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特征描述
LM3886是一款高性能音频电源238226;68W,VCC输出功率为4Ω=可连续输出68W±28V的放大器4Ω负载和38W到8Ω的平均功率
38W连续平均输出功率,从20Hz到20kHz,在VCC=0.1%THD+N时为8Ω。8伏LM3886的性能,利用其自身
在VCC下,50W连续平均输出功率为8Ω=峰值瞬时温度(°Ke)(尖峰)±35V保护电路,将其归为离散级以上
135W瞬时峰值输出功率和混合放大器,功能动态保护安全操作区(SOA)。尖峰保护是指这些部分的信噪比≥92dB在输出端完全保护
输入静音功能过压、欠压、过载,包括短路
对地短路或对电源短路、热失控和瞬时的输出保护通过内部限流温度峰值到达电源。电路LM3886保持良好的信噪比
输出过电压保护,抗比大于92dB,具有典型的低噪声2.0μV感应负载地板的瞬态。它显示出极低的THD+N额定输出值为0.03%进入额定
电源欠压保护,不允许在音频频谱上加载,当| VEE |+| VCC |≤与IMD(SMPTE)典型额定值为12V的线性关系,因此消除了0.004%的开和关。
11引线至-220封装
宽电源范围20V-94V
应用
组件立体声
小巧的立体声
自供电扬声器
环绕声放大器
高端立体声电视
取决于特定设计要求的可选组件。参见外部部件说明组件功能描述。
初步:请致电您当地的德州仪器销售代表或经销商以获取可用性
(1) LM3886T封装TA11B是一个非隔离封装,当LM3886仅使用热化合物直接安装到散热器上。如果除热化合物外还使用云母垫圈,θCS(case-to-sink)增加,但散热器将与V负极隔离。
这些设备具有有限的内置ESD保护。导线应短接在一起,或将装置放置在导电泡沫中在储存或搬运过程中,防止静电对MOS栅极造成损坏。
(1) 除非另有规定,否则所有电压都是相对于接地引脚(引脚7)测量的。
(2) 绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。运行额定值表示设备的功能。电气特性状态特殊试验条件下的直流和交流电气规范特定性能限制。这假设设备在工作额定值范围内。典型值很好地表明设备性能。
(3) 如果需要军用/航空专用设备,请联系德州仪器销售办公室/经销商以获取可用性和规格。
(4) 差分输入电压绝对最大额定值基于电源电压V+=+40V和V-=-40V。
(5) 对于在高于25°C的外壳温度下运行的设备,必须根据150°C的最高结温和热阻θJC=1.0°C/W(连接至外壳)。参见图50中热处理下的应用信息注意事项。
(6) 人体模型,100 pF通过1.5 kΩ电阻放电。
(7) 工作结最高温度为150°C,但瞬时安全工作区温度为250°C。
(1) 除非另有规定,否则所有电压都是相对于接地引脚(引脚7)测量的。
(2) 绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。运行额定值表示设备的功能。电气特性状态特殊试验条件下的直流和交流电气规范特定性能限制。这假设设备在工作额定值范围内。典型值很好地表明设备性能。
(3) 工作电压高达84V,但是,如果考虑到适当的热因素,尖峰保护电路可能会产生失真没有考虑在内。有关更多信息,请参阅热因素。(见图5)
电气特性(1)(2)
以下规范适用于V+=+28V,V=-28V,IMUTE=-0.5mA,RL=4O,除非另有规定。限制适用于TA=25oC。
(1) 除非另有规定,否则所有电压都是相对于接地引脚(引脚7)测量的。
(2) 绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。运行额定值表示设备的功能。电气特性状态特殊试验条件下的直流和交流电气规范特定性能限制。这假设设备在工作额定值范围内。典型值很好地表明设备性能。
