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By Eileen Zhang

拉桿音箱通常為一種帶有拉桿和輪子的無(wú)線(xiàn)音箱，如圖1所示。由于拖拉方便，易于移動(dòng)，并且在室外可以提供足夠的響度，拉桿音箱廣泛應用于各種戶(hù)外活動(dòng)中，如廣場(chǎng)舞、演唱會(huì )、婚禮、會(huì )議、瑜伽練習等。拉桿音箱的主要消費市場(chǎng)在中國，也出口到東南亞，歐美等地區。

拉桿音箱有多種功率等級，從數十瓦到數百瓦不等。影響拉桿音箱功率等級的因素有音量的大小，低音炮的功率等。舉例來(lái)說(shuō)，一款20W的拉桿音箱，通常帶有一個(gè)5英寸的低音喇叭；而一款100W的拉桿音箱，通常帶有一個(gè)18英寸的低音喇叭。圖2所示為一款帶有屏幕的中高端拉桿音箱。

圖1. 拉桿音箱（基本款）                  圖2. 拉桿音箱（帶屏幕）

為同時(shí)滿(mǎn)足便攜性需求并提供足夠的功率，拉桿音箱通常配備了12V鉛酸電池。對于30W以上的拉桿音箱，12V電池不足以給后級的音頻功放提供足夠的功率，需要升壓電路將電池電壓升壓至15V~48V以滿(mǎn)足不同功率需求。圖3所示為典型的拉桿音箱電源系統示意圖。

圖3. 拉桿音箱電源系統示意圖

升壓控制器LM5155在拉桿音箱中的應用

LM5155是德州儀器的全新一代升壓控制器， 在拉桿音箱的應用中具有以下優(yōu)勢：

• 支持3.5-V 到45-V寬范圍輸入，適用于不同種類(lèi)電池
• 內置1.5A的門(mén)極驅動(dòng)電路，可驅動(dòng)大電流MOSFET，適用于大功率音箱的設計。相比市面其他升壓方案，LM5155可顯著(zhù)提升效率，降低功耗，從而延長(cháng)拉桿音箱續航時(shí)間。
• 整體方案尺寸小，設計簡(jiǎn)單，BOM成本低：
  • 芯片采用小尺寸的WSON封裝，僅為3mm×2mm，如圖4所示。
  • 支持高開(kāi)關(guān)頻率 （100 kHz to 2.2 MHz），可有效減小外部電感電容的尺寸，降低成本。
  • 工作頻率可編程， 同時(shí)提供外部時(shí)鐘同步， EMI設計更為靈活
  • 支持可編程欠壓保護(UVLO)及軟起動(dòng)，并具有完善的過(guò)壓、過(guò)流及熱保護，為整個(gè)系統提供多重保護。

圖5為L(cháng)M5155的典型應用電路圖。

圖4. LM5155封裝示意圖              圖5. LM5155升壓應用電路圖                                        

德州儀器音頻功率放大器在拉桿音箱中的應用

基于最新的半導體制造工藝以及豐富的音頻功率放大器設計經(jīng)驗，德州儀器推出一系列D類(lèi)功放產(chǎn)品，性能出色，性?xún)r(jià)比高，產(chǎn)品選擇多，可滿(mǎn)足不同功率等級拉桿音箱的需求。

在拉桿音箱應用中，D類(lèi)功放的電源電壓 (PVDD) 通常由升壓型DC/DC變換器提供。與固定 PVDD 相比，基于音頻信號大小而調整的可變 PVDD 可顯著(zhù)提高系統效率，降低損耗，減少發(fā)熱，延長(cháng)電池續航時(shí)間。

TAS5825P為德州儀器2019年新推出的數字輸入D類(lèi)功放芯片。該芯片內置強大的音頻 DSP 內核，實(shí)現了一種稱(chēng)為 Hybrid-Pro 的專(zhuān)有算法。Hybrid-Pro算法可檢測即將發(fā)生的音頻功率需求，并通過(guò)反饋引腳 (HPFB) 為DC/DC變換器提供 PWM 控制信號來(lái)調整輸出電壓（即D類(lèi)功放的電源電壓 PVDD）。TAS5825P 支持高達 4ms 的延遲緩沖器 （Delay Buffer），以提前查看音頻信號并防止音頻削波失真。

圖6為使用LM5155 及TAS5825P實(shí)現的動(dòng)態(tài)調壓的音頻功放解決方案TAS5825PEVM的系統框圖。如圖所示，音頻信號經(jīng)Hybrid-Pro 算法處理后反饋給升壓控制器LM5155的反饋（FB）端，從而實(shí)現音頻信號的包絡(luò )檢測及控制LM5155輸出電壓。TAS5825P內置的延遲緩沖器 （Delay Buffer）可以將音樂(lè )信號延時(shí)輸入到功放部分，從而避免音頻輸出失真。從圖7的實(shí)驗波形可以看到，電源電壓PVDD會(huì )跟隨音頻輸入信號的包絡(luò )幅值進(jìn)行調節，并且確保音頻輸出無(wú)失真。

圖6. TAS5825P實(shí)現動(dòng)態(tài)調壓音頻功放的系統框圖

圖7. TAS5825P 實(shí)現實(shí)現動(dòng)態(tài)調壓音頻功放的實(shí)驗波形

經(jīng)實(shí)驗測試，7500mAh的單節鋰電池給2×20W的功放供電，若使用不帶動(dòng)態(tài)調壓的D類(lèi)功放，電池使用時(shí)間為2小時(shí)；若功放為帶Hybrid-Pro算法的TAS5825P，則電池使用時(shí)間可延長(cháng)到6小時(shí)，續航時(shí)間是原來(lái)的3倍。對于大功率拉桿音箱，音樂(lè )動(dòng)態(tài)范圍變化更大，省電效果尤為顯著(zhù)。

在德州儀器官方網(wǎng)站上，可以找到更多適用于拉桿音箱應用的升壓電源以及音頻功放解決方案。