BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 概要 特性 z z 专业的防破音（Non-Clip）功能: 采用特有的平 BL6331 是一种输出功率可达 3W 的单声道防破音 D 滑增益调整技术，确保声音大而不破。最大无 类音频功率放大器芯片。该芯片内部植入了特有的“平 破音限幅功率高达 800mW(VDD=4.2v, RL=8 滑增益调整技术”，通过 CTRL 电平可选择 NC1、NC2 两 Ω，NC1 模式) 种防破音模式，启动恢复时间可选，保证热辣舒缓的音 乐都有较好的 Non-Clip 效果。 根据应用环境和音质需求，三种工作模式可选 BL6331 采用小尺寸的 CSP-9 封装，且采用了无需 NC1、NC2、NC_OFF z z 滤波器的调制 结构，有效减 小了外围器件 的数目和 高输出功率（NC_OFF 模式） 3W（VDD=5.0V, RL=4Ω, THD+N=10%） PCB 板的面积，可显著降低系统成本。特别适合于音 0.82W（VDD=3.6V, RL=8Ω, THD+N=10%） 质要求高、应用面积小的便携式小功率音响领域。 低 THD+N (0.06% @ VDD = 3.6V, RL=8Ω, PO=0.4W, 1kHZ) 宽电压工作范围：2.5V-5.5V z 高效率（88%@RL=8Ω,Po=0.4W） z 良好的 Pop-Click 抑制能力 z 高 PSRR：-75dB (217HZ) z 过流、过温、欠压全方位保护 z Operation Temperature Range: -40℃ to 85℃ z C1 1.0uF 音频信号输入 z 典型应用图 CTRL1 小尺寸的 CSP-9 封装 CTRL2 Rctrl1 Rctrl2 CIN VDD IN+ 33nF 33nF VO+ IN- BL6331 CIN CTRL Cctrl 0.1uF VOVREF AGND 应用 PGND Rctrl3 C2 1.0uF z 手机 z MP3/PDA z GPS z 各种小功率音频设备 引脚定义 提示:CTRL是模拟输入信号，具体设置后面详述。 引脚分布图 A B C 1 2 3 IN+ VDD VO+ GND IN- VREF PGND CTRL VO- top view http://www.belling.com.cn -1- 管脚 名称 描述 A1 IN+ 正向音频输入端 A2 VDD 电源正端 A3 VO+ BTL 正向输出端 B1 AGND 模拟地端 B2 VREF 外接旁路电容 B3 PGND 功率地端 C1 IN- 反向音频输入端 C2 CTRL 工作模式控制端 C3 VO- BTL 反向输出端 Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 功能框图 功能描述及外围器件选择 1、 D 类放大器部分 BL6331 是一种输出功率可达 3W 的单声道无破音 D 类音频功率放大器芯片。该放大器主要应用在便携 式移动设备和小功率音响领域。在放大器部分采用模拟输入、PWM 输出，无需滤波器的调制结构，外 围器件的要求很少。 主要有：VREF 端需外接旁路电容，VREF 实际上是 VDD/2 的系统共模电平。外接电容大小要求 1uF. VDD 电源端也可加入 1uF 的接地电容，以减小电源扰动对输出的影响。 该放大器即可以放大差分信号也可以放大单端音频信号，IN+和 IN-端要求外接隔直电容。其连接如图 所示： 差分输入 Zout 单端输入 CIN CIN Zout IN+ <600ohm 33nF 33nF BL6331 IN- 前级电路 <600ohm 前级电路 CIN IN+ 33nF 33nF BL6331 IN- CIN 需要注意的是：为保证较小的 POP-CLICK 噪声，建议先启动前级电路以建立直流工作点，然后再取 消 BL6331 的 SHUTDOWN 状态。建立直流工作点的延时取决于 CIN、前级阻抗和电源。通常情况 下，建议 CIN 最小取值 33nF, 也可视情况增大至不超过 1uF。 2、 防破音部分 防破音（NC）功能采用的是专业音响系统中的压缩/限幅技术。采用本公司特有的“平滑增益调 整技术”，当声音产生削顶和截底失真时，系统自动调整整个环路的增益，且可根据失真程度实现增 益的连续平缓变化，不同于其他芯片传统的ALC和AGC调制技术，确保声音大而不破。最大不失真限 http://www.belling.com.cn -2- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 幅功率高达 800mW(VDD=4.2v, RL=8Ω)。在调整过程中，根据调整速度和效果有门限阈值、启动时间 和释放时间等重要参数。 1、门限阈值：启动防破音（NC）功能的失真阈值大小，就是系统所允许的最大不失真 （THD+N=0.5%）输出幅度。 2、启动时间：从检测的信号超过失真阈值后，到压缩功能全部展开的时间。启动时间很大程度上取 决于被处理声音信号的种类和希望得到的特点：短的启动时间通常使声音“圆润”，很快就可以使声 音进入完全的压缩状态；长的启动时间可以较好地反映悠长、缓慢变化的信号。典型的启动时间范围 是1ms～100ms。 3、释放时间：与启动时间相反，释放时间是检测信号低于阈值电压时，压缩功能完全释放的时间。 与启动时间一样，释放时间的选择也取决于被处理声音信号的种类和希望得到的特点：短的释放时间 可以很好地响应快速变化的声音信号，比如急促的枪炮声和尖锐短暂的报警声；长的释放时间会使声 音平滑，柔和。典型的释放时间范围是20ms～5s。 下面是不同参数设定情况下的时序特点示意图： BL6331 通过 CTRL 电平可选择 NC1、NC2 两种防破音模式，启动释放时间可选，保证你热辣舒缓的音 乐都有较好的 Non-Clip 效果。 