LPA2160 内置BOOST（升压），恒定8W输出功率 AB/D切换 X类音频功率放大器 概述 特性 LPA2160 是一款内置BOOST升压模块X类音频功率放大 器,其中内置6A的MosFet的BOOST升压模块输出电压可以 达到6V 。当BOOST升压模块在6V的情况下，在THD=1%的 条件下可以为3 Ω的负载提供4.5W的恒定功率,在 TDH=10%的条件下可以为3 Ω的负载提供5.6W的恒定功 率。AB类与D类可切换模式的设计,最大限度的减少 音频子系统中功放对FM的干扰。LPA2160在单节锂 电池的供电电压范围内提供了极致的功率输出,使 得LPA2160成为便携式音箱设备特别是扩音器产品 与蓝牙音箱的最优选择。LPA2160的音频部分采用 单端输入架构和极高的PSRR有效地提高了LPA2160 对RF噪声的抑制能力。无需滤波器的PWM调制结构 及内置的BOOST升压模块,尽可能的减少了外围器 件,另外LPA2160内置了过流保护,短路保护和过热 保护,有效的保护芯片在异常的工作条件下不被损 坏。LPA2160 提供了纤小的的ESOP16 封装形式供 客户选择,其额定的工作温度范围为-40℃至85℃。 LPA2160 为微源半导体(LowpowerSemi)公司采用 独特的DMAS 系统打造的音频功率放大器产品，拥 有专业的音频分析技术，采用超宽音频带宽，快速 频率响应的放大器让音质真正的还原。 ESOP16 内置BOOST 模块，AB 类与D 类集成的特殊X 类结构 输出功率 P RL RL Po RL RL Po RL RL z z z z z z z z z 优异的"噼噗-咔嗒"(pop-noise)杂音抑制能力 工作电压范围：2.8V 到5.5V 无需滤波的Class-D 结构 最高90%的效率 高电源抑制比(PSRR)：在217Hz 下为70dB 启动时间 (260ms) 静态电流 (30mA) 低关断电流 (＜90μA) 过流保护，短路保护和过热保护 符合Rohs 标准的无铅封装 Device LPA2160 便携式蓝牙音箱 扩音器 LPA2160 – Version 1.0 Datasheet at 10% THD+N, VIN = 3.7V = 4 Ω 4.50W(BOOST 升压值为 5.8V) = 3 Ω 5.20W(BOOST 升压值为 5.8V) at 10% THD+N, VIN = 3.7V: = 3 Ω 4.30W(BOOST 升压值为5.5V) = 3 Ω 5.60W(BOOST 升压值为6.0V) at 1% THD+N, VIN = 3.7V: = 3 Ω 3.10W(BOOST 升压值为5.5V) = 3 Ω 4.50W(BOOST 升压值为6.0V) 订购信息 应用 z z z z 封装 z z May.-2014 www.lowpowersemi.com Marking LPS LPA2160 XXXX Package ESOP16 Shipping 3K/REEL Page 1 of 13 LPA2160 应用电路图 15uH/3A SS34 220uF/10V 0.1u 470uF/25V 10u 0.1u OPTION BATT SW1 15 VIN SW2 VDD 1u C8 LPA2160 3 4 10 470uF/10V Rin IN 14 Cin BY PASS Demo Board AGND 8 2 12 R2 MODE GND INPUT 0.1u VO+ 9 SPEAKER 11 0.22u 6 PGND AB FB VO- SD 1 D 7 ON EN PGND 5 13 OFF PGND 16 17 OFF ON R1 Layout 图： LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 2 of 13 LPA2160 脚位定义 2 3 4 5 6 7 8 GND EN FB VIN SW PGND SW SD LPA2160 1 PGND VO- BY PASS AGND MODE VDD IN VO+ 16 15 14 13 12 11 10 9 ESOP16 Top View 序号 符号 描述 1 GND 地 2 FB 升压反馈输入脚 3 SW 开关 4 SW 开关 5 SD 音频掉电控制引脚，高电平有效 6 BYP 模拟参考电压 7 MODE AB类/D类切换选择，低电平选择AB类模式，高电平选择D类模式 8 IN 音频输入端 9 V0+ 正相音频输出 10 VDD 功放电源 11 AGND 模拟地 12 V0- 负相音频输出 13 GND 电源地 14 GND 电源地 15 VIN 升压电源 16 EN 升压使能脚 LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 3 of 13 LPA2160 极限参数表 参数 描述 数值 单位 VIN 无信号输入时供电电源 6 V VI 输入电压 -0.3 to VDD+0.3 V TJ 结工作温度范围 -40 to 150 ℃ TSDR 引脚温度（焊接10秒） 260 ℃ TSTG 存储温度范围 -65 to 150 ℃ 描述 输入电压 环境温度范围 结温范围 2.8~5.5 -40~85 -40~125 推荐工作环境 参数 VIN TA Tj 数值 单位 V ℃ ℃ 热效应信息 参数 θJA (ESOP16) θJC 描述 封装热阻—芯片到环境热 阻 封装热阻---芯片到封装表 面热阻 数值 单位 40 ℃/W 23 ℃/W ESD 范围 ESD 范围 HBM(人体静电模式)---------------------------------------------------------------------------------------------------- ±4kV ESD 范围 MM( 机器静电模式)--------------------------------------------------------------------------------------------------- ±400V 1. 上述参数仅仅是器件工作的极限值，不建议器件的工作条件超过此极限值，否则会对器件的可靠性及寿命产生 影响，甚至造成永久性损坏。 2. PCB 板放置 LPA2160 的地方,需要有散热设计.使得 LPA2160 底部的散热片和 PCB 板的散热区域相连，并通过过孔 和地相连。 LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 4 of 13 LPA2160 电气参数（D 类模式） TA=25°C(除非特殊说明) 参数 描述 丨 Voo 丨 输出失调电 压 PSRR 电源纹波抑 制比 CMRR 共模抑制比 IDD ISD rDS(ON) F(sw) 静态电流 关断电流 源漏导通电 阻 调制频率 测试条件 VIN=0V, Av=2V/V VDD=2.5V to 6V VDD=2.5V to 5.5V,217Hz 输入管脚短接, VDD=2.5Vto5.5V VDD=5.5V,无负载,无 滤波 VDD=3.6V,无负载,无 滤波 最小 典型值 5 最大 25 单位 mV -70 dB -72 dB 5 mA 4 90 210 280 500 VDD=6V VDD=3.6V VDD=2.7V to 5.5V μA mΩ KHz 工作特性 TA=25°C, RL=4Ω(除非特殊说明) 参数 描述 测试条件 PO 输出功率 VDD=5.0V,THD=10%,f=1KHz,RL=4 Ω(AB 类) VDD=5.0V,THD=10%, f=1KHz,RL=2Ω(D 类) VDD=5.0V,THD=10%,f=1KHz,RL=4 Ω(D 类) VDD=5.0V,THD=1%, f=1KHz,RL=4Ω(AB 类) THD+N 总谐波失 VDD=5.0V,Po=3.0W, 真+噪声 f=1KHz,RL=2Ω VDD=5.0V,Po=1.0W, f=1KHz,RL=4Ω η 效率 VDD=5.0V,Po=0.6W, f=1KHz,RL=4Ω SNR 信噪比 VDD=5.0V,Po=0.5W, f=1KHz,RL=2Ω LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 最小 4.9 典型值 5 最大 5.1 4.95 5.1 5.15 3.1 3.2 3.3 3.2 3.3 3.4 www.lowpowersemi.com 0.1 单位 W % 0.09 90 % 84 dB Page 5 of 13 LPA2160 升压电气参数表 (Vin=3.6V,Vout=5V,Cin=220uF,Cout=470uF ,L=15uH) 描述 测试条件 最小值 LPA2160 典型值 Units 最大值 输入电压 2.8 5.5 V 输出电压 2.5 6 V 关断电流 VEN=VOUT=0V,VSW=5V 芯片供电电流 VFB=0.7V 反馈电压 0.588 FB引脚输入电流 VFB=1.2V 开关频率 FREQ=VCC 最大占空比 85 3 uA 150 uA 0.6 0.612 50 nA 1200 KHz 90 % 0.4 EN关断电压 1.4 EN开启电压 功率mosfet电流 Vout=3.3V LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 