连接 APA 输出至其他器件的注意事项

作者：Stephen  Crump，德州仪器  (TI)  音频与成像产品音频功率放大器应用工 程师

 

设计时我们可能会将多个音频功率放大器连接至一个输出电路，目的是复用不同 源，或者连接一个外部放大器来延长电池使用时间。另外，我们还可能会将一个 放大器输出无意中连接至另一个放大器输出或者电源。所有这些连接都会迫使 APA 输出电压异常，从而损坏 APA。要避免此类损坏必须注意一些限制因素， 而本文对这些限制的原因进行了解释说明。

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无论 APA 是开启还是关闭都会发生这种损坏现象。APA 开启时，大多数 APA 的输出都受到短路保护 (SCP)  或过电流保护 (OCP)  电路的保护，但是 APA 可 承受的电压范围仍然相同。一般而言，强制进入 APA 输出的电压必须作如下限 定以避免出现 APA 损坏：

 

   不应强制 APA 输出超出 APA 正电源电压（VDD  或 VCC）以上 0.3V， 或者其负电源电压（基准电压或 VSS）以下 -0.3V。

 

   不得强制  APA 输出超过  APA 产品说明书额定电源电压的绝对最大额定 值。

 

APA  如何响应强制进入其输出的电压关闭时，APA 在其输出有不同的电阻，范围从几欧姆到高阻抗时的数千欧姆。如果连接至 APA 输出的外部音频源可以驱动这种电阻，则其会推动 APA 输出的电压。

 

开启状态时，大多数 AB  类器件都有 SCP 持续电流限制。APA 将其输出保持 在计划输出电压电平，直到其被另一个源强制进入 SCP 或 OCP。之后，它继 续吸取其限流，但其输出电压受到另一个源的控制。如果 APA 继续吸取其限流， 则它可能会过热，并且会转入热关闭。它的输出电压完全受另一个源控制。APA 充分冷却后，它会重新开启，同时只要不断开外部源连接这一循环就不会停止。 典型的 D  类 APA 将其输出保持在其计划输出电压电平，直到它被强制进入 SCP 或 OCP 为止。那么，只要出现一定的电压限制它便关闭，其输出电压受 到另一个源的控制，且没有吸取较大的电流。逐周期 OCP 的 D  类 APA 一般 会表现如一个持续电流限制器，直到其关闭为止。

 

损坏发生的方式

如果在关闭时另一个源连接至一个 APA 输出，则它会强制 APA 输出跟随其电压。如果 APA 为开启状态，且另一个源可为强制 APA 进入 SCP 或 OCP 提供足够的电流，则另一个源会强制 APA 输出跟随其电压。可以有几种不同的损坏方式。

 

正向偏置主体二极管

单电源 APA 在正电源（通常称作 VDD  或 VCC）和基准电压之间运行。输出 器件为一些带主体二极管的 FET，其在正常运行中为反向偏置。如果这些二极 管中的一个变为正向偏置并且携带过大电流，则正常运行中为反向偏置的主体二 极管（请参见图 1）就会被损坏。单电源 APA 被强制超出 VDD（或 VCC）以 上 0.3V 或者基准电压以下 -0.3V 时，出现这种情况。

 

图 1  正向偏置主体二极管的电流传导

 

图 2  推动 APA 电源电压超出其限制

 

TI DirectPath™  运行在正电源（通常称作 VDD）和负轨（通常称作 VSS，一般 产 生 自 开 关 电 路  VDD ） 之 间 ， VSS  的 量 级 一 般 低 于  VDD  的 量 级 。 一 些 DirectPath  APA  将 主  VDD  调 节 至 更 低 电 平 ， 得 到 其 输 出  HPVDD ， 并 自 HPVDD 产生一个负轨 HPVSS  来控制最大输出功率。如果 DirectPath APA 的 输出被强制超出 VDD/HPVDD 以上 0.3V 或者 VSS/HPVSS  以下 -0.3V，其中 的一个主体二极管可能会变为正向偏置并携带过大电流，从而损坏该二极管。

 

电源过电压

即使外部电源电流 不损坏主体二 极管，但它 们可能会流至  VDD/HPVDD  或VSS/HPVSS（请参见图 2）。VDD/HPVDD 和 VSS/HPVSS  一般只获取电流，因此二极管电流可能会使电源电压超出其绝对最大额定值，并因此可能会损坏APA 和/或电源组件。