Texas Instruments TAS6424R-Q1数字输入D类音频放大器采用2.1MHz PWM开关频率，能够以微小的PCB尺寸实现器件成本优化。针对启停事件，该器件还可在低至4.5V的电压下全面运行，并且在音频带宽高达40kHz时具有出色的音质。输出开关频率可设置为高于或低于AM频段。高于AM频段消除了AM频段干扰，并降低了输出滤波和成本。低于AM频段有助于优化效率。

数据手册：*附件：Texas Instruments TAS6424R-Q1数字输入D类音频放大器数据手册.pdf

该器件具有内置负载诊断功能，用于检测和诊断错误连接的输出。该功能可以检测交流耦合高频扬声器，以帮助缩短制造过程中的测试时间。该器件增加了EMI管理特性，包括扩频、输出相位偏移和经过优化的转换率，有助于应对系统级EMI挑战。Texas Instruments TAS6424R-Q1 D类音频放大器设计用在汽车音响主机和外部放大器模块中。

特性

• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
  • 温度等级1级（-40°C至+125°C T A ）
• 高级负载诊断
  • 无需输入时钟即可进行直流诊断
  • 交流诊断用于高频扬声器阻抗和相位响应检测
• 轻松满足CISPR25-L5 EMC规范
• 音频输入
  • 四通道^I2S^或4/8通道TDM输入
  • 输入采样率为44.1kHz、48kHz和96kHz
  • 16位至32位^I2S^和TDM的输入格式
  • 支持高分辨率音频系统
• 音频输出
  • 四通道桥接层负载 (BTL)
  • 双通道并联BTL (PBTL)
  • 高达2.1MHz输出开关频率
  • 45W，2Ω 10% THD（14.4V BTL时）
  • 75W，4Ω 10% THD（25V BTL时）
  • 150W，2Ω 10% THD（25V PBTL时）
• 4Ω音频性能（14.4V BTL时）
  • THD+N：< 0.009%（1W时）
  • 输出噪声：30VRMS
  • 串扰：–97dB
• 负载诊断
  • 开路负载、短路负载、电池短路、接地短路
  • 线路输出检测高达6kΩ
• 保护
  • 增强型反向电流能力
  • 输出电流限制和短路保护
  • 40V负载突降
  • 开路接地和电源容差
  • 直流偏移
  • 过热、欠压和过压
• 普通运行
  • 4.5V至26.4V电源电压
  • ^I2C^控制，具有四个地址选项
  • 锁存和非锁存夹子检测
  • 增强型EMI管理

功能框图

TAS6424R-Q1数字输入D类音频放大器的技术解析与应用

一、产品概述

TAS6424R-Q1是德州仪器(TI)推出的一款面向汽车电子应用的4通道数字输入D类音频放大器芯片，具有以下核心特性：

• ‌高功率输出‌：75W/4Ω(BTL)或150W/2Ω(PBTL)输出能力（THD+N=10% @25V）
• ‌宽电压范围‌：4.5V至26.4V工作电压，支持汽车启停系统
• ‌高级诊断功能‌：集成DC/AC负载诊断，包括开路、短路、阻抗检测等
• ‌优异EMC性能‌：轻松满足CISPR25-L5电磁兼容标准
• ‌汽车级认证‌：符合AEC-Q100 Grade 1标准（-40°C至+125°C）

该器件专为汽车音响系统设计，包括主机头单元和外部功放模块应用，在小尺寸PCB上实现了高功率密度和卓越音质。

二、关键特性详解

1. 音频性能表现

• ‌超低失真‌：THD+N <0.009%@1W/4Ω/14.4V
• ‌高信噪比‌：输出噪声低至30μVRMS（A加权）
• ‌宽带宽‌：支持高达40kHz音频带宽
• ‌多增益选项‌：7.5V/15V/21V/29V四级可编程增益
• ‌采样率支持‌：44.1kHz/48kHz/96kHz输入采样率

2. 负载诊断系统

TAS6424R-Q1集成了全面的诊断功能：

• ‌DC诊断‌：可检测开路负载(OL)、短路负载(SL)、对电源短路(S2P)、对地短路(S2G)
• ‌AC诊断‌：可测量负载阻抗和相位响应（精度±0.5Ω）
• ‌线输出检测‌：可识别高达6kΩ的高阻抗负载
• ‌诊断时间‌：全4通道DC诊断仅需230ms，AC诊断520ms

3. 保护机制

• ‌温度保护‌：通道级和全局过热警告(OTW)及关断(OTSD)
• ‌电压保护‌：过压(OV)/欠压(UV)保护，可承受40V负载突降
• ‌电流保护‌：两级过流保护(OC Level1/Level2)
• ‌DC偏移保护‌：自动检测并关断异常DC偏移

三、系统架构与工作原理

1. 功能框图

TAS6424R-Q1采用数字输入直接驱动PWM调制器的架构：

1. ‌数字音频接口‌：支持I2S/TDM格式，16-32位数据宽度
2. ‌数字处理‌：包含高通滤波、音量控制(-100dB至+24dB，0.5dB步进)
3. ‌PWM调制‌：可编程开关频率(352kHz至2.1MHz)
4. ‌功率级‌：集成90mΩ RDS(on)的MOSFET全桥
5. ‌诊断保护‌：实时监控系统状态

2. 关键电路设计

• ‌自举电路‌：每个通道需要1μF自举电容（16V以上X7R材质）
• ‌输出滤波器‌：推荐3.3μH电感+1μF电容组合（2.1MHz开关频率时）
• ‌电源去耦‌：PVDD需470μF电解电容+1nF陶瓷电容组合
• ‌散热设计‌：需外接散热器连接至裸露焊盘（必须接地）

四、应用设计要点

1. 典型应用电路

• ‌BTL模式‌：每通道使用两个输出引脚驱动单个扬声器
• ‌PBTL模式‌：可并联两个通道驱动更低阻抗负载（需通过寄存器配置）
• ‌线驱动模式‌：支持直接驱动外部功放的差分输入（5.5VRMS输出）

2. EMI管理技术

• ‌扩频调制‌：可通过寄存器编程8%的频率变化范围
• ‌相位交错‌：支持210°/225°/240°的通道间相位偏移
• ‌优化的slew rate‌：减少高频谐波辐射

3. 汽车特殊需求设计

• ‌低电压工作‌：支持低至4.5V的冷启动电压
• ‌诊断策略‌：上电时自动执行负载检测，支持制造测试简化
• ‌故障恢复‌：可配置自动恢复或锁存模式

五、评估与测试建议

1. ‌性能测试要点‌：
   • 使用AES17滤波器测量THD+N
   • 验证各保护阈值的准确性
   • 在不同电源电压下测试最大输出功率
2. ‌EMC测试准备‌：
   • 优先尝试2.1MHz开关频率配置
   • 验证不同相位偏移设置的影响
   • 确保PCB布局符合参考设计指南
3. ‌诊断功能验证‌：
   • 使用已知负载验证诊断准确性
   • 测量诊断执行时间
   • 验证故障恢复流程

六、选型指导

TAS6424R-Q1提供多种兼容型号选择：

型号	通道数	电源范围	特点
TAS6424R-Q1	4	4.5-26.4V	7.2A限流，支持PBTL
TAS6424-Q1	4	4.5-26.4V	6.5A限流
TAS6424L-Q1	4	4.5-18V	4.8A限流
TAS6421-Q1	1	4.5-26.4V	单通道版本

设计人员应根据输出功率需求、散热条件和成本目标选择合适的型号。