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带四路半桥功率级的立体声D类放大器芯片STA500STA505

IT圈 admin 33浏览 0评论

2024年7月8日发(作者:祈旭尧)

维普资讯

万象元器件 

WORLD 

芾 路半锈功车级的 ・祝大卫王振海・ 

D 

STA500和STA505是意法微电子(ST)公司推出的带有四 

路由P沟道和N沟道MOSFET组成的半桥级功放芯片 这两 

种Ic还内置电压调整器、保护及控制逻辑电路,它们既可以组 

成双H一桥放大器,也能够组成单H一桥桥接负载(BTL)电 

路。STA500和STA505在负载为8Q时,分别可输出2×30W 

和2×50W的功率。 

1 

出了H一桥电路简图。 

电源电压Vcc分别经Ic的Vcc1A、Vcc1B、Vcc2A和vcc2B 

\-, 

施加到每个半桥 

36 

级高端P沟道 

MOSFET的漏 

极。STA500和 

STA505在Vcc= 

主要特点 

STA500/STA505都采用PowerS036封 

|n 

30V、负载R = 

8Q和THD= 

\ 

昌 

|n 

∽ 

装,外形及引脚排列分别如图1和图2所 

STA500 

不e 

10%下,输出功 

率分别为2× 

30W 和 2× 

STA5o0/STA505的主要特点如下:(1) 

半桥级电路额定电压/电流分别达30V/ 

3.5A和40/3.5A,电源电压(Vet)范围通 

50w。Ic脚IBIAS 

上的输入电压为 

18 19 

常分别为10—30V和10—36V,推荐选择 

3.3V,脚PWRDN 

和 脚TRI— 

叫 锄啪 m m m 吣吣 Ⅲm№ 

30V和36V;(2)DMOS输出级晶体管通态 

电阻R。 (。 )为200ml' ̄(典型值),失配率远小于5%;(3)CMOS 

兼容逻辑输 

入,输入输出 

脉宽畸变限 

STA500 15 V cclA 

ST A505 

② 

STATE上的逻辑 

1N1A lN1A 29 M 3 昌 l7 OUT1A lu 

= —

C30 

制到最小化; 

(4)热保护 

(门限温度为 

L 

3V 

[ 1 R5 ^ 

10k 

nNF1 

mnS 23 

24 

PWRDN上PWRDN 25 保护 

M 2 自

f 1。 ouTlA l 

・ GNDn 

、 yⅥ

L18 

 

=一  

一 

+ 

22/zH丰C20 lo n 

一 

C 55 

; 

0p 6 U T 品 

R63

[ 

上— 

R98

r__=L c99 

: 

一 

130。c)和告 

‰ 

I TRl-ST^TE 

鲕 

lN1B 

Vdd 

l 

FAU LT 27 与 

26 逻辑 

Y J 12 V cclB 一 

M T 

M 4 

队仆时∞ ¨¨ 

电路 M 5 皂 11 OUT1B r 1: 

20 Rlo[ ̄上C101 

470n。 

警输出及典 

型值是5A的 

短路电流限 

Clo58:n  I

WAR 

l l 。 OUT1B I l 

・, GNDlB 

L 

¨ R c 

6 

22F小 

e lon 

L19 ±C21 100n 

上 TH—WAR 28 

30 

制,并通过脚 

FAULT检测; 

Vdd 22 

V ss 33 

(5)欠电压闭 

锁(门限电压 

为7V);(6) 

