NS4160纳芯威(NSIWAY) 5W单声道音频功放芯片介绍

NS4160概要

纳芯威（NSIWAY）NS4160是一款带AB类/D类工作模式切换功能、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放。通过一个控制管脚使芯片在AB类或者D类工作模式之间切换，以匹配不同的应用环境。即使工作在D类模式，NS4160采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。NS4160无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。NS4160内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90%的效率更加适合便携式音频产品。

NS4160提供eSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。

主要特性

AB类/D类工作模式切换功能

AB类/D类工作模式和低功耗关断模式通过一线脉冲控制，节省主控GPIO

5W输出功率

0.1%THD（1W输出功率、5V电源）

优异的全带宽EMI抑制能力

优异的“上电，掉电”噪声抑制

高达90%以上的效率(D类工作模式)

工作电压范围：3.0V～5.5V

过流保护、过热保护、欠压保护

eSOP8封装

应用领域

手提电脑

台式电脑

低压音响系统

典型应用电路

图1NS4160典型应用电路

极限参数

注：在极限值之外或任何其他条件下，芯片的工作性能不予保证。

芯片基本结构描述

NS4160是单声道带AB类，D类工作模式切换功能的音频功率放大器。芯片内部集成了反馈电阻，放大器的增益可以在外围通过输入电阻设置。其原理框图如下：

纳芯威常用音频芯片

纳芯威NS8258内置BOOST升压,防失真、3WX2、

纳芯威NS8002单声道、AB类音频功放

纳芯威NS4890B单声道、AB类音频功放

纳芯威NS4871单声道、AB类音频功放、底部散热

纳芯威NS4830电荷泵升压、转换效率高、AB/D类切换

纳芯威NS4820双电荷泵升压、防失真

纳芯威NS4818AGC、内置电荷泵升压、抗干扰

纳芯威NS4816AGC、内置电荷泵升压、抗干扰

纳芯威NS4815内置电荷泵升压、抗干扰、NCN

纳芯威NS4814内置BOOST升压、防失真、无需滤波器、3.7V/11W单声道AB/D类双模音频功放

纳芯威NS4813内置BOOST升压、防失真、无需滤波器、3.7V/11W单声道AB/D类双模音频功放

纳芯威NS4752内置BOOST升压、防失真、无需滤波器、3.6V/5W单声道AB/D类双模音频功放

纳芯威NS4268DC音量控制、超低EMI、无需滤波器、3W双声道D类音频功放+立体声耳机功能

纳芯威NS4263AB类/D类切换、超低EMI、无需滤波器、蓝牙音箱、中小尺寸TV3W双声道音频功放+立体声耳机功能

纳芯威NS4258T低静噪、5W双声道、防破音、AB/D切换

纳芯威NS4258低静噪、3W双声道、防破音、AB/D切换

纳芯威NS4251AB类/D类切换、3D环绕立体声、3W双声道音频功放+耳机功能

纳芯威NS4250第二代超长续航、2X3W、智能音频功放+耳机功能

纳芯威NS4248超低EMI、无需滤波器、3W双

纳芯威NS4225耐压18V、大功率双声道功放、可PBTL桥接

纳芯威NS4216超低EMI、无滤波器、双声道

纳芯威NS42053W双声道D类音频功放

纳芯威NS4203超低EMI、无需滤波器、3W双声道D类音频功放

纳芯威NS4168I²S数字音频输入、外围简洁

纳芯威NS4165BAB/D类切换、5.3W单声道、5.5V耐压、扩音器、蓝牙音箱性价比高

纳芯威NS4160一线脉冲AB类/D类切换、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放

纳芯威NS4158B防失真、超低EMI、无需滤波器、

纳芯威NS4158防失真、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放

纳芯威NS4151S超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4151M超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4151D超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4150C超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4150B超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4131单声道、AB类音频功放

纳芯威NS4120大功率40W单声道D类功放

纳芯威NS41117.4V双节锂电供电、9V/4欧/10W

纳芯威NS4110BAB/D类切换、18W单声道、小封装大功率

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功放开关电源原理与维修

如今的功放电源已经由工频变压器趋向于具有体积小、重量轻等特点的开关电源电路，同时也由于开关电源电路比较复杂，零配件比较小众化从而使得维修起来比较困难。天逸AD-800MKII功放号称8Ω负载时有1000瓦的输出，经试听感觉其音质、功率容量还可以。现粗略介绍一下其原理，及其容易出现的故障点。

一、主要集成块的内部框图及简单原理介绍

1、SG3525AN介绍

SG3525是一种单片集成PWM控制芯片，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比，内部原理图见下图。

