【成功案例】使用双相升压控制器ISL78227的音频包络跟踪，提高音频放大器效率
笔者曾负责过一个音频功率放大器的项目，为功放芯片提供电源的部分采用的是Intersil（现已被瑞萨收购）的ISL78227双相升压控制器，该电路的一个主要特点是采用了ISL78227ARZ-T7A音频包络跟随功能，以提高产品的效率。本文对此电路设计做介绍，希望能够为有同种设计需求的研发人员提供参考。
本设计的初衷是利用ISL78227ARZ-T7A特有的音频包络跟随功能来降低功放芯片的热耗。如下图1所示，如果给功放芯片提供一个固定的电压，当芯片输出功率较低时，电源的利用效率很低，都会以热(Vdiss)的形式耗散掉。
图1 功放输出与传统供电方式关系图
想要提供电源的利用效率，则可以根据功放芯片需要输出功率的大小来对应调整电源输出电压，而功放芯片输出功率的大小取决于所需要放大的音频信号，即以音频信号包络的形式来调整电源输出电压，这样就可以大大提高电源的利率用，如下图2所示。
图2 功放输出与带有音频包络跟随电源关系图
下图3是整个系统的框架图，模拟的音频信号经过A/D转换之后以TDM的音频数据传送给DSP，DSP根据输入信号的幅度通过算法处理产生不同占空比的PWM信号输出给ISL78227，ISL78227在收到MCU的enable信号之后会根据TRACKING 信号调整输出电压为功放芯片提供动态的电源。
图3 产品系统框图
图4 ISL78227 跟随输出电路图
设计要点：
1. 本设计采用的是PWM数字信号输入，所以需要将ATRK/DTRK pin下拉到地以选择digital tracking功能，如上图R26下拉到GND；
2. TRACK pin外接DSP的PWM输入信号(net：TPS_TRK)；
3. 开关频率的设定，ISL78227ARZ-T7A的开关频率范围在50kHz~1.1MHz之间，有两种设定方式可选：a.通过FSYNC pin下拉到地的电阻阻值；b.外接clock输入做同步。本设计采用的是下拉电阻RFSYNC设定，相对来说较为简单，不需要额外的clock输入，同时也较少了对软件的需求。设定好目标频率，然后通过公式RFSYNC=2.49*(10)10(0.505/fSW-5.5*10-8)计算出对应的RFSYNC,本设计的设定的开关频率为440kHZ，对应的RFSYNC为27kHZ;
4. 电路的enable是有MCU控制，EN pin外接到MCU的GPIO；
5. ISL78227内部有峰值电流控制架构，能够持续检测流过电感的电流以保障快速响应。电路中的R3，R14即为采样电阻用于检测流过电感L1，L3的电流。同时，我们可以去设定过流保护阈值防止过流对IC的损伤，以ISEN1对应的那一相为例，逐周期峰值电流限制取决于采样电阻R3和设定电阻R1，R2，计算公式为 
IOC=80*10-6*（R1+R2）/R3。有了这个过流保护之后，就不会再出现触发打嗝模式或者关断IC的情况；
6. 输出电压的设定，输出电压大小由反馈电阻的阻值决定，计算公式为 Vout=Vref*【1+（R19+R20）/R21】,Vref=1.6V。本设计的输出电压上限为35V，会跟踪音频输入的幅度调整输出电压；
7. ISL78227支持软启动，启动时间取决于SS pin对地电容的大小，可通过公式tSS=Vref（1-VIN/VOUT*CSS/5uA）计算出所需电容的大小；
8. 功率MOSFET的选择，选取时需要特别注意几个参数：a.BVDSS要有足够的余量，至少要高于电路最大输出电压与开关时两个相位节点瞬态电压尖峰之和；b.UG和LG的驱动电压是5V输出，VGS需要在此范围内；c.总栅极充电电荷Qg要尽量小，RDSON和栅极驱动电阻尽量小；d.建议VGS 门槛值在1.2~2.5V之间；
9. 输出电容的选择，为滤除输出电感的纹波电流并保证有足够的瞬态响应，建议选择小容量的X7R或者X5R陶瓷电容和大容量的电解电容配合使用。这些电容的耐压值必须高于输出电压，并且要保证有一定的余量，本设计为35V输出电压，选取的电容耐压值为50V。电容的ESR也是非常重要的因素，ESR要尽量低。本设计采用的是Nippon Chemi-Con的EMZR500ADA331MJ，MZR系列是Nippon Chemi-Con推出的低ESR耐高温表面贴装电容，封装小，在105℃的工作温度下可持续2000h；
10. layout建议：a.输入端陶瓷电容尽量靠近VIN和PGND,SGND pin；b.输出端陶瓷电容尽量靠近MOSFET，确保环路尽量小；c.在保证足够电流通路的情况下两个相位节点处的铺铜区域尽量小；d.IC背部pad的地孔要尽量连接到比较大的地平面，e.MOS管的驱动走线尽量短，走线在20~40mil之间为宜；f.采样电阻到IC的走线尽量远离噪声比较大的走线，如驱动电路，开关电路，输入电感等，如果有足够的空间可采用开尔文连接方式。
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型号- 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KY 系列小型铝电解电容器
描述- 该资料介绍了KY系列小型铝电解电容器的产品特性、规格和应用。这些电容器具有低阻抗、长寿命等特点，适用于多种电子设备。
