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实例简析TPF632A运放的电源设计
2023-01-07 1090次

  源好比人体心血管系统,是系统能量的来源。在设计人员看来,电源设计很重要。一个理想的电压源是这样的:零纹波,电压不随负载、输入电压变化,效率100%。很显然,因为电源架构,器件特性的原因,理想电源是没有的。这就对电路设计人员提出了要求。

  一个不合理的电源设计,带来的可能是电路指标性能的下降,更为严重的可能是系统稳定性、可靠性的降低。电源系统的设计在原理上有遵循一些通用的规则,下面通过一个单元电路的电源系统来分析电源设计的一些注意事项。

  TPF632A是思瑞浦用于音频信号处理的音频驱动器,广泛应用在机顶盒,电视,音箱等产品中。



  图1


  集成化的设计最大的简单了电路结构。PVDD为单电源输入脚位,内置电荷泵把系统单电源转化为相应负电压。同时为电路供电。为运放工作提供了最大化的动态范围和输出幅度。并内置有防爆音(POP音)电路(UVP)。适合音频信号的处理。

  如此高集成的芯片方案是否电源的设计,对于电源的设计考虑往往离不开以下几点:


  01,外围器件选择


实例简析TPF632A运放的电源设计

  图2


  电荷泵工作于开关状态,开关频率约为330KHz。在一个开关周期内,有半个周期两个管子导通,在另外半个周期内,另外的两个管子导通。对于电容容值的选择,根据纹波,启动电流等的考虑,已提供了最为合理的参考值。对于电容材质的选择,要求X5R以上等级。这也是对于DCDC电源变换器的一个常规要求。选择不合理的材质,可能引发的是在特定工作温度条件下,电容容值大幅下降,开关电源工作性能下降或失效。


实例简析TPF632A运放的电源设计

  图3


  二、布板考虑

  布板的考虑,对于电荷泵三个电容的摆放需靠近芯片。尽 量不要使用过孔走线。这样可以最短走线路径,减小寄生 参数。一个快速开关变化的电流,可以在寄生的电感上造 成瞬时很大的电压过冲或跌落。


  三、去耦电路

  对于 PVDD 脚供电,前级来源有可能是 LDO,也有可能是 DCDC 变换器的输出电压。电压本身会携带高频噪声。对 于 DCDC 变换器这个问题更为严重。运放的 PSRR,会在高 频段速度下降。一个最优化的考虑,可以在 PVDD 供电脚 引入 RC 或 LC 的去耦网络。电路形式如下:



实例简析TPF632A运放的电源设计

  图4


  C1 电容推荐 1uF 或以上容值满足电荷泵工作的需求。L1 位置,一个简化的处理是放置电阻。考虑芯片工作会汲取 mA 级的电流。过大的电阻值会造成过大的电压降。建议 取值不要超过 10 欧姆。

  L1 位置更优考虑可以放置磁珠。磁珠重要的参数是直流 阻抗 DCR,交流阻抗,额定电流。磁珠明显优势在于直流 阻抗很低,交流呈现大阻抗。

  电源系统的设计遵循一些通用的方法和原则:

  1. 布板需优先考虑功率回路。区分功率路径和信号路 径,做好布线和地处理;

  2. 器件选型考虑各项重要参数,保证设计裕量;

  3. 高电压大电流的系统会引入安规和 EMC 的要求;

  • 实例简析TPF632A运放的电源设计
  • TPF632A是思瑞浦用于音频信号处理的音频驱动器,广泛应用在机顶盒,电视,音箱等产品中。集成化的设计最大的简单了电路结构。PVDD为单电源输入脚位,内置电荷泵把系统单电源转化为相应负电压。
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