V V 6 导通阻抗 V A 100 www.lowpowersemi.com Page 6 of 13 LPA2160 典型特征曲线 Audio EFFICIENCY vs OUTPUT POWER EFFICIENCY vs OUTPUT POWER THD+N vs OUTPUT POWER THD+N vs OUTPUT POWER THD+N vs FREQUENCY OUTPUT POWER vs SUPPLY VOLTAGE LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 THD+N vs FREQUENCY OUTPUT POWER vs SUPPLY VOLTAGE www.lowpowersemi.com Page 7 of 13 LPA2160 OUTPUT POWER vs SUPPLY VOLTAGE PSRR vs FREQUENCY LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 OUTPUT POWER vs SUPPLY VOLTAGE CMRR vs FREQUENCY www.lowpowersemi.com Page 8 of 13 LPA2160 POWER DISSIPATION vs OUTPUT POWER SUPPLY CURRENT vs OUTPUT POWER POWER DISSIPATION vs OUTPUT POWER SUPPLY CURRENT vs OUTPUT POWER SUPPLY CURRENT vs SUPPLY VOLTAGE LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 9 of 13 LPA2160 典型特征曲线 TA=25℃（除非特殊说明） Boost Vin=3.3V Vout=5V 0mA Vin=3.3V Vout=5V 50mA Vin=3.3V Vout=5V 100mA Vin=3.3V Vout=5V 2A Efficency VS IOUTPUT LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 10 of 13 LPA2160 MODE 模式 产品特性 LPA2160 内置了 BOOST 升压模块 ,可以为 4 Ω的负载 在锂电池的电压范围内提供最高 5.0W 的连续功率,其效 率可达到 90%,并集成了 AB 类 D 类两种工作模式的音频 放大器。LPA2160 采用专有的 AERC((Adaptive Edge Rate Control)技术,在音频全带宽范围内极大地降低了 EMI 的 干扰， 对 60cm 的音频线，在 FCC 的标准下具有超过 20dB 的裕量(如下图)。 LPA2160 无需滤波器的 PWM 调制结构减少了外部元件 数目，PCB 面积和系统成本，并且简化了设计。芯片内 置了过流保护，过热保护和欠压保护功能，这些功能保 证了芯片在异常的工作条件下关断芯片，有效地保护了 芯片不被损坏，当异常条件消除后，LPA2160 有自恢复 功能可以让芯片重新工作。 效率 输出晶体管的开关工作方式决定了 LPA2160 D 类放大器 的高效率。在 D 类模式下，输出晶体管就像是一个电流 调整开关，切换过程中消耗的额外功率基本可以忽略不 计。输出级相关的功率损耗主要是由 MOSFET 导通电阻 与电源电流产生的 I R，LPA2160 的效率可达 90%。 无需滤波器 LPA2160 的 D 类模式采用无需滤波器的 PWM 调制方式， 省去了传统 D 类放大器的 LC 滤波器，提高了效率，为 便携式设备的音频子系统提供了一个更小面积，更低成 本的实现方案。 POP&CLICK 抑制 LPA2160 内置专有的时序控制电路,实现全面的 Pop & Click 抑制,可以有效地消除系统在上电,下电,Wake up 和 Shutdown 操作时可能会出现的瞬态噪声。 AB 类,D 类切换控制功能使用 MODE 管脚控制。MODE 管脚置高的时候,LPA2160 工作在 D 类的模式之下； MODE 管脚置低的时候,LPA2160 工作在 AB 类的模式之 下. Boost 电压设定 LPA2160 通过两个电阻来设定输出电压，输出电压最高 可设定为 6V , 两个电阻总和不能大于 500K，设定公式 如下： Vout=(R1/R2+1)x 0.6V 电阻与电压关系 Vout(V) R1(KΩ) 4.5 15 5 15 R2(KΩ) 97 110 C8(Pf) 22(option) 22(option) 5.5 15 122 47(option) 6 15 135 47(option) 应用信息 去耦电容（CS） LPA2160是一款高性能的AB类/Ｄ类集成的音频放大器， 电源端需要加适当的电源供电去耦电容来确保其高效率 和最佳的总谐波失真。