SGM2820：高效低 EMI 的 D 类音频功率放大器

一、引言

在当今的电子设备中，音频功能变得越来越重要。无论是手机、便携式导航设备还是多媒体互联网设备，都需要高质量的音频输出。SGM2820 作为一款 2.4W 低 EMI 且具备自动恢复短路保护功能的 D 类音频功率放大器，为音频应用提供了出色的解决方案。下面我们就来详细了解一下这款放大器。

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二、产品概述

2.1 基本特性

SGM2820 是一款高效、低 EMI、无滤波的 D 类音频放大器，具有自动恢复短路保护功能。它的供电电压范围灵活，对于 8Ω 负载，供电电压范围为 2.5V 至 5.5V；对于 4Ω 负载，供电电压范围为 2.5V 至 4.5V。当以 5.0V 供电时，在 8Ω 负载下，THD + N 为 10% 时，能够输出 1.7W 的功率。

2.2 优势特点

• 高效率：效率高达 88%，这使得它在电池供电的设备中表现出色，能够有效延长电池续航时间。
• 低 EMI 排放：相比典型的 D 类音频功率放大器，SGM2820 产生的 EMI 排放要少得多，大大简化了便携式应用的系统设计。
• 多种保护功能：具备过流、短路和热过载保护，并且过流和短路保护具有自动恢复功能，确保设备在安全可靠的状态下运行。

三、应用领域

SGM2820 的应用范围广泛，适用于多种电子设备，如手机、便携式导航设备、多媒体互联网设备以及便携式扬声器等。这些设备通常对音频质量和功耗有较高的要求，而 SGM2820 正好满足了这些需求。

四、产品特性详解

4.1 供电与输出功率

• 供电电压范围：根据负载电阻的不同，供电电压范围有所差异。对于 8Ω 负载，为 2.5V - 5.5V；对于 4Ω 负载，为 2.5V - 4.5V。
• 典型输出功率：在不同的供电电压和负载条件下，输出功率不同。例如，在 (V{DD}=4.5V)、4Ω 负载、THD + N = 10% 时，输出功率可达 2.4W；在 (V{DD}=5V)、8Ω 负载、THD + N = 10% 时，输出功率为 1.7W。

4.2 低失真与低噪声

• 低 THD + N：在 (V{DD}=3.6V)、(f = 1kHz)、(R{L}=8Ω)、(P_{0}=0.5W) 的条件下，THD + N 低至 0.03%，能够提供高质量的音频输出。
• 低静态电流：在 (V_{DD}=3.6V) 时，静态电流仅为 2.1mA，有助于降低功耗。

4.3 高增益与高 PSRR

• 最大增益：最大增益可达 24dB（15.9V/V），能够满足不同的音频放大需求。
• 高 PSRR：在 217Hz 时，PSRR 为 70dB，能够有效抑制电源纹波对音频信号的影响。

4.4 其他特性

• 无需旁路电容：对于共模偏置，无需旁路电容，简化了电路设计。
• 欠压锁定：当供电电压低于一定值时，设备会进入关机模式，确保设备在合适的电压下工作。
• 多种封装形式：提供 Green UTQFN - 1.5×1.5 - 9L、MSOP - 8 和 SOIC - 8 等多种封装形式，方便不同的应用需求。

五、应用注意事项

5.1 电源去耦

作为 D 类功率音频放大器，SGM2820 需要适当的电源去耦，以确保其输出功率、效率和 THD + N 等性能达到最佳。去耦电容应尽可能靠近 VDD 引脚放置，建议在音频功率放大器附近添加一个 100µF 或更大的电容。

5.2 接地平面

在系统板上为 SGM2820 采用接地平面，有助于提高电路的稳定性和抗干扰能力。

5.3 EMI 抑制

• 铁氧体磁珠滤波器：使用简单的铁氧体磁珠滤波器可以进一步抑制 EMI。对于负载电阻小于 6Ω 的应用，应选择额定电流不小于 2A 的铁氧体磁珠，并将其尽可能靠近输出引脚 VOP 和 VON 放置。
• RC 缓冲电路：当电源电压超过 4.5V 时，建议在两个输出引脚 VOP 和 VON 之间添加一个简单的 RC 缓冲电路，以防止设备因快速输出切换或过流、短路情况引起的过度电感反激而加速恶化或突然损坏。

5.4 输入电阻与电容

• 输入电阻：输入电阻 (R{INE}) 用于设置放大器的增益，计算公式为 (Gain =frac{2 × 150}{R{INE }+18.8} frac{(V)}{(V)})。为了保证性能优化，建议使用公差为 1% 或更好的电阻，并将其尽可能靠近 SGM2820 放置。
• 输入电容：输入电容 (C{IN}) 和输入电阻共同决定了高通滤波器的截止频率，计算公式为 (f{C}=frac{1}{2 pi timesleft(R{INE }+18.8right) × C{IN}})，截止频率直接影响低频信号和输出低音质量。

5.5 PCB 布局

• 减小电阻：随着输出功率的增加，音频放大器、负载和电源之间的互连电阻会导致电压降，影响输出功率和效率。因此，连接输出引脚到负载以及电源引脚到电源的 PCB 走线应尽可能宽且短，以减小走线电阻。
• 使用电源和接地平面：使用电源和接地平面可以获得最佳的 THD + N 性能，同时还能过滤电源线的噪声。
• 减少 EMI 辐射：随着 SGM2820 到扬声器的距离增加，EMI 辐射会增加。可以在靠近 SGM2820 的位置放置铁氧体磁珠来减少 EMI 辐射。

六、典型应用电路

文档中给出了多种典型应用电路，包括差分音频输入和单端音频输入的电路，适用于不同的应用场景和封装形式。这些电路为工程师在实际设计中提供了参考。

七、总结

SGM2820 以其高效、低 EMI、多种保护功能以及灵活的供电和输出特性，成为了音频应用领域的一款优秀产品。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择供电电压、负载电阻等参数，并注意电源去耦、EMI 抑制、PCB 布局等方面的问题，以充分发挥 SGM2820 的性能优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。