当脚PWRDN 

c58 

lon 

4 

 vI ecS n 

34 【 

l器 M l7 罟 8 OUT2A l 

电压 

调节 

7 V eeZ ̄t 

C32 

Q5f i 

, 

 j 9I OUTZ^l 一 +22/ ̄I 丰C110 lon 

103 C

10 7 

C60口————一 35 

1o0n工l 

IN 2A 

cs 36 

3l 

20 

M 15 鲁 

E 

M l6 

GND2A 一 C,,1印09 R

一 

。。。

 fl 

4 V ec2B [ 20 

r 

、 

上 

R102^上C106 

/ 

[ \ 

470 

GNO—Reg 

lN 2B 

皂 3 OUT2B r3"4:一  

__J

on 

逻辑输入为 

“0”时,Ic进 

入待机模式, 

消耗电流低 

GND—Cle明 19 

32 

J I: OUT2B l l 

M 14 岛 5 GND2H 

L112 丰C111 lo 

2 啊 

GNDSUB 

2- 

1 

上 

于3mA;(7)若将脚CONFIG连接到Vdd,可以作为带双倍电流 

容量的单H一桥使用;(8)输入脚门限与脚IBIAS上的电压成 

比例,高电平和低电平输入电压分别为v /2+0.3V和v 

/2—0.3V;(9)工作温度范围为0~70℃。 

应用电路 

STA500或STA505的典型应用电路如图3所示。 

芯片中的四个半桥功率级与负载组成两个H一桥,图4示 ④ 

电子世界2002年第8期 

维普资讯

耳机放大器 

戴维德・ 

川 

LM4809是国家半导体公司推出的器件,它是一种双通道 

Ci=1/(2arfoRi);Co=1/(2arfoRL)。 

N 

仲 

音频功率放大器,在5V供电时THD+N为0.1%,负载161)时 

每通道可以驱动连续平均功率105mW(该器件是音频功率放 

大器Boomer系列的一种,其特点是最少的外围元器件及提供 

高质量的输出)。由于该器件无需自举电容或缓冲网络,因此 

C 是抑制开机“喀呖及爆裂”声的电容,此电容值越大抑 

制功能越好,一般cn取4.71xF左右。为了消除“喀呖及爆裂 

声”,所有的电 

容必须在接通 

它特别适用于便携式应用。该放大器主要应用于蜂窝电话、个 

人计算机、话筒前置放大器及PDA等。 

Vdd前放电. 

由于Co通常 

该器件工作电压为2~5.5V;静态电流为1.3mAl典型 

值)、3mA(最大值);有关闭控制(低电平有效),关闭状态时耗 

电小于2 A;在THD+N=0.1%、f=1kHz时,Vdd=5V,RL= 

容量较大,放 

电是通过内部 

20kI ̄放电的, 

放电时间较 

长,必要时可 

161)时输出功率为105mW,若R =32Q时输出功率为70roW; 

有开机“喀呖及爆裂”声抑制电路;单位增益稳定;8管脚MSOP 

封装;工作温度为一40一+85℃。 在外部与20kI ̄并联1—5kQ电阻,加速放电。 

管脚排列与功能 

LM4810的管脚排列如图1所示,各管脚功能如下:V 、 

V 为输入端;V0 、 

典型应用电路 

LM4810的典型应用电路如图3所示。输出功率大小取决 

于Vdd,在Vdd=5V时,每通道可输出70roW,若Vdd=3.3V 

时,每通道可输出30mW。该放大器输入阻抗为20kI ̄,增益为 vo 为输出端,Vdd为 

电源正端、GND为电源 

负端;SHUTDOWN为关 

① 

电压旁路电容连接端。 

闭控制端,高电平有效; 

BYpass为1/2 Vdd偏置 

RL 

3 

内部结构与外围元件功能 

LM4809的内部有两个相同的放大器,其结构与外围元件 

如图2所示。这是一个典型的单电源交流放大器,在同相端有 

Vdd 

两个90kI ̄的电阻组成分压器,使运放在没有输入信号时输出 

为1/2 Vdd,电容ci和co相应地用作输入信号和输出信号的 

耦合电容,也达到隔离直流作用。由Ri与 确定放大器的增 

益,其增益为Vo/Vi=一Rf/Ri。 

RL 

3 1 

耦合电容ci和co的值由所需的低频响应和输入阻抗Ri 

(对于ci)或负载RL(对于co)来确定。若已知要求的最低输入 

频率f0,则ci及co分别为 

高电平电压V“=1.7V,低电平电压V =0.8V。每个输入脚上 

的高电平输入电压为:v ≤V s/2+0.3V:3.3V/2+ 

0.3V:1.95V,低电平输入电压为:V ≥V【B ls/2—0.3V= 

3.3V/2—0.3V=1.35V。 

1,最低输出频率约50Hz。若不采用关闭控制,则SHUTDOWN 

端可接V- 。 ... 