直流电源Vcc脚（15脚）接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，作为内部电源。振荡器（⑤脚）须外接电容CT，⑥脚须外接电阻RT。振荡器频率由外接电阻RT 和电容CT决定，振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出互补，交替输出高低电平，将PWM脉冲送至两对组合式推挽型三极管的基极，锯齿波的作用是加入死区时间，保证这两对组合式推挽型三极管不同时导通。最后，在11脚及14脚分别输出相位相差为180°的PWM波。⑧脚为软启动端，一般外接电容，此电容大小决定启动时间的长短。⑩脚为关断脚，电压高于0.7V则PWM关闭。

2、IR2110

IR2110做为驱动半桥的集成块，其内部原理图如图2所示：

HIN为高端脉冲信号输入，VIN为低端脉冲信号输入，此二路输入经一系列电平转换及悬浮处理后高端从HO输出，低端从LO输出；低端输出驱动电源Vcc取自输入端的Vdd，而高端输出驱动电源VB则需要增加自举电路，在本电路中Cd4、C817、D8为自举电容和二极管。SD为关断控制信号，当其为低时高低端均无输出。

3、LM556CM

这是常见的两个555电路，A部分作为振荡，B部分作为开机延时。

4、TOP221

这是一个类似三端的开关电源。

二、电源电路及其原理分析 （电路图见下图，可点击放大）

1、供电部分

220V交流电经热敏电阻NTC1-4（开机等待时间过后继电器K1闭合则短路此热敏电阻）加到D1整流，在C1~C4、C6 滤波，加到开关管Q2、Q6、T2及副电源部分U2、T1等。

2、副电源

由U1（TOP221）、T01及Q20等组成，T01输出两组电压各由D2及D202整流在E97输出15V，在E06输出5V。

3、控制部分

震荡电路由U14A及R39、R44、C825形成约200kHz的矩形脉冲经R02、Q1、R41送到IC6的③脚，但是这个输出脉冲并不决定IC6的输出频率，感觉这部分电路是多余的。

控制电路：SG3525完成脉冲宽度调节电路，R73、C73决定脉冲频率，R72决定间歇时间，16脚输出5V电压供给外围电路包括保护电路等的作为基准电压。

本机并没有从输出电压反馈到控制端的信号也就是稳压控制，实际上就是相当于一个普通的变压器。这个定频定宽的脉冲信号从11脚、14脚输出到IC801（IR2110）的12脚、⑩脚，在①脚、⑦脚送出驱动信号到Q6、Q2，从而完成半桥开关输出驱动开关变压器T2。

输出电路：开关管Q2、Q6驱动开关变压器T2，在次级经D24、D35整流C101、C102滤波输出正负120V电压。

4、保护电路：

1）U13D与R23、R24、R25、C13、R43、R42、R26、C14组成断电识别电路，当外电路断电时A点电压下降，而B点电压由于电容的存电保留，从而使得U13的⑨脚的电压小于⑧脚的电压，在14脚输出低电压，经D23拉低C点电压。

2）U13C与R31组成C点电压低位保持电路，当C点电压变低则U13的11脚经 R31也被拉到低于5V（此5V电压来自IC6 的16脚），进一步保持了U13的13脚C点的低电压。要重新使U13的13脚变高，就得关闭整个220V电源，重新开机，也就是说本机没有故障保护自恢复功能。

3）U13A和U13B组成15V电压判断电路，过高过低都会使C点电压变低。

4）IC1B组成5V电压是否有的判断电路，5V电压失去，其⑦脚也就是C点电压降低。

5）R21是功放出现直流输出的保护电路，当R13或R14出现正电压则IC2A的 ②脚变高，①脚变低，经R53使得OK2阴极拉低，在J5_7变低再经R21拉低C点电压。

以上5种情形的结果：C点电压变低后经R05使T1导通，经R34拉低U14的12脚THR、经R36拉低13脚DISC，使⑨脚变高，DISC内部三极管导通，经R36S锁定THR于低电平。拉高IC6的⑩脚SD，OUT A和OUT B停止脉冲输出，电源停止工作。

6）开机延时：U14B、C25、R34、R35、R36组成开机延时电路。开机时在 T1截止而且TRIG为高的情况下，由U14内部对C25充电，这个充电时间就是开机等待时间。

三、故障检修

1、检查关键点：

1）B点电压是否有310V。

2）15V电压是否正常。

3）C点电压是否是大于14V。

4）IC6的⑧脚SS端是否高于10V、⑩脚SD端是否低于0.6V；13脚、14脚是否有方波输出。

通过对关键点的检测可以比较快的找出故障范围，从而找出故障元件，最后排除故障。

2、常见故障：

本机使用的电容经常出现漏电现象，如C82漏电使得IC6的SS端电压不能上升（正常情况下应该在10秒钟之内上升到10V）导致开电好长时间都不能工作；C73失效导致输出信号频率超出正常工作频率范围接近1MHz，致使Q2、Q6烧毁。

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