(3) 典型值在25℃下测量,代表参数范数。
(4) 限制指定为AOQL(平均传出质量级别)。
(5) 为了使欠压保护电路失效,V-的引脚必须至少有-9V的接地参考电压。
(6) 交流电气测试;参见测试电路2-交流电气测试电路。
(7) 反馈补偿网络限制了闭环响应的带宽,因此由于高频滚转。没有反馈补偿,回转率通常更大。
(8) 直流电测试;参见测试电路1-直流电测试电路。
(9) 输出电压是电源电压减去削波电压。参见典型性能特性图14。
一般特征
静音功能:LM3886的静音功能允许用户通过从装置的引脚8引出小于0.5毫安的电流。如典型的根据负电源电压选择电阻RM的应用电路与开关结合使用。开关(打开时)切断从触针8到V负极的电流,因此将LM3886置于静音模式。参见典型性能中的图44和图45引脚8每电流衰减值的特性。电阻RM由以下方程式:
欠压保护:当系统通电时,欠压保护电路允许电源在打开LM3886之前,电源和相应的盖子将接近其全部值这样就不会出现直流输出峰值。关闭后,LM3886的输出在断电时不会发生瞬变的电源。过电压保护:LM3886包含过电压保护电路,将输出电流限制在约11Apeak,同时提供电压钳位,但不通过内部钳位二极管。箝位效应是完全相同的,然而,输出晶体管被设计为工作交替地通过下沉大电流尖峰。尖峰保护:LM3886受到电源瞬时峰值温度应力的保护晶体管阵列。典型性能特性中的图4显示了设备操作区域,其中尖峰保护电路未启用。SOA图右侧的波形举例说明动态保护在启用时将如何导致波形失真。热保护:LM3886有一个复杂的热保护方案来防止长期的热对设备施加压力。当模具温度达到165°C时,LM3886关闭。它开始了当模具温度降至约155°C时再次运行,但如果温度再次开始在165°C下再次上升、关闭。因此允许设备加热到相对较高的温度温度如果故障是暂时的,但持续的故障将导致设备在施密特触发方式介于165°C和155°C的热停堆温度限值之间通过热循环大大降低了对集成电路施加的应力,从而提高了其在持续故障条件。由于模具温度直接取决于散热器,因此散热器应选择为在热考虑中讨论,以便在正常操作。在系统的成本和空间限制范围内尽可能使用最好的散热器将提高任何功率半导体器件的长期可靠性。
热因素
散热
为大功率音频放大器选择散热片完全是为了使模具温度保持在一个水平使热保护电路在正常情况下不工作。散热器应该是选择在给定电源电压和额定负载下耗散最大IC功率。当高功率脉冲持续时间超过100毫秒时,如果没有使用散热器。因此,在包装底部中心测量的外壳温度是取决于散热器的设计和IC到散热器的安装。为您的音频放大器应用请参阅确定正确的散热器。由于半导体制造商无法控制在特定放大器设计中使用哪种散热片,我们只能通知系统设计者确定热量所需的参数和方法下沉。考虑到这一点,系统设计者必须选择他的电源电压、额定负载、期望输出功率水平,了解设备周围的环境温度。这些参数除了知道集成电路的最高结温和热阻,
作为对系统设计器的一个好处,我们提供了图34,用于典型性能中的各种负载特性,给出特定放大器所需最大热阻的精确数字设计。此数据基于θJC=1°C/W和θCS=0.2°C/W。我们还提供了有关散热器的部分θCS可以是不同值的任何音频放大器设计的确定。值得注意的是在消散集成电路内最大功率的背后,是为器件提供低对流阻力热传递,如散热器。因此,系统设计人员有必要保守散热器计算。通常,散热器的热阻越低,功率越大可能会消散。当然,这是由系统的成本和规模要求决定的。对流冷却散热器可在商业上买到,其额定值应咨询制造商。需要正确安装IC,以将封装和散热器之间的热降降至最低。这个散热器也必须有足够的金属在包装下从包装中心传导热量底部至散热片,无过度温度下降。安装时,应使用热润滑脂,如Wakefield 120型或Thermalloy Thermacote打包到散热器上。