探索MAX9713/MAX9714：6W无滤波器扩频单声道/立体声D类放大器

在音频功率放大器的领域中，MAX9713和MAX9714这两款来自MAXIM的产品凭借其出色的性能脱颖而出。作为电子工程师，深入了解它们的特性、工作模式以及应用中的要点，对于优化音频系统设计至关重要。

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一、器件概述

性能特点

MAX9713是单声道放大器，MAX9714是立体声放大器。它们结合了AB类放大器的性能和D类放大器的效率，具有高达85%的效率，能够输出高达6W的功率。同时，采用了独特的无滤波器调制方案和扩频开关模式，减少了电路板空间，也无需庞大的散热片。

技术优势

• 低噪音设计：差分输入架构可减少共模噪声拾取，能在无输入耦合电容的情况下使用，还可配置为单端输入放大器。
• 综合保护功能：具备短路和热过载保护，能防止设备在故障条件下受损。
• 低功耗模式：具有低功耗关机模式，关机电流低至0.2μA，可有效延长电池寿命。

二、工作模式

固定频率调制（FFM）模式

MAX9713/MAX9714有三种不同开关频率的FFM模式。在该模式下，D类输出的频谱由基本开关频率及其相关谐波组成。若谐波频率落入敏感频段，可将开关频率改变±35%，且不影响音频再现。

FS1	FS2	开关模式（kHz）
L	L	335
L	H	460
H	L	236
H	H	335 ± 7%

扩频调制（SSM）模式

此模式通过设置FS1 = FS2 = H启用。在SSM模式下，开关频率会在中心频率（335kHz）周围随机变化±1.7kHz，能使宽带频谱成分变平，改善扬声器和电缆可能辐射的EMI辐射。

三、效率与功耗

效率优势

传统线性放大器理论最佳效率为78%，但仅在峰值输出功率时表现出来，正常工作时效率会降至30%以下。而MAX9714在相同条件下仍能保持>80%的效率。

低功耗关机

通过将SHDN引脚拉低，可使设备进入低功耗（0.2μA）关机模式；将SHDN连接到逻辑高电平，则可恢复正常运行。

四、功能特性

咔嗒声和爆破声抑制

MAX9713/MAX9714具备全面的咔嗒声和爆破声抑制功能，可消除启动和关机时的可听瞬变。在关机状态下，H桥通过300kΩ电阻拉至地；启动时，输入放大器静音，内部环路将调制器偏置电压设置到正确电平，随后通过软启动功能逐渐解除输入放大器的静音。为获得最佳性能，软启动电容CSS应至少为0.18μF。

静音功能

该系列产品具有无咔嗒声/无爆破声的静音模式。当设备静音时，输出停止切换，使扬声器静音。静音功能仅影响输出状态，不关闭设备。可通过MOSFET下拉将SS引脚驱动至地来实现静音，在电源开启/关闭或关机/开启周期中驱动SS至地可优化咔嗒声和爆破声抑制。

五、应用信息

无滤波器操作

传统D类放大器需要输出滤波器来恢复音频信号，这增加了成本和解决方案尺寸，还可能降低效率。而MAX9713/MAX9714无需输出滤波器，依靠扬声器线圈的固有电感以及扬声器和人耳的自然滤波来恢复方波输出的音频成分。不过，为了获得最佳效果，建议使用串联电感>30μH的扬声器，串联电感>60μH时可实现最佳效率。

增益选择

根据不同的输入电压和负载，可通过设置G1和G2引脚来选择合适的增益，以获得最大输出功率。

增益（dB）	差分输入（V RMS ）	R L （Ω）	10%THD + N时的P OUT （W）
13.0	1.27	16	8
16.1	0.89	16	8
19.1	0.63	16	8
22.1	0.45	16	8
13.0	0.78	8	6
16.1	0.54	8	6
19.1	0.39	8	6
22.1	0.27	8	6

内部稳压器输出（VREG）

MAX9713/MAX9714具有一个6V的内部稳压器输出（VREG），为逻辑引脚（G，FS）提供逻辑高电平，简化了系统设计并降低了成本。但在关机模式下，VREG不可用，且不要将其作为输入高电压应用于SHDN引脚或周围系统组件。需使用6.3V、0.01μF的电容将REG引脚旁路到地。

输出失调

与AB类放大器不同，D类放大器的输出失调电压在施加负载时不会显著增加静态电流消耗。例如，在8Ω负载上有8mV的直流失调，在AB类器件中会导致1mA的额外电流消耗，而在D类器件中仅相当于8μW的额外功耗，约为几微安的额外静态电流。

六、组件选择与布局要点

输入滤波器

输入电容CIN与MAX9713/MAX9714的输入阻抗形成一个高通滤波器，可去除输入信号中的直流偏置。选择CIN时，应使-3dB点远低于感兴趣的最低频率，以避免影响放大器的低频响应。建议使用具有低电压系数电介质的电容器，如钽或铝电解电容器。

电荷泵电容选择

为获得最佳性能，应使用等效串联电阻（ESR）小于100mΩ的电容器。低ESR陶瓷电容器可最小化电荷泵的输出电阻。在扩展温度范围内，建议选择具有X7R电介质的电容器。

飞跨电容（C1）

飞跨电容（C1）的值会影响电荷泵的负载调节和输出电阻。C1值过小会降低设备提供足够电流驱动的能力；增加C1值可在一定程度上改善负载调节并降低电荷泵输出电阻，但超过1μF后，开关的导通电阻以及C1和C2的ESR将起主导作用。

输出电容（C2）

输出电容值和ESR直接影响CHOLD引脚的纹波。增加C2可降低输出纹波，降低C2的ESR可同时降低纹波和输出电阻。在最大输出功率较低的系统中，可使用较低电容值的电容器。

输出滤波器

虽然MAX9713/MAX9714无需输出滤波器，且能通过36cm无屏蔽扬声器电缆的FCC辐射标准，但在因电路板布局、电缆长度导致辐射发射不达标或电路靠近EMI敏感设备时，可使用输出滤波。对于高于10MHz的辐射频率，可使用铁氧体磁珠滤波器；对于低于10MHz的辐射频率或放大器与扬声器之间连接较长引线时，可使用LC滤波器。

电源旁路与布局

正确的电源旁路可确保低失真操作。为获得最佳性能，应使用0.1μF的电容器将VDD引脚尽可能靠近地旁路到PGND。同时，需根据应用和电源特性添加额外的大容量电容。AGND和PGND应采用星形连接到系统地。

七、总结

MAX9713和MAX9714以其高效、低噪音、多功能等特性，为音频系统设计提供了优秀的解决方案。电子工程师在设计过程中，需根据具体应用需求，合理选择工作模式、增益设置以及组件参数，并注意布局和电源旁路等要点，以充分发挥这两款放大器的性能优势，打造出高品质的音频产品。你在使用类似放大器时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享。