ADI音頻放大器組的SSM2211揚(yáng)聲器放大器是一款可操作的功率放大器，設(shè)計(jì)用于通過+ 5V單電源供電時(shí)，可為4Ω揚(yáng)聲器提供高達(dá)1.5 W的功率。與早期的集成揚(yáng)聲器放大器相比，它的電流驅(qū)動(dòng)，音質(zhì)和散熱性能得到了顯著提升。其SO-8封裝采用獲得專利的Thermal Coastline技術(shù)，可顯著改善小空間內(nèi)的散熱。這使得器件可以在較高的環(huán)境溫度下提供電源。

推挽輸出SSM2211由一個(gè)輸入放大器（圖1）組成，可配置為增益，如標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器和單位 - 增益反相放大器 - 具有適當(dāng)?shù)钠?- 在浮動(dòng)“橋接”負(fù)載（BTL）上產(chǎn)生差分輸出電壓，最大擺幅接近電源電壓的兩倍（因此，單端功率輸出為電阻負(fù)載的四倍） 。兩個(gè)放大器都具有高電流輸出級(jí)（全功率時(shí)軌道的400 mV以內(nèi)）。參考電壓可用于偏置兩個(gè)放大器以供單電源使用，器件可以進(jìn)入低電流關(guān)斷模式，通常小于10 nA;這使得它非常適合電池供電的應(yīng)用，例如便攜式PC音頻和移動(dòng)無線電。

在最大輸出功率下，總諧波失真（THD）僅為0.1％，顯著目前市場(chǎng)上對(duì)IC揚(yáng)聲器放大器的改進(jìn)。

設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)一個(gè)小功率放大器有兩個(gè)主要挑戰(zhàn) - 大綱（SOIC）包。一種是從單電源電壓有效地提供最大功率。另一種方法是耗散設(shè)備在高輸出功率水平下產(chǎn)生的熱量而不會(huì)產(chǎn)生過高的溫升。

為了驅(qū)動(dòng)從放大器的單端輸出連接到地的負(fù)載，可用的最大正弦波功率只是 V P 2 / （2R ），其中 V P 是峰值電壓。在理想情況下（軌到軌）， V P 將是電源電壓的一半，最大輸出將 V s 2 /（8R）。由于放大器在單電源應(yīng)用中偏向一半，必須使用一個(gè)電容將揚(yáng)聲器耦合到單端輸出，以阻止來自揚(yáng)聲器的直流電流。由于揚(yáng)聲器的典型電阻可以是8Ω或更小，因此電容必須至少為幾百微法，以最大限度地減少低頻衰減。電容器增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，占用了寶貴的電路板空間。這種配置的效率很低。

通過在推挽式或橋接式負(fù)載（BTL）配置中將揚(yáng)聲器連接到兩個(gè)輸出，消除了對(duì)耦合電容的需求，因?yàn)閮蓚€(gè)輸出端子都是偏置到相同的直流電壓。 BTL配置還使輸出端的電壓擺幅加倍。由于輸出功率與電壓的平方成正比，因此可以將四倍的功率輸送到揚(yáng)聲器，響度增加12 dB。此外，效率可以更高。

SSM2211的最大功耗是電源電壓和驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器電阻的函數(shù)?？梢酝ㄟ^以下公式找到：

其中V DD 是電源電壓，RL是揚(yáng)聲器電阻。

采用+ 5 V電源和8Ω揚(yáng)聲器，器件的最大功耗為633 mW。這可能導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)SO-8封裝的顯著熱量增加。為了改善封裝的散熱性能，SSM2211采用改進(jìn)的封裝，降低了熱阻。這個(gè)由ADI公司開發(fā)的專有封裝使用一種名為Thermal Coastline ?的內(nèi)部修改，將SOIC封裝中的熱阻提高30％以上。

修改，在包內(nèi)完成，對(duì)用戶是不可見的。在標(biāo)準(zhǔn)封裝中，芯片位于矩形焊盤上，焊盤從芯片出來。在具有熱海岸線的包裝中，槳的面積增加;焊盤延伸并圍繞焊盤彎曲，如圖2所示。這提供了一條熱導(dǎo)率增加的路徑，以使熱量從芯片流入封裝外殼，從而降低芯片到周圍環(huán)境的熱阻。 / p>

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)SOIC封裝，典型的結(jié)至環(huán)境溫度熱阻（θ JA ）為158°C / W.在熱海岸線SOIC封裝中，θ JA 為98°C / W.因此，熱海岸線封裝中的裸片不會(huì)像具有相同功耗的標(biāo)準(zhǔn)封裝中的裸片一樣熱。

由于這種封裝，SSM2211可以將8 W輸入8- Ωload，溫度高達(dá)+ 85°C。這是傳統(tǒng)小外形封裝中IC功率放大器的重大改進(jìn)，它只能在低于+ 44°C的溫度下提供這種幅度的輸出功率。

Analog Devices Termal Coastline技術(shù)不僅限于小型封裝;它幾乎適用于任何包裝類型。除了高功率音頻外，這些新型熱效率封裝還在電源管理和溫度傳感器件中具有實(shí)用性。隨著ADI公司新產(chǎn)品數(shù)量的增加，您可以看到更多這類小型封裝，功率輸出更大。