如果没有这种化合物,热阻将不超过0.5°C/W,并且可能更糟。使用该化合物时,热阻将为0.2°C/W或更低,假设低于0.005包装和散热器的英寸组合平面度偏差。正确拧紧安装螺栓非常重要可根据散热器制造商的规格表确定。是否有必要隔离V-从散热器上,需要一个绝缘垫圈。硬垫圈绿柱石氧化物、阳极氧化铝和云母需要在两面使用热化合物。2密耳云母垫圈最常见,与化合物的界面电阻约为0.4°C/W。也提供硅橡胶垫圈。声称0.5°C/W的热阻不含热化合物。经验表明,这些橡胶垫圈损坏,如果IC下马。确定最大功耗集成电路封装中的功耗是一个非常重要的参数,需要对了解是否要获得最佳功率输出。最大功耗(PD)不正确计算可能导致散热不足,导致热关机电路运行并限制输出功率。以下公式可用于精确计算最大和平均集成电路功率在给定电源电压、额定负载和输出功率的情况下,为您的放大器设计功耗。这些方程式可直接应用于图35中的典型性能特征。等式2例示了集成电路的最大功耗,等式3,等式4例示了以不同形式表示的平均集成电路功耗。
确定正确的散热器一旦已知给定电源电压、额定负载和所需额定值的最大集成电路功耗输出功率可以计算散热器的最大热阻(单位为°C/W)。这个计算是使用方程式6制作,基于热热流参数类似于电当前流属性。众所周知,LM3886的热阻θJC(结对壳)通常为1°C/W,并且使用热合金热碳酸盐热化合物提供大约0.2°C/W,见散热说明
参考下图,可以看到从模具(连接处)到外部空气的热阻(环境)是三个热阻的组合,其中两个已知,θJC和θCS。因为对流热流(功率耗散)类似于电流,热阻类似于电电阻和温度降与电压降类似,LM3886的功耗为等于:
但是,由于我们知道应用程序的PDMAX、θJC和θSC,并且我们正在寻找θSA,所以我们有以下内容:θSA=[(TJmax–-TAmb)–-PDMAX(θJC+θCS)]/PDMAX(6)必须再次指出,θSA的值取决于系统设计者的放大器应用及其如前所述的相应参数。如果音频放大器的环境温度为在高于正常25°C的温度下工作,则散热器的热阻(考虑到所有其他因素)是相等的,就需要更小。方程2和方程6是确定最大热沉所需的唯一方程抵抗。当然,这是因为系统设计者知道驱动其额定值所需的电源电压特定功率输出水平下的负载和半导体制造商提供的参数。这些参数是结壳热阻θJC,TJmax=150°C,以及推荐的热合金热电石热复合电阻,θCS。信噪比在测量信噪比时,对实际测量值的误解是普通的。一个放大器可能听起来比另一个安静得多,但是由于不正确的测试技术,它们在尺寸上看起来相等。在比较集成电路设计和离散电路设计时,经常会出现这种情况放大器设计。分立晶体管放大器经常在高频下“耗尽增益”,因此具有较小的噪声带宽如下所示
集成电路具有附加开环增益,允许附加反馈环路增益以降低谐波失真和改善频率响应。正是这些额外的带宽可能导致错误的如果在测量过程中不考虑信噪比测量。在上面的典型例子中,在对数刻度上,带宽的差异似乎很小,但带宽的系数为10,(200 kHz至2 MHz)在信噪比上会产生10分贝的理论差异(白噪声与平方成正比系统带宽的根)。在比较音频放大器时,有必要通过使用“加权”过滤器(见下面的注释)。“加权”滤波器改变频率响应以便补偿人类耳朵对频谱的平均灵敏度。同时加权滤波器如前一段所述,时间提供带宽限制。
除了噪声过滤,不同的仪表类型给出不同的噪声读数。仪表响应包括:
1.均方根读数,
2.平均响应,
3.峰值读数,以及
4.准峰值读数。
虽然理论噪声分析是通过基于真均方根的计算得出的,但大多数实际测量是使用ARM(平均响应表)测试设备。典型的信噪比数字列示为A加权滤波器,通常用于测量噪音。所有加权滤波器的形状相似,曲线的峰值通常出现在3 kHz–7 kHz之间区域如下图所示。
电源旁路
