【技术帖】告别“搭积木”,巧用艾为SPST模拟开关,简化音频功放“喇叭+听筒”二合一设计

来源:艾为之家 #艾为电子# #二合一发声单元# #节省空间#
927

在手机等便携设备中,每一平方毫米的内部空间都堪称“黄金地段”。随着5G、多摄、大电池及散热系统的普及,手机厂商已成熟运用二合一发声单元,即采用一个发声单元干两样活,通过电路切换与声腔设计,使其既能输出大功率外放,又能满足私密通话需求。这一设计带来的直接收益为节省空间。然而,“硬件减法”并不等于“性能减法”,将功率相差好几倍的两种工作模式压在同一个单元上,对声学设计、功率管理与信号切换提出了严苛挑战:

功率动态范围悬殊:喇叭模式下输出功率可达1W~2W(驱动8Ω/6Ω负载),瞬态更是会达到6W~7W,而听筒模式仅需约0.3W~0.5W(驱动16/24Ω负载)。

噪声敏感度剧增:听筒模式信号幅值较喇叭模式更低,对D类功放的PWM载波、电源纹波及地线噪声极为敏感,容易出现“滋滋”底噪。

切换瞬态冲击:喇叭/听筒模式切换时,MOSFET的电荷注入可能产生“噗”声爆破音,影响用户体验。

正是上述背景,催生了艾为对更简洁、更可靠的切换方案的探索——从外置分立MOSFET到集成SPST模拟开关,旨在用一颗低失真、高耐压的模拟开关,优雅地解决功率不匹配与切换噪声问题。

AW35331FDR主要特性参数

信号电压范围:-20V~20V,可远超自身电源供电电压(2.3V~5.5V)且支持负压传输

超低导通阻抗:典型值90mΩ,平坦度优异(小于1mΩ),适合高保真音频信号应用

支持1.2V IO逻辑电平,便于低压GPIO直接驱动

支持掉电保护,VCC=0V时,开关路径仍然保持高阻态,可隔离±20V的电压

支持大电流,可保证持续过电流能力>1.5A,峰值电流可达2.5A以上

AW35331FDR典型应用图

AW35331正常应用外围仅需一颗VCC的滤波电容。

EN引脚内部本身没有上下拉电阻,如果采用外部GPIO来控制时,建议在外部预留一个弱下拉电阻,KΩ或MΩ量级均可,以保证GPIO为高阻态时EN有个稳定态;为保证EN引脚不受外部高频信号干扰,建议预留一个0.1μF滤波电容。

图1 AW35331FDR典型应用图

AW35331FDR的尺寸为DFN-6L 1.5mm × 1.2mm × 0.4mm,外围仅需一颗滤波电容。相比于传统分立器件方案,元器件个数直接由原来的10个缩减为2个,PCB占板面积也从25.52mm²减小至不到3mm²,占板面积节省88%。(实际效果以具体项目堆叠为准)

图2 PCB器件与占比面积对比

此方案主要优势

宽电压输入输出,支持正负压传输

音频链路实际应用中往往会因为寄生效应,比如实际的电路板(PCB)上存在着寄生电感和寄生电容,由此产生的负向过冲电压无法避免,开关在此过程中需要确保信号无损失的传输给后级负载,而不能因为无法传输负向电压而产生削波。AW35331支持正负压传输,可有效避免音频链路上的削波问题,以避免杂音现象的产生。

恒定的导通阻抗RON

开关处于音频通路上,需要应对快速变化的PWM调制波,为得到良好的THD+N性能,因此需要较快的动态响应和维持恒定的导通阻抗RON,保证△RON在全摆幅范围偏差最小。对于功率管而言,需要维持功率管VGS恒定,艾为采用Charge pump结构,通过实时采集背靠背NMOS源极的电压,在此基础上叠加固定的电压,以确保VGS电压的恒定,来实现开关导通阻抗的恒定。

衍生应用方案

AW35331FDR以其优异的性能,还可应用于双颗并联应用场景,使用2颗AW35331FDR可实现单刀双掷SPDT功能,用于传输正负压信号或者大电流应用,应用框图如下:

图3 双颗AW35331并联实现SPDT应用

责编: 集小微
来源:艾为之家 #艾为电子# #二合一发声单元# #节省空间#
THE END
关闭
加载

PDF 加载中...