Maxim Integrated Products推出業(yè)界第一款單聲道、G類(lèi)放大器MAX9788，專(zhuān)門(mén)設計用于驅動(dòng)大容性負載的壓電揚聲器。

陶瓷壓電揚聲器的最大優(yōu)點(diǎn)在于其具有很薄的外形尺寸。但要充分發(fā)揮陶瓷揚聲器在外形尺寸上的優(yōu)勢，運放也需要具有緊湊的解決方案。此外，由于電池的效率同時(shí)也是移動(dòng)電話(huà)設計中的一個(gè)重要指標，因此運放的效率也往往成為優(yōu)化音頻解決方案的關(guān)鍵所在。為了應對這一系列設計挑戰，MAX9788采用全新的技術(shù)為陶瓷揚聲器供電，可構建高效而緊湊的解決方案。

MAX9788集成反向電荷泵電源，可以在單節鋰離子(Li+)電池供電的條件下輸出高達16VP-P的電壓。該電荷泵無(wú)需使用電感即可實(shí)現高效的倍壓。器件采用小尺寸、2mm x 2.5mm UCSP封裝，其放大器理想用于下一代超小型電子設備。

陶瓷壓電揚聲器設計難點(diǎn)

與動(dòng)圈式揚聲器不同的是，壓電揚聲器利用壓電效應實(shí)現電/聲轉換。傳統動(dòng)圈式揚聲器具有4mm或者更高的厚度，而標準的陶瓷壓電揚聲器的厚度僅為0.7mm，重量也往往小于一克。便攜式電子產(chǎn)品的尺寸和重量是設計中需要考慮的重要因素，因此壓電揚聲器所具有的小外型尺寸在這類(lèi)應用中極具吸引力。

盡管在尺寸上具有明顯的優(yōu)勢，然而目前壓電揚聲器并沒(méi)有得到廣泛應用。壓電揚聲器應用的主要障礙主要在于缺少合適的放大器。

薄型陶瓷揚聲器要求具有較高的驅動(dòng)電壓，以提供令人滿(mǎn)意的聲壓等級。而手持設備中常用到的揚聲器僅能承受最大7VP-P的電壓，壓電揚聲器產(chǎn)生相同的聲壓等級則需要提供兩倍以上的驅動(dòng)電壓(最大15VP-P)。高驅動(dòng)電壓的需求給便攜式產(chǎn)品的揚聲器放大器帶來(lái)難題，因為這些放大器往往無(wú)法提供這么高的驅動(dòng)電壓。另外，壓電揚聲器具有與陶瓷電容相類(lèi)似的電氣特性，而動(dòng)圈式揚聲器從電氣特性上則更像一個(gè)電感。當頻率升高時(shí)，壓電揚聲器所表現出的電容特性將需要更大的驅動(dòng)電流，而常用的揚聲器所需的電流將隨著(zhù)頻率的升高而減小。這一基本特性上的區別給放大器的設計帶來(lái)了極大的挑戰。

在MAX9788推出之前，壓電揚聲器的放大器通常采用基于電感的升壓轉換器和AB類(lèi)放大器，以產(chǎn)生必要的輸出電壓。這類(lèi)解決方案中所用到的電感需要占據很大的電路板空間，增加了成本以及最終方案所占用的空間。AB類(lèi)放大器的效率比較低，也增大了電池功耗。

新型電荷泵解決方案

MAX9788采用電荷泵技術(shù)，可以在單節Li+電池供電的條件下，提供高達16VP-P的電壓輸出驅動(dòng)能力，僅需最少的外部元件。通常情況下，Li+電池最大輸出4.2V電壓，而隨著(zhù)電池的放電，電壓將降低到3.0V。MAX9788采用與Maxim公司的DirectDrive技術(shù)相類(lèi)似的反向電荷泵技術(shù)，可以在不使用任何電感的前提下實(shí)現電源倍壓。器件僅需兩個(gè)小尺寸而且很便宜的外部陶瓷電容，即可產(chǎn)生反向電壓。

MAX9788內置另一路負電壓輸出，因此內部放大器可以工作在高達±5.5V的雙電源下，輸出將近20VP-P的電壓。典型應用中，放大器可以由5V的穩壓電源供電或直接由Li+電池供電，兩種情況下都可產(chǎn)生足夠高的電壓以驅動(dòng)壓電揚聲器。

改善頻率響應

MAX9788不僅能夠產(chǎn)生陶瓷揚聲器所需要的電壓，還能提供足夠的驅動(dòng)電流。陶瓷揚聲器具有與電容相仿的阻抗特性。因此，頻率越高，揚聲器的阻抗就越低。為保證高頻時(shí)電荷泵能在多數負載電流下不出現振蕩，MAX9788采用比DirectDrive放大器更大的電荷泵。該電荷泵可輸出高達500mA的連續電流，使放大器能夠在高頻和保證最佳音質(zhì)前提下，保持平坦的頻率響應。

獨特的G類(lèi)技術(shù)

MAX9788采用10V放大器替代手持設備中常見(jiàn)的5V放大器，因此有必要保持高效率以延長(cháng)電池使用壽命。雖然D類(lèi)技術(shù)具有很高的效率并且常被用于一些手持設備，但由于陶瓷揚聲器為純容性負載，從而使D類(lèi)技術(shù)不能兼容于陶瓷揚聲器。設計的挑戰顯而易見(jiàn)：MAX9788需要提供一些新的功能。G類(lèi)放大器這一相對陌生的技術(shù)，卻可以很好的滿(mǎn)足這一應用的要求。

G類(lèi)放大器的工作原理和AB類(lèi)放大器基本相同，但G類(lèi)放大器采用多個(gè)電源電壓替代單個(gè)固定電壓。隨著(zhù)輸入信號幅值的變化，G類(lèi)放大器自動(dòng)選擇適當的電源電壓，降低輸出晶體管上的壓降，從而大大提高了效率。典型的G類(lèi)放大器正常工作需要提供兩路正電源和地。高電壓用于為大信號輸出供電，而低電壓為小信號輸出供電。

MAX9788采用獨特的G類(lèi)技術(shù)，利用電荷泵的反向輸出電壓替代高壓和低壓正電源。當輸出小信號時(shí)，MAX9788的放大器采用電池電壓和地作為其輸入電源。在這一模式下，器件像典型的5V、AB類(lèi)放大器一樣工作。當輸出信號超過(guò)電源電壓時(shí)，放大器將切換到由電池和反向電荷泵輸出供電。放大器可以提供足夠的輸出信號，以驅動(dòng)陶瓷揚聲器輸出最大聲壓等級。

總之，MAX9788采用反向電荷泵和G類(lèi)技術(shù)，可構建高效而緊湊的陶瓷壓電揚聲器供電方案。MAX9788已開(kāi)始提供樣品，適用于下一代超薄電子產(chǎn)品中。

MAX9788工作在-40℃到+85℃的溫度范圍。器件起價(jià)為$0.65(1000片起，美國離岸價(jià))。

采用MAX9788的典型陶瓷揚聲器應用電路