工作在线性放大状态,故具有90%以上的高效率。 

如果把STA500或STA505脚CONFIG连接Vdd脚,可以 

组成单H一桥桥接负载(BTL)放大器。其中STA505组成的单 

BTL电路在Vee=36V、RL=8Q和THD=10%下,可以输出 

80W的功率。 

TR1一STATE INxA INxB O1 02 03 04 输出模式 

0 截止 截止 截止 截止 高阻抗(Hi—Z) 

1 0 0 截止 截止 导通 导通 清除(DUMP) 

1 0 1 截止 导通 导通 截止 负 

l l O 导通 截止 截止 导通 正 

1 1 1 导通 导通 截止 截止 不用 

对于图4所示的H一桥电路,输入(INxA、INxB)与输出、功 

率开关(Ql、Q2、Q3和Q4)及脚TRI—STATE相互之间的逻辑 

关系如附表所列。当Ql和Q4导通时,Q2和Q3关断;当Ql和 

Q4截止时,Q2和Q3导通。因此,通过负载的信号是交变信 

号。经过低通滤波器(LPF)滤波,进入负载的信号为模拟音频 

信号。由于放大器工作在开关状态,而不是像A类放大器那样 

45 

电子世界2002年第8期 ELECTRONICS WORLD 

2024年7月8日发(作者:祈旭尧)

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WORLD 

芾 路半锈功车级的 ・祝大卫王振海・ 

D 

STA500和STA505是意法微电子(ST)公司推出的带有四 

路由P沟道和N沟道MOSFET组成的半桥级功放芯片 这两 

种Ic还内置电压调整器、保护及控制逻辑电路,它们既可以组 

成双H一桥放大器,也能够组成单H一桥桥接负载(BTL)电 

路。STA500和STA505在负载为8Q时,分别可输出2×30W 

和2×50W的功率。 

1 

出了H一桥电路简图。 

电源电压Vcc分别经Ic的Vcc1A、Vcc1B、Vcc2A和vcc2B 

\-, 

施加到每个半桥 

36 

级高端P沟道 

MOSFET的漏 

极。STA500和 

STA505在Vcc= 

主要特点 

STA500/STA505都采用PowerS036封 

|n 

30V、负载R = 

8Q和THD= 

\ 

昌 

|n 

∽ 

装,外形及引脚排列分别如图1和图2所 

STA500 

不e 

10%下,输出功 

率分别为2× 

30W 和 2× 

STA5o0/STA505的主要特点如下:(1) 

半桥级电路额定电压/电流分别达30V/ 

3.5A和40/3.5A,电源电压(Vet)范围通 

50w。Ic脚IBIAS 

上的输入电压为 

18 19 

常分别为10—30V和10—36V,推荐选择 

3.3V,脚PWRDN 

和 脚TRI— 

叫 锄啪 m m m 吣吣 Ⅲm№ 

30V和36V;(2)DMOS输出级晶体管通态 

电阻R。 (。 )为200ml' ̄(典型值),失配率远小于5%;(3)CMOS 

兼容逻辑输 

入,输入输出 

脉宽畸变限 

STA500 15 V cclA 

ST A505 

② 

STATE上的逻辑 

1N1A lN1A 29 M 3 昌 l7 OUT1A lu 

= —

C30 

制到最小化; 

(4)热保护 

(门限温度为 

L 

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[ 1 R5 ^ 

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130。c)和告 

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26 逻辑 

Y J 12 V cclB 一 

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20 Rlo[ ̄上C101 

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警输出及典 

型值是5A的 

短路电流限 

Clo58:n  I

WAR 

l l 。 OUT1B I l 

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L 

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6 

22F小 

e lon 

L19 ±C21 100n 

上 TH—WAR 28 

30 

制,并通过脚 

FAULT检测; 

Vdd 22 

V ss 33 

(5)欠电压闭 

锁(门限电压 

为7V);(6) 

