美国国家半导体功放芯片详解

美国国家半导体功放芯片详解前言：自从多媒体音箱采用了免前级设计，音箱的后级功放芯片就成为了人们关注的重点。实际上，与传统音响系统一样，有源多媒体音箱的设计也经历了前后级的数度变革，而即便前级设计如何变化，后级依然是必要且必须的。所谓的多媒体音箱后级在功用上与音响后级功放类似，其作用是将前级输出的信号进行功率放大，以便单元能够按照设计规格进行发声运动。今天我们就先为大家介绍功率芯片名厂——美国国家半导体公司出品常用于多媒体音箱的功率芯片。美国国家半导体公司简介：美国国家半导体公司成立于1959年，是著名的模拟和混合信号半导体制造商，也是半导体工业的先驱。公司总部设在美国加州。国家半导体公司致力于利用一流的模拟和数字技术为信息时代创造高集成度的解决方案。它的生产网点遍布全球，在美国德克萨斯州、缅因州和苏格兰建有晶片制造厂，在马来西亚和新加坡建有检验中心和装配厂。主要生产的产品有放大器、比较器、显示电路、接口电路、传感器等通用模拟电路和汽车电路、微处理器及军用航空用产品等等。近年来，随着便携设备的盛行，国家半导体的产品方向已经偏向消费类数码移动产品，不过其在音频领域的芯片研发能力依然强悍。下面我们来看看国家半导体的音频功率放大器家族。国家半导体的音频功率放大器芯片家族：上图列表的Excel文档可点击这里下载附件从上面的列表我们可以看到，美国国家半导体的功率放大芯片家族分为四个较大的系列：LM18xx系列；LM19xx系列；LM38xx系列以及LM47xx系列。型号的后两位数字用来区分同系列中不同封装、功能的产品。从国内多媒体音箱厂商的实际应用情况看，目前我们最常见的国家半导体功率放大器系列为LM18xx系列；LM38xx系列以及LM47xx系列。而具体应用得最多的则是LM1875、LM3886和LM4766。下面我们就为大家详细介绍这三款IC。相信通过我们的介绍，大家举一反三就能进一步了解该公司的其他衍生产品了。盛极一时的LM1875：LM1875是美国国家半导体器件公司生产的单声道音频功放芯片，采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。该集成电路静态电流约70mA，工作于甲乙类放大状态，在±25V电源电压RL=4Ω时可获得20W的输出功率，在±30V电源8Ω负载获得30W的功率，谐波失真为0.03%，增益为26dB，输入灵敏度为630mV，并沿袭了国家半导体的优良传统内置多种保护电路。广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。轻骑兵V23SE在多媒体音箱领域，采用了国家半导体正品LM1875的音箱大多为一代经典产品，早期的漫步者R1900TII、轻骑兵V23SE等中端产品以及2.0高端开山之作惠威M200都是各自定位产品类中的表表者。从产品应用的角度看，早期采用LM1875的音箱产品定位都相对较高，譬如当时的R1900TII和M200，在推出时都是各自产品线中最高端的产品。而随着时间的推移，多媒体音箱有了较大的发展，轻骑兵面向中低端用户群的M7也用上了LM1875。不过由于去年该芯片的停产，不少产品也不得不进行改版了。高端箱常客——LM4766：漫步者R1900TIII也采用了LM4766由于LM1875是单声道产品，并且如果不采用BTL方式难以获得更高的输出功率，对于有更高要求的客户来说，LM1875已经在一定程度上成为产品设计的瓶颈（这一点在成本受到严重制约的多媒体音箱领域表现得尤为明显）。国家半导体在开发出LM1875后，又推出了这款LM4766。LM4766是一款采用15-针TO-220封装的双声道音频功放芯片，因此多媒体音箱常常只用一粒就能提供完整的两个声道功率放大方案。LM4766有两款，后缀分别为“T”和“TF”，负载为8Ω阻抗且按照THD+N小于等于0.1％时，“T”和“TF”分别能够提供40W×2和30W×2的功率输出。