CTRL 的引角设置 BB or MCU CTRL1 Rctrl1 CTRL CTRL2 Rctrl2 C ctrl R ctrl3 0.1uF BL6331 BB or MCU CTRL 设置图一 CTRL R ctrl CTRL 10Kohm Cctrl 0.1uF BL6331 CTRL 设置图二 左上的图一可选择四种模式:NC1、NC2、NC_OFF 和 SHUTDOWN。右上图二只有两种工作模式: NC1 和 SHUDOWN, 在图二中，当 BB 或 MCU 输出高电平时，BL6331 工作于 NC1 模式；当 BB 或 MCU 输出低电平 时，BL6331 工作于 shutdown 模式。 而对于图一的连接，BB 或 MCU 输出两个逻辑电平 CTRL1 和 CTRL2，可通过这两个逻辑电平选择四种 模式:NC1、NC2、NC_OFF 和 SHUTDOWN，具体的对照表如下： http://www.belling.com.cn -3- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 CTRL1 CTRL2 工作模式 H H NC1 模式 H GND NC2 模式 GND H NC_OFF 模式 GND GND SHUTDOWN 模式 对于图一，针对BB或MCU输出的高电平的电压值不同，CTRL外围电阻的选择也应该匹配以保证系统 能够进入正确的工作模式，电阻Rctrl1、Rctrl2、Rctrl3 的阻值偏差要求在1%以内。CTRL引脚连接 到地的旁路电容Cctrl（0.1μF）可以防止噪声干扰，实现稳定电平的作用。其具体电阻值如下表: BB 或 MCU 输出的 1.8V 2.6V 3.0V 3.3V 5.0V Rctrl1 27kΩ 33KΩ 33KΩ 33KΩ 56KΩ Rctrl2 56KΩ 68KΩ 68KΩ 68KΩ 120KΩ Rctrl3 82KΩ 27KΩ 22KΩ 18KΩ 15KΩ 高电平的电压值 工作模式切换 当CTRL 引脚电平被设置为“L”（GND）时，芯片处于SHUTDOWN 模式。当芯片上电或唤 醒操作时，必须先进入NC1 模式（CTRL1 及CTRL2都设置为“H”）。芯片唤醒后，通过 CTRL1 及CTRL2 的电平设置，芯片可以在NC1、NC2 及NC_OFF 三种模式间任意切换。当芯 片掉电或关断后，必须要经过TSD 的时间间隔，才能够再次进行上电或唤醒操作。BL6331工 作模式切换时序如下图所示。 BL6331 工作模式切换图 http://www.belling.com.cn -4- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 测试电路 Ci VO+ IN+ Signal input from measurement 30KHz LPF 33nF Vin Ci BL6331 IN- Output VO to measurement VO- 33nF Ctrl signal VREF CTRL GND PGND VDD 0.1uF C1 1uF C2 Power + Supply 1uF - BL6331 测试电路图 VO+ 100 47nF VO VO- 100 47nF 30kHz LPF 30-kHz LPF for BL6331 test Notes: 1>. CS 必须尽量靠近器件 VDD/GND 管脚。 2>. 即使仪器有内置滤波器，也请在测试时加入 30-kHz LPF。 http://www.belling.com.cn -5- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 绝对最大额定值 参数 电源电压范围 输入信号范围（IN+,IN-,CTRL） 允许耗散功率 (Ta=25℃) 允许耗散功率 (Ta=85℃) 结温 存储温度 符号 VDD VIN PD25 PD85 TJMAX TSTG 最小值 -0.3 Vss-0.3 -50 最大值 6.0 VDD+0.3 1.67 0.67 125 125 单位 V V W W ℃ ℃ 如果器件工作条件超过上述各项极限值，可能对器件造成永久性损坏。上述参数仅仅是工作条件的极 限值，不建议器件工作在推荐条件以外的情况。器件长时间工作在极限工作条件下，其可靠性及寿命 可能受到影响。 推荐工作条件 参数 电源电压 输入信号范围（IN+,IN-,CTRL） 工作环境温度 扬声器阻抗 符号 VDD VIN TA RL 最小值 2.5 0 -40 4 典型值 3.6 最大值 5.5 VDD 85 单位 V V ℃ Ω 电气参数 参数 放大器参数 输出功率（NC_OFF） 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 总谐波失真+噪声 (BW:20kHz) 信噪比 (BW:20kHz A-Filter) 电源抑制比 效率 RL=4Ω, VDD=5V f=lkHz, RL=8Ω,VDD=3.6V THD+N=10% RL=4Ω, Po=0.65W, f=lkHz THD+N RL=8Ω, Po=0.4W, f=lkHz 3.0 0.82 0.06 0.06 W W % % SNR PSRR η 输出失调电压 调制频率 Vos FSW 84 -75 88 80 ±5 500 dB dB % % mV KHz 增益 AV 18 dB 静态电流 IDD VDD=3.6V,无输入，无负载 2.0 mA SHUTDOWN 电流 ISD CTRL=0 0.1 uA Po 输入阻抗 Av=18dB 217Hz RL=8Ω, Po=0.6W RL=8Ω, Po=0.15W VDD=2.5V to 5.5V ZI 28.6 kΩ 防破音参数 防破音最大衰减增益 Aa NC1 模式 CTRL 电压值 VNC1 http://www.belling.com.cn -10 1.20 -6- dB VDD Total 12 Pages V BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 NC2 模式 CTRL 电压值 VNC2 0.8 1.1 V NC_OFF 模式 CTRL 电压值 VNC_OFF 0.36 0.68 V SHUTDOWN 模式 CTRL 电压值 NC1 启动时间 VSD 0 0.14 V tAT1 VDD=3.6V,g=lOdB 50 ms NC1 释放时间 tRL1 VDD=3.6V,g=10dB 2.0 s NC2 启动时间 tAT2 VDD=3.6V,g=10dB 14 ms NC2 释放时间 tRL2 VDD=3.6V,g=10dB 1.0 s 模式切换唤醒时间 tWK SHUTDOWN 时间 TSD 模式设定时间 ( 除 SHUTDOWN 外) tMOD 6 ms Ta(Min.)