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4 

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34 【 

l器 M l7 罟 8 OUT2A l 

电压 

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, 

 j 9I OUTZ^l 一 +22/ ̄I 丰C110 lon 

103 C

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IN 2A 

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20 

M 15 鲁 

E 

M l6 

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。。。

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上 

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/ 

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470 

GNO—Reg 

lN 2B 

皂 3 OUT2B r3"4:一  

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逻辑输入为 

“0”时,Ic进 

入待机模式, 

消耗电流低 

GND—Cle明 19 

32 

J I: OUT2B l l 

M 14 岛 5 GND2H 

L112 丰C111 lo 

2 啊 

GNDSUB 

2- 

1 

上 

于3mA;(7)若将脚CONFIG连接到Vdd,可以作为带双倍电流 

容量的单H一桥使用;(8)输入脚门限与脚IBIAS上的电压成 

比例,高电平和低电平输入电压分别为v /2+0.3V和v 

/2—0.3V;(9)工作温度范围为0~70℃。 

应用电路 

STA500或STA505的典型应用电路如图3所示。 

芯片中的四个半桥功率级与负载组成两个H一桥,图4示 ④ 

电子世界2002年第8期 

维普资讯

耳机放大器 

戴维德・ 

川 

LM4809是国家半导体公司推出的器件,它是一种双通道 

Ci=1/(2arfoRi);Co=1/(2arfoRL)。 

N 

仲 

音频功率放大器,在5V供电时THD+N为0.1%,负载161)时 

每通道可以驱动连续平均功率105mW(该器件是音频功率放 

大器Boomer系列的一种,其特点是最少的外围元器件及提供 

高质量的输出)。由于该器件无需自举电容或缓冲网络,因此 

C 是抑制开机“喀呖及爆裂”声的电容,此电容值越大抑 

制功能越好,一般cn取4.71xF左右。为了消除“喀呖及爆裂 

声”,所有的电 

容必须在接通 

它特别适用于便携式应用。该放大器主要应用于蜂窝电话、个 

人计算机、话筒前置放大器及PDA等。 

Vdd前放电. 

由于Co通常 

该器件工作电压为2~5.5V;静态电流为1.3mAl典型 

值)、3mA(最大值);有关闭控制(低电平有效),关闭状态时耗 

电小于2 A;在THD+N=0.1%、f=1kHz时,Vdd=5V,RL= 

容量较大,放 

电是通过内部 

20kI ̄放电的, 

放电时间较 

长,必要时可 

161)时输出功率为105mW,若R =32Q时输出功率为70roW; 

有开机“喀呖及爆裂”声抑制电路;单位增益稳定;8管脚MSOP 

封装;工作温度为一40一+85℃。 在外部与20kI ̄并联1—5kQ电阻,加速放电。 

管脚排列与功能 

LM4810的管脚排列如图1所示,各管脚功能如下:V 、 

V 为输入端;V0 、 

典型应用电路 

LM4810的典型应用电路如图3所示。输出功率大小取决 

于Vdd,在Vdd=5V时,每通道可输出70roW,若Vdd=3.3V 

时,每通道可输出30mW。该放大器输入阻抗为20kI ̄,增益为 vo 为输出端,Vdd为 

电源正端、GND为电源 

负端;SHUTDOWN为关 

① 

电压旁路电容连接端。 

闭控制端,高电平有效; 

BYpass为1/2 Vdd偏置 

RL 

3 

内部结构与外围元件功能 

LM4809的内部有两个相同的放大器,其结构与外围元件 

如图2所示。这是一个典型的单电源交流放大器,在同相端有 

Vdd 

两个90kI ̄的电阻组成分压器,使运放在没有输入信号时输出 

为1/2 Vdd,电容ci和co相应地用作输入信号和输出信号的 

耦合电容,也达到隔离直流作用。由Ri与 确定放大器的增 

益,其增益为Vo/Vi=一Rf/Ri。 

RL 

3 1 

耦合电容ci和co的值由所需的低频响应和输入阻抗Ri 

(对于ci)或负载RL(对于co)来确定。若已知要求的最低输入 

频率f0,则ci及co分别为 

高电平电压V“=1.7V,低电平电压V =0.8V。每个输入脚上 

的高电平输入电压为:v ≤V s/2+0.3V:3.3V/2+ 

0.3V:1.95V,低电平输入电压为:V ≥V【B ls/2—0.3V= 

3.3V/2—0.3V=1.35V。 

1,最低输出频率约50Hz。若不采用关闭控制,则SHUTDOWN 

端可接V- 。 ... 

工作在线性放大状态,故具有90%以上的高效率。 

如果把STA500或STA505脚CONFIG连接Vdd脚,可以 

组成单H一桥桥接负载(BTL)放大器。其中STA505组成的单 

BTL电路在Vee=36V、RL=8Q和THD=10%下,可以输出 

80W的功率。 

TR1一STATE INxA INxB O1 02 03 04 输出模式 

0 截止 截止 截止 截止 高阻抗(Hi—Z) 

1 0 0 截止 截止 导通 导通 清除(DUMP) 

1 0 1 截止 导通 导通 截止 负 

l l O 导通 截止 截止 导通 正 

1 1 1 导通 导通 截止 截止 不用 

对于图4所示的H一桥电路,输入(INxA、INxB)与输出、功 

率开关(Ql、Q2、Q3和Q4)及脚TRI—STATE相互之间的逻辑 

关系如附表所列。当Ql和Q4导通时,Q2和Q3关断;当Ql和 

Q4截止时,Q2和Q3导通。因此,通过负载的信号是交变信 

号。经过低通滤波器(LPF)滤波,进入负载的信号为模拟音频 

信号。由于放大器工作在开关状态,而不是像A类放大器那样 

45 

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