型号- EKY-630E□□122ML40S,EKY-101E□□470MJC5S,EKY-160E□□332MK35S,EKY-800E□□151MJ25S,EKY-500E□□331MJ25S,EKY-630E□□821MLN3S,EKY-6R3E□□392MK25S,EKY-101E□□391MK40S,EKY-800E□□821MMN3S,EKY-6R3E□□182MK15S,EKY-160E□□681MJ16S,KY 系列,EKY-160E□□472MLN3S,EKY-160E□□222MM15S,EKY-800E□□471MK35S,EKY-100E□□392ML20S,EKY-350E□□182ML25S,EKY-160E□□152MJ30S,EKY-350E□□152MK35S,EKY-500E□□122MLN3S,EKY-160E□□682ML40S,EKY-350E□□681ML15S,EKY-630E□□121MJ16S,EKY-100E□□682MLN3S,EKY-250E□□102MJ30S,EKY-500E□□471MK20S,EKY-630E□□471ML20S,EKY-350E□□272MMN3S,EKY-800E□□681MLN3S,EKY-101E□□561MMN3S,EKY-800E□□221MK20S,EKY-800E□□471MM20S,EKY-100E□□562ML25S,EKY-160E□□822MMP1S,EKY-160E□□562MLP1S,EKY-350E□□681MJ30S,EKY-500E□□182ML40S,EKY-800E□□122MM40S,EKY-350E□□222MLN3S,EKY-100E□□222MK20S,EKY-160E□□152ML15S,EKY-250E□□681MK15S,EKY-500E□□271MJ20S,EKY-6R3E□□183MM40S,EKY-350E□□182MM20S,EKY-250E□□222MK35S,EKY-630E□□271MK20S,EKY-6R3E□□123MMN3S,EKY-800E□□121MJ20S,EKY-630E□□122MMN3S,EKY-6R3E□□122MJ16S,EKY-100E□□562MM20S,EKY-101E□□221ML20S,EKY-250E□□471MJ16S,EKY-160E□□102MK15S,EKY-800E□□331ML20S,EKY-500E□□471ML15S,EKY-6R3E□□103MM25S,EKY-250E□□182ML20S,EKY-350E□□122MK30S,EKY-500E□□561MK25S,EKY-800E□□471ML25S,EKY-100E□□123MM40S,EKY-100E□□392MK30S,EKY-160E□□122MJ25S,EKY-800E□□101MJ16S,EKY-160E□□152MK20S,EKY-100E□□822MLP1S,EKY-500E□□471MJ30S,EKY-101E□□271MK30S,EKY-100E□□681MJC5S,EKY-500E□□102MM20S,EKY-100E□□103ML40S,EKY-100E□□222ML15S,EKY-160E□□272ML20S,EKY-160E□□472MM25S,EKY-350E□□182MK40S,EKY-630E□□152MMP1S,EKY-6R3E□□472MK30S,EKY-250E□□562MM40S,EKY-250E□□331MJC5S,EKY-250E□□332MLN3S,EKY-160E□□103MM40S,EKY-100E□□102MJ16S,EKY-350E□□102MK25S,EKY-100E□□222MJ30S,EKY-100E□□682MM25S,EKY-100E□□332MK25S,EKY-250E□□222MM20S,EKY-350E□□471MJ20S,EKY-630E□□181MK16S,EKY-800E□□331MK25S,EKY-6R3E□□103MLP1S,EKY-500E□□681MK30S,EKY-800E□□681MM25S,EKY-630E□□681MK40S,EKY-101E□□221MK25S,EKY-6R3E□□222MJ25S,EKY-250E□□392MLP1S,EKY-350E□□222MM25S,EKY-500E□□151MJC5S,EKY-6R3E□□822MLN3S,EKY-250E□□102MK20S,EKY-101E□□821MM40S,EKY-250E□□122MM15S,EKY-160E□□392MK40S,EKY-500E□□222MMP1S,EKY-350E□□681MK20S,EKY-100E□□122MJ20S,EKY-350E□□221MJC5S,EKY-100E□□103MMP1S,EKY-6R3E□□821MJC5S,EKY-630E□□561MK35S,EKY-101E□□681ML40S,EKY-6R3E□□272MJ30S,EKY-6R3E□□392MM15S,EKY-350E□□332ML40S,EKY-6R3E□□682ML25S,EKY-630E□□681MM20S,EKY-250E□□681MJ20S,EKY-6R3E□□272ML15S,EKY-350E□□331MJ16S,EKY-500E□□221MJ16S,EKY-800E□□102ML40S,EKY-350E□□122ML20S,EKY-800E□□680MJC5S,EKY-500E□□271MK15S,EKY-800E□□391MK30S,EKY-160E□□562MMN3S,EKY-160E□□222MK25S,EKY-800E□□821MLP1S,EKY-160E□□392ML25S,EKY-250E□□152MK25S,EKY-630E□□681ML25S,EKY-800E□□151MK16S,EKY-101E□□471MLN3S,EKY-6R3E□□682MM20S,EKY-250E□□272MK40S,EKY-6R3E□□332MK20S,EKY-160E□□471MJC5S,EKY-250E□□332MM25S,EKY-500E□□272MM40S,EKY-□□□E□□□□□M□□□□,EKY-500E□□102ML25S,EKY-101E□□331MK35S,EKY-350E□□272MLP1S,EKY-100E□□152MJ25S,EKY-250E□□821MJ25S,EKY-101E□□680MJ16S,EKY-630E□□181MJ20S,EKY-6R3E□□682MK40S,EKY-350E□□471MK15S,EKY-630E□□182MM40S,EKY-100E□□822MMN3S,EKY-160E□□392MM20S,EKY-630E□□102MLP1S,EKY-100E□□472MK35S,EKY-350E□□392MM40S,EKY-500E□□152MLP1S,EKY-630E□□821MM25S,EKY-101E□□331ML25S,EKY-500E□□561MM15S,EKY-800E□□102MMP1S,EKY-350E□□561MJ25S,EKY-101E□□101MK16S,EKY-101E□□561MLP1S,EKY-101E□□121MJ25S,EKY-101E□□681MMP1S,EKY-630E□□471MK30S,EKY-250E□□102ML15S,EKY-6R3E□□153MMP1S,EKY-250E□□472ML40S,EKY-100E□□562MK40S,EKY-160E□□102MJ20S,EKY-500E□□821MK35S,EKY-500E□□122MM25S,EKY-250E□□392MMN3S,EKY-100E□□272MM15S,EKY-101E□□820MJ20S,EKY-500E□□821ML20S,EKY-630E□□820MJC5S,EKY-101E□□331MM20S,EKY-6R3E□□123ML40S,EKY-250E□□272ML25S,EKY-160E□□272MK30S,EKY-101E□□471MM25S,EKY-500E□□182MMN3S,EKY-100E□□152MK15S,EKY-350E□□102MM15S,EKY-250E□□472MMP1S,EKY-630E□□391MK25S,EKY-800E□□561MK40S,EKY-6R3E□□152MJ20S,EKY-6R3E□□562ML20S,EKY-6R3E□□562MK35S,EKY-630E□□221MJ25S,EKY-101E□□151MK20S,EKY-500E□□102MK40S,EKY-250E□□182MK30S,EKY-350E□□332MMP1S
铝电解电容器
描述- 本资料提供了铝电解电容器在贴片型和引线型焊接时的推荐条件。包括焊接方法、峰值温度、预热时间、回流次数等参数，并针对不同系列和尺寸的电容器给出了具体推荐条件。同时，还提到了使用注意事项，如焊接方法的选择、基板种类、机械应力、粘着剂选择、基板清洗、涂装等，以确保电容器在焊接过程中的安全性和可靠性。
型号- MVJ,MVL,MLA,MZR,MZT,MLF,MHB,MZS,MLE,MLK,MHJ,MHL,MVY,MHK,MHS,MVH63,MZA,MXB,MZF,MZE,MZJ,MVE,MZL,MVH,MZK
KLA 系列铝电解电容器
描述- 该资料介绍了KLA系列铝电解电容器的高纹波性能和基板自立型设计，适用于105℃环境下使用。产品具有高耐温性、宽电压范围和稳定的纹波电流能力，适合白色家电等对纹波电流要求高的变频器用途。
型号- EKLA251LIN601KR35M,KLA,EKLA181LIN182KA45M,EKLA211LIN901KR39M,EKLA221LIN701KR35M,EKLA221LIN901KR39M,EKLA211LIN701KR35M,EKLA251LIN701KR39M,EKLA181LIN172KR54M,EKLA201LIN102KR39M,EKLA181LIN132KR45M,EKLA251LIN102KR51M,EKLA201LIN112KA35M,EKLA181LIN202KA51M,EKLA201LIN202KA54M,EKLA181LIN112KR39M,EKLA221LIN142KA45M,EKLA201LIN142KA39M,EKLA221LIN162KA51M,EKLA□□□LIN□□□K□□□M,EKLA251LIN102KA39M,EