英飞凌数字功放参考设计EVAL_MA5302MS选用科达嘉电感
2023年12月，全球领先的IC方案商英飞凌最新发布了适用于数字功放的参考设计EVAL_MA5302MS。该参考设计选用了科达嘉自主研制的数字功放电感CPD2315-100M、CPD1715F-100M，可广泛应用于AV 接收器、家庭影院系统、迷你音响、有源音箱、低音扬声器、乐器放大器、汽车功放等设备，具有高音质、低噪音、效率高等特点。
方案设计及应用
EVAL_MA5302MS_200Wx2评估板是一款双通道、200 W/ch（±28.5 V 时为2Ω，带散热片）的半桥数字功放功率放大器，适用于Hi-Fi 音频系统。该评估板演示了如何使用MA5302MS IC，实施保护电路以及设计最佳 PCB 布局。
EVAL_MA5302MS_200Wx2 评估板采用双通道自振荡型PWM 调制器，元件数量少，性能高，设计坚固。在电感选型上，选用了科达嘉数字功放电感CPD2315-100M、CPD1715F-100M进行输出滤波。通过对数字功放设备的音频测试结果显示，输出电感的电阻相对较小，和电容器相对于负载电流和电压的线性度较高，在具备高保真音频效果的同时，具备更高的效率和更大的输出功率。
【英飞凌EVAL_MA5302MS评估板】
1、方案原理图
【英飞凌EVAL_MA5302MS原理图】
2、音频性能测试
测试条件：Vbus =±28.5V，输入信号1kHz，负载=2Ω，频率=400kHz
【功率vs. THD+N 2Ω负载测试】
【频率响应2Ω负载测试】
【EVAL_MA5302MS_200X2 2Ω负载立体声, ±B supply = ±28.5 V】
数字功放电感产品特点
英飞凌EVAL_MA5302MS评估版选用的数字功放电感CPD2315-100M、CPD1715F-100M由科达嘉电子自主研制。作为全球领先的磁性元件技术供应商，科达嘉电子专注功率电感研制23年。为了满足小体积、大功率、低辐射、低失真等设计需求，科达嘉电子设计开发了多个系列的数字功放电感。如：CPD、 CSD、CPE、CSAD、VSAD等多个系列，并且已经成功应用到各D类大功率功放方案设计当中。
科达嘉数字功放电感CPD1715F、CPD2315系列
1、产品特点
CPD系列数字功放电感具有以下特点：
● 磁屏蔽结构，抗电磁干扰(EMI)性能强，低辐射。
● 组立式设计，结构坚固。
● 高电感值，大电流，低磁损，低阻抗，寄生电容小。
● 采用耐高温铜线，具有优异的电流稳定性和信号传输性能，低失真。
● 紧凑型封装尺寸设计，适合各种小体积高效率方案设计应用。
2、电气性能
方案中选用的CPD1715F-100M电感值为10μH，饱和电流29A，温升电流17A，可在-40℃~+125℃环境下持续稳定工作。CPD1715F系列通过了AEC-Q200认证，具有高可靠性特点。
CPD1715F饱和电流曲线
CPD1715F温升电流曲线
CPD2315-100M电感值为10μH，饱和电流39A，温升电流14A，可在-40℃~+125℃环境下持续稳定工作。
CPD2315饱和电流曲线
CPD2315温升电流曲线
3、环境
工作温度：-40℃～+125℃(包含线圈发热)。
4、环保标准
符合RoHS，REACH，无卤等环保要求。
【经验分享】数字功放电路设计
在很多个人计算机或小家电音响数字功放设计中，电源部分由市电经整流、滤波和稳压电路等处理后供给，电路复杂，而且体积大而重。本方案音响功放采用了SWITCH-MODE POWER SUPPLY，使得供电变的简单灵活更实用，且低成本，低功耗，体积小，效率高，设计灵活使用方便的数字功率放大技术。
1、方案设计
图1是功放电路原理图，功能模块上主要有：供电部分，信号输入部分、信号处理功率放大部分、输出部分最后由扬声器或喇叭输出的解决方案。为实现上述目的，本方案提出用9v或1 2 V直流稳压电源即通用的S W I T C H-MODE POWER SUPPLY供电。输入端是直接从数码信号源如PC音频输出端、CD唱机、DVD影碟机、DVD Audio以及LCD或DTV数码电视等输入的数码音频信号，而不是经过ADC模数转换或DAC数模转换处理的音乐模拟信号。所述功率放大电路主要由，供电电路、信号输入、功放IC处理以及信号输出组成。
输出部分由扬声器或喇叭组成。本方案所要达到的效果是：通过电路分析信号输入与数字音源的无缝结合、能有效降低信号间传递干扰，由于采用无负反馈的放大电路、低通滤波器等处理，可以将输出滤波器的截止频率设计得较高，从而保证在20Hz-20kHz内得到平坦的幅频特性和很好的相频特性，使得整个频段内无相对相移，声场定位准确。另外，由于它不需传统音响功放的静态电流消耗，所有能量几乎都是为音频输出而储备，加之无模拟放大、无负反馈的牵制，故具有更好的“动力”特征，即"动态特性"好。除此之外，如附图2所示：LC滤波器的差分实现，它们为滤波器提供相反极性的脉冲，其中滤波器包含两个电感器、两个电容器和扬声器。
2、具体实施方式及应用
如附图1所示：本方案的音响功放的信号流向如下所述：右声道信号（SP_IN_R）由R5，C2的RC串联电路送入功放IC的RINP脚，经IC处理一路由BSRP脚输出给由C13，L2，C17组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_R+；另一路由BSRN脚输出给由C16，L3，C18组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_R-;右声道地信号由RINN脚进入。左声道信号（SP_IN_L）由R6，C4的RC串联电路送入功放IC的LINP脚，经IC处理一路由BSLP脚输出给由C6，L6，C10组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_-；另一路由BSLN脚输出给由C9，L7，C11组成的LC低通滤波电路，最后输出给终端SP_OUT_L+;右声道地信号由RINN脚进入。图2是功放的低通滤波器电路图。
在输出级和扬声器之间插入一个低通滤波器以将电磁干扰（EMI）减至最小，并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。为了保持开关输出级的功耗优点，要求该滤波器（见图1）是无损的（或接近于无损）。低通滤波器通常采用电容器和电感器，只有扬声器是耗能元件。
3、结语
本方案音响功放创新的采用了SWITCH-MODE POWER SUPPLY，使得供电变的简单灵活更实用。更为重要的是成功实现了用一块芯片就实现了将数字信号源与数字处理直接结合起来提供端到端数字音频系统。简化了电路设计，容易实现。
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