也就是说即便只用一颗LM4766，也能提供比两颗LM1875更高的功率输出。此外，他的SNR（signaltonoiseratio）指标也达到了100dB。LM4766还具有宽电源范围的优点，可以工作电压为20V～78V，保护电路也更为完善，具备输出电压欠压，过载，热监控和瞬时温度峰值监控功能（被不少发烧友称为烧不坏的功放芯片）。惠威M200MKII正是具备了以上的优秀产品素质，这款芯片较常见于04～06年的高端多媒体顶级2.0中。其中最著名的产品莫过于M200MKII了，作为惠威顶级箱系列中最卖座的产品，这款音箱有着不错的口碑，温暖的音色搏得了不少发烧友的好评。京东的成交价大致在870元左右，因此即便惠威中高端有强悍的D1080MKII，也当不住M200MKII的诱惑力。漫步者R1900TIII主箱正反视图漫步者R1900TIII副箱正反视图另外一款名气较大的产品是漫步者的R1900TIII，不过时至今日，这款产品在不少媒体评测中表现都不是很理想，我们在此掠过，感兴趣的朋友可以参考我们的对比评测《中端2.0王者之战!漫步者R1900TIII惠威D1080MKII全面PK评测》。真正的颠峰之作——LM3886：LM3886是美国NS公司推出的单声道大功率音频放大芯片，采用11脚TO-220封装，其后面的“TF”后缀是全绝缘封装的意思。和LM1875T相比，它的功率更大，在额定工作电压下最大可达68Ｗ的连续不失真平均功率，同样具有比较完善的过压过流过热保护功能，此外它具有自动抗开关机时的电流冲击的功能，使扬声器能够避免在功放电源开启时受到电流冲击造成损伤的可能。从规格上看，这是国家半导体单声道功率放大器的真正的巅峰之作。惠威T200BLM3886在多媒体音箱业界中的市场地位有如主板中的玩家国度，采用LM3886的音箱大多都是现役的顶级产品——惠威T200B、轻骑兵V3000、黑钻双子星MKII（已停产）。这些产品基本都是各自品牌的门面级产品。不但在多媒体领域，在HiFi界LM3886也有颇多建树。许多成品功放机中就有直接的应用它担任后级功放或者用它作为重低音放大电路。不过由于输出功率大，工作时会发出惊人的热量，如果变压器够厉害能够让其满功率输出的话，就需要足够大的散热器（从这一点看，在某种程度上，从音箱的背部散热片大小也能看出音箱的功率大小）。LM3886性能参数一览：·VCC=±28VOUTPUT=68W/4Ω、38W/8Ω·VCC=±35VOUTPUT=50W/8Ω·峰值功率：135W·信噪比≥92db·转换率：19V/us·互调失真：0.04%·11脚TO-220封装·静音功能·SPiKeTM保护功能·LM3886有两种型号：LM3886TF和LM3886T，前者散热片绝缘，后者不绝缘。总结：从以上三款芯片我们可以看出国家半导体功率放大器的发展路程（介绍的时候我们以芯片在多媒体领域的应用情况排列，并非芯片实际推出时间）。随着设计和技术的提升，功放芯片的最大输出功率以及信噪比等主要参数都有不小的提升。不过从产品的实际应用情况，特别是多媒体领域来看，多媒体音箱或多或少在功率上并没有能完全发挥功放芯片的潜能（符合THD+N小于等于0.1％）。也就是说如果您想提升音箱的潜力，那么打磨音箱电源部分将是最有效的途径（功率分频的音箱产品提高功率＝提高单元控制力，而单元的控制力是最终声音品质的最基本保障）。另一方面，从多媒体音箱应用芯片的轨迹中，我们也能看到多媒体音箱的整体进步，高端产品随着更新信号的功率放大芯片的推出而进行了改进。可以预见的未来，我们会看到更多采用LM3886方案的高端音箱产品。而同样随着用户对产品认知度的提高，音箱产业的再次提升相信也离我们不远了。下一期我们将为大家介绍同样常见于音箱功放电路中的IC设计大厂ST（意法半导体）推出的功率芯片介绍，敬请关注。