同时为得到良好的高频瞬态性能， 希望电容的ESR值要尽量的小,一般选择典型值为1uF的 电容旁路到地。去耦电容在布局上应该尽可能的靠近芯 片的VDD放置。把去耦电容放在与LPA2160较近的地方 对于提高LPA2160的效率非常重要。因为器件和电容间 的任何电阻或自感都会导致效率的降低。如果希望更好 的滤掉低频噪音，则需要根据具体应用添加一个10uF或 者更大的去耦电容。 磁珠和电容 LPA2160 在没有磁珠和电容的情况下,对于 60cm 的音频 线，仍可满足 FCC 标准的要求。在输出音频线过长或器 件布局靠近 EMI 敏感设备时，建议使用磁珠，电容。磁 珠和电容要尽量靠近 LPA2160 放置,如下图所示。 保护电路 LPA2160 在应用的过程中,当芯片发生输出管脚和电源 或地短路，或者输出之间的短路故障时,过流保护电路会 关断芯片以防止芯片被损坏。短路故障消除后,LPA2160 自动恢复工作。当芯片温度过高时,芯片也会被关断。温 度下降后,LPA2160 可以继续正常工作。当电源电压过低 时,芯片也将被关断,电源电压恢复后,芯片会再次启动。 LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 11 of 13 LPA2160 输入电阻(Rin ) 通过设定输入电阻可以设定系统的放大倍数，如下式： 161KΩ±10% V Gain Gain Rin 161KΩ±10% Rin V V V D类模式 AB类模式 两个输入电阻之间的良好匹配对提升芯片 PSRR,CMRR 以及 THD 等性能都有帮助，因此要求使用精度为 1%的 电阻。PCB 布局时，电阻应紧靠 LPA2160 放置，可以防 止噪声从高阻结点的引入。 输入电容(Cin ) 输入电阻和输入电容之间构成了一个高通滤波器，其截 止频率如下式： Layout 信息 LPA2160 为内置 Boost 升压的音频功放芯片，在 PCB Layout 上需要特别注意以下事项： 1.升压部分注意 FB 走线要靠近 IC 的 FB 脚并远离电感， 走线尽可能短，且电阻取样要接在输出滤波电容后面; 2.供电电源与地的走线一定要按电流流向走线，模拟地 与电源地，数字地采取单点结合以保证不会信号串扰， 各地之间最好串一个磁珠，以保证信号的不会相互串扰。 3.要注意升压电感的 DC 电流≥3A 才保证效率最高，且 不进入磁饱和状态。 4.输出接喇叭的走线尽量短而宽，保证功率不损耗与发 出干扰信号。 5.VDD 纹波不能太大，建议加上电解滤波电容 470uF 以 上的电容并一个 0.1u 以保证音频信号干净，不受电源干 扰。 6.IC 下面要求加散焊盘且接地以保证 IC 的效率与正常 散热。 7.如要求过安规，功放输出端要求加上 LC 滤波器。 输入电容的值非常重要，一般认为它直接影响着电路的 低频性能。无线电话中的喇叭对于低频信号通常不能很 好的响应，可以在应用中选取比较大的 fc 以滤除 217HZ 噪声引入的干扰。电容之间良好的匹配对提升芯片的整 体性能和 Pop & Click 的抑制都有帮助,因此要求选取精 度为 10%或者更小的电容. 应用中可以选用较小的 Cin 电容以滤除从输入端耦合进 入的 217Hz 噪声。两个输入电容之间良好的匹配对提升 芯片整体性能及噼噗咔嗒声抑制都有帮助。 肖特基二极管以及电感造型 BOOST 工作需要使用肖特基二极管，建议使用耐压 30V，最大平均电流能够达到 3A 以上的肖特基二极管。 BOOST 需要电感，电感的选值要对性能综合考虑，电感 值越大，电感电流纹波越小，同时意味着越小的电压纹 波（一定的输出电容） 。电感值越大，可以传输的负载能 量也越大，因为电感在每个开关周期里电感储存的能量 为： 2 E=L/2*(Ip) Ip 为电感峰值电流。电感的饱和电流需要足够高，防止 在电流峰值时饱和，选择合适的磁芯类型以减少开关损 耗，DCR 也要足够小。考虑稳定性与功放纹波要求，电 感选值至少为 10uH,如果电感值≥15uH，输出电容至少 为 470uF. LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 12 of 13 LPA2160 封装信息 ESOP16 LPA2160 – Version 1.0 Datasheet May.-2014 www.lowpowersemi.com Page 13 of 13