LM3886具有优异的电源抑制能力,不需要稳压电源。但是,要消除可能的振荡所有运放和功率运放的电源线应绕过低电感电容器,低电感电容器具有短引线,并靠近封装端子。供电不足旁路将通过一种称为“摩托艇”的低频振荡或高频振荡显现出来不稳定性。这些不稳定性可以通过使用大型钽或用于吸收低频变化和小陶瓷的电解电容器(10μF或更大)电容器(0.1μF),防止通过电源线的任何高频反馈。如果没有提供足够的旁路,则电源线中的电流是负载的整流组件电流可以反馈到内部电路中。这个信号在高频时会导致低失真使用470μF或更高的电解电容器在封装端子处绕过电源。
引线电感
功率运算放大器对输出引线中的电感非常敏感,特别是在电容性负载很重的情况下。对输入的反馈应该直接从输出端获取,用装载。引线电感也会在电源上引起电压浪涌。有了长的电源线,能量输出短路时存储在引线电感中。这种能量可以被重新注入供应系统短路消除时旁路电容器。这种瞬态的大小通过增大靠近集成电路的旁路电容器。对于至少20μF的本地旁路,这些电压浪涌只有在引线长度超过一对英尺(>1μH引线电感)。将电源线和接地线拧在一起使效果最小化。
布局、接地回路和稳定性
LM3886被设计为在10或更大的闭环增益下运行时稳定,但与任何其他大电流放大器,LM3886可以使其在一定条件下振荡。这些通常包括印刷电路板布局或输出/输入耦合。在设计布局时,重要的是将负载接地、输出补偿接地和低电平(反馈和输入)通过单独的路径接地至电路板公共接地点。否则,沿接地导体流动的大电流会在导体上产生电压,从而有效地作用作为输入信号,导致高频振荡或过度失真。保持输出补偿元件和0.1μF电源去耦电容器尽可能靠近LM3886降低PCB跟踪电阻和电感的影响。出于同样的原因,地面返回路径应尽可能短。一般来说,在快速、大电流的电路中,各种问题都可能由接地不当引起可以通过将所有接地分别返回到一个公共点来避免。不隔离地面信号和将接地返回公共点时,可能会发生接地回路。“接地回路”是一个术语,用于描述发生在接地系统中的电位差存在于两个接地点之间。理想情况下,一块地就是一块地,但不幸的是,为了实现这一点,必须使用零电阻接地导体。因为现实世界的接地导线具有有限的电阻,流过它们的电流将导致有限的电压降。如果两条接地回路连接到同一条路径在不同的点之间会有电压降。下图显示了一个共同点例如,正输入接地和负载接地通过同样的电线。有限导线电阻R2的相加导致两点之间的电压差为如下所示。
负载电流IL比输入偏置电流i i大得多,V1直接跟随输出电压,即。同相。因此,在非逆变输入端出现的电压是有效的正反馈,并且电路可能振荡。如果只有一个设备需要担心,那么R1和R2的值可能是小到可以忽略;但是,通常有几个设备组成一个完整的系统。任何接地回路输出同相的独立器件可以以类似的方式反馈并导致不稳定性。由于相位接地回路也很麻烦,会导致意外的增益和相位误差。大多数接地回路问题的解决方案是始终使用单点接地系统,尽管这是有时不切实际。下图是单点接地系统的示例。
在可能的情况下,应将单点接地概念严格应用于所有部件和所有电路。违反单点接地是印刷电路板设计中最常见的,因为电路是被大面积的地面包围,这会吸引人们将设备运行到最近的地面位置。作为一个最后一条规则是,使用大导线和宽轨迹使所有接地回路低电阻和低电感。有时,输出导线(起天线作用)中的电流可以通过空气耦合到放大器输入,导致高频振荡。这通常发生在电源阻抗高的时候或者输入引线很长。这个问题可以通过放置一个小电容器CC(大约50pF至500 pF),穿过LM3886输入端子。参见有关组件与Cf的交互作用。
无功负荷
大多数功率放大器很难非常有效地驱动高容性负载,通常会导致方波响应上的振荡或振铃。如果LM3886的输出直接连接到无串联电阻的电容器,当电容较大时,方波响应出现振荡大于0.2μF。如果由于长扬声器电缆而需要高容性负载,通常采用一种方法用于保护放大器免受高频低阻抗的是通过10Ω耦合到负载上电阻与0.7μH电感并联。典型应用中所示的电感-电阻组合通过在高频下提供高输出阻抗,将反馈放大器与负载隔离允许10Ω电阻解耦电容负载,降低串联谐振电路的Q值。爱尔兰共和国该组合还提供低频低输出阻抗,从而短路10Ω电阻和允许放大器直接驱动串联RC负载(由于长扬声器电缆而产生的大电容负载)。
