼封裝的電容。集成電荷泵產(chǎn)生幅值與電源電壓相等的負電壓,使供電電壓加倍,最終獲得加倍的輸出擺幅,。
與DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器不同,，電荷泵具有較大的輸出阻抗，帶負載時會導(dǎo)致負電源跌落,。MAX9730和MAX9788能夠確保電荷泵的輸出阻抗足夠低,，以提供足夠的輸出功率。傳統(tǒng)放大器采用3．7 V供電時,可以向8 Ω負載提供700 mW的驅(qū)動功率,，而MAX9730在同等條件下可以提供1．3 W輸出驅(qū)動功率,。
3 獨特的G類技術(shù)
由于MAX9730和MAX9788用10 V放大器替代便攜設(shè)備中常見的5 V放大器,保持高效率就成為延長電池壽命的關(guān)鍵。雖然D類技術(shù)具有高效率并常用于便攜設(shè)備,，但它不符合陶瓷揚聲器的驅(qū)動要求,。設(shè)計挑戰(zhàn)非常明確——陶瓷揚聲器需要其他驅(qū)動技術(shù)。因此，G類放大器,，一種并不知名的放大器技術(shù),，由于其完美的適應(yīng)性被推向市場。
G類放大器的工作原理類似于AB類放大器,區(qū)別在于G類放大器是多路供電電壓,而非一路固定電壓,。隨著輸入信號幅度的變化,G類架構(gòu)自動選擇合適電源,，從而使輸出晶體管的壓降最低,大大提高效率。G類放大器通常由兩路正電源供電,高電源用于輸出較高電平,，低電源用于輸出低電平,。
G類放大器MAX9730和MAX9788則以獨特的方式利用G類技術(shù),它們由電荷泵產(chǎn)生負壓，而非高,、低正電源,。當放大器產(chǎn)生較小的輸出信號時，放大器由電池電壓和地作為供電電源,。這種模式下,，器件的工作方式與常見的5 V AB類放大器(圖1a)類似。當輸出信號超出電源電壓時,，放大器選擇電池電壓和負電荷泵輸出供電(圖1b),。由此，G類放大器的輸出信號遠遠高于傳統(tǒng)放大器的信號,。
MAX9730和MAX9788可以確保在兩電源之間切換不會產(chǎn)生音頻雜音,。當輸出信號達到VCC和GND供電所允許的極限時，負電源被自動連接至輸出級,。這樣,，輸出信號不會在負擺幅側(cè)出現(xiàn)削頂，仍箝位于其正擺幅,。為了校正這一點,，放大器給負極性輸出增加額外的校正信號，如圖2所示,。分別觀察正,、負輸出時，正半周波形被明顯削頂,，而負半周存在明顯失真,。盡管這些信號出現(xiàn)了嚴重的失真，但卻被嚴格控制,，充分利用了該架構(gòu)的優(yōu)勢,。施加到負載上的實際輸出信號沒有失真。
4 結(jié)束語
將G類技術(shù)與負壓電荷泵相結(jié)合,，MAX9730和MAX9788可為音頻設(shè)計所存在的共同問題提供了有效解決方案,。大多數(shù)內(nèi)部提供升壓的放大器都需要大尺寸電感,，而MAX9730和MAX9788只需使用兩只小尺寸電容即可，有助于節(jié)省PCB空間和成本,。MAX9730和MAX9788利用高效G類架構(gòu)降低電流消耗，并改進現(xiàn)有設(shè)計,。