=-20℃ 50 ms Ta(Min.)=-30℃ 80 ms 0.1 ms 订购信息 产品型号 器件标示 封装形式 发货形式 BL6331CP 6331 CSP9 3000 / tape & reel 典型特性曲线 Audio Precision +20 +15 d B +10 +5 +0 100m 200m 300m 400m 500m 600m 700m 900m 1 Vrms Sweep Trace Color Line Style Thick Data Axis Comment 1 2 3 4 1 1 1 1 Cyan Green Yellow Red Solid Solid Solid Solid 1 1 1 1 Analyzer.Ratio B Analyzer.Ratio B Analyzer.Ratio B Analyzer.Ratio B Left Left Left Left 8ohm_mode1 no load_mode1 8ohm_mode2 no load_mode2 Figure 1 GAIN VS Input Voltage @NC1(mode1)\NC2(mode2) VDD=3.6V RL=8ohm http://www.belling.com.cn -7- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 Audio Precision (3.6v 8ohm) 20 5 1 % 0.1 0.01 0.001 0.0001 100m 200m 300m 400m 500m 600m 800m 1 Vrms Sweep Trace Color Line Style Thick Data Axis Comment 1 2 3 1 1 1 Cyan Green Yellow Solid Solid Solid 1 1 1 Analyzer.THD+N Ratio B Analyzer.THD+N Ratio B Analyzer.THD+N Ratio B Left Left Left mode2 mode1_1 mode1_2 Figure 2 THDN VS Input Voltage @ NC1(mode1)\NC2(mode2) VDD=3.6V RL=8ohm Figure 3 THND VS PO @NC1 VDD=4.2V RL=8ohm http://www.belling.com.cn -8- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 Figure 4 THND VS Frequency @NC_OFF RL=4ohm Figure 5 http://www.belling.com.cn THND VS Frequency @NC_OFF RL=8ohm -9- Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 Figure 6 PSRR VS Frequency @NC_OFF RL=4ohm Figure 7 PSRR VS Frequency @NC_OFF RL=8ohm http://www.belling.com.cn - 10 - Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 VDD vs Maximum output 4500 Maximum output(mW) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 PO NC_OFF PO_NC1 500 0 2.5 3 3.5 4 VDD(V) 4.5 5 5.5 Figure 8 Maximum output VS VDD @ RL=4ohm Efficiency vs Po 1 0.9 Efficiency % 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 Vdd=5V Vdd=2.5 0.1 0 0 0.02 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.2 Po Figure 9 Efficiency VS Po @ RL=8ohm http://www.belling.com.cn - 11 - Total 12 Pages BL6331—防破音、3W 单声道 D 类音频功率放大器 封装尺寸 CSP9 9 Bump WLCSP Dimensions (mm) REF A1 A2 A3 D D1 E E1 b ccc http://www.belling.com.cn - 12 - MIN 0.215 0.355 0.020 1.485 1.485 0.300 TYP MAX 0.235 0.255 0.380 0.405 0.035 0.050 1.500 1.515 0.500 1.500 1.515 0.500 0.320 0.340 0.080 Total 12 Pages