通用音频功率放大器设计
在开始音频放大器设计时,系统设计师通常知道以下一些参数:
功率输出和负载阻抗决定了电源要求,但是,取决于应用某些系统设计者可能被限制在某些最大电源电压。如果设计师做了有电源限制,他应该选择一个实际的负载阻抗,这将允许放大器提供所需的输出功率,同时考虑设备的限流能力。无论如何输出信号摆动和电流来自(其中PO是平均输出功率):
要确定最大供电电压,必须考虑以下参数。添加辍学学生电压(LM3886为4V)至峰值输出摆幅,Vopeak,以获得供电轨值(即±(Vopeak+Vod),在aIopeak电流)。电源的调节决定了空载电压,通常高出15%。在高压线路条件下,电源电压也将上升10%。因此,获得最大供电电压从以下方程式:最大供应量≊(Vopeak+Vod)(1+调节)(1.1)
输入灵敏度和输出功率规格决定了所需的最小增益,如下所示:
通常增益设置在20到200之间;对于40W,8Ω音频放大器,这将导致894mV的灵敏度和89毫伏。虽然更高的增益放大器提供更大的输出功率和动态净空能力方面,也有一些缺点伴随着所谓的“增益”而来因此信噪比更差。随着增益的增加,功率也会降低导致反馈减少的带宽,因此不允许放大器快速响应非线性。这种对非线性反应能力的降低增加了THD+N的规格。
放大器可以工作的。注意,除非特别说明,否则规范未在整个共模电压范围内指定。
共模抑制:输入共模电压范围与
输入偏移电压超过此范围。
电源抑制:输入偏置电压变化与电源电压变化之比生产它。
静态电源电流:在没有负载的情况下操作放大器所需的电源电流输出电压和电流为零。
转换率:输出电压的内部限制变化率,具有大幅度阶跃功能,应用于输入。
B类放大器:最常见的音频功率放大器,由两个输出设备组成进行180°的输入循环。LM3886是一种准AB型放大器。交叉失真:B类放大器输出级产生的失真。它可能是由于提供死区的偏置电流,当输入周期结束时,输出不响应输入通过它的过零点。同样对于集成电路,输出PNP器件的频率响应不足可能会导致开启延迟,从而在通过零的负向过渡时产生交叉失真在更高的音频频率交叉。
THD+N:总谐波失真加噪声是指测量技术,其中通过带阻(陷波)滤波器移除组件,并测量所有剩余能量,包括谐波和噪声。
信噪比:系统输出信号电平与系统输出噪声电平的比值,在没有信号。输出参考信号是指定的或在指定的失真度。
连续平均输出功率:最小正弦波连续平均输出功率,单位为瓦(或dBW)在额定带宽上,以额定最大总负载谐波失真
音乐功率:用信号持续时间测量放大器的峰值输出功率能力足够短,使放大器电源在测量期间或在高电压时不会下垂使用优质外部电源。该测量(IHF标准)假设音乐节目材料功放电源将大幅下陷。
峰值功率:通常被称为放大器的功率输出能力负载;由部件的最大电压摆动指定。
净空:实际信号工作电平(通常是放大器的额定功率)之间的裕度特定的电源电压、额定负载值和额定THD+N值)以及之前的水平出现削波失真,以分贝表示。
大信号电压增益:输出电压摆幅与所需差分输入电压之比将输出从零驱动到任意一个回转极限。输出摆幅限制是电源电压小于规定值准饱和电压。一个足够短的持续时间来最小化热效应的脉冲被用作测量信号。
输出电流限制:输出电压固定,输入过驱动大的输出电流。限制一旦尖峰保护电路启动,电流随时间下降。
输出饱和阈值(削波点):超过该阈值的指定输入驱动器的输出摆幅限制
需要零输出。它是根据输出摆动的电源来测量的。
输出电阻:输出电压变化与输出电流变化之比大约零度。
功率耗散额定值:在不激活保护电路。对于超过100 ms的时间间隔,散热能力由热量决定集成电路封装的下沉而不是集成电路本身。
热阻:每单位内部功耗(单位为°C/W)的峰值、结温升,高于在包装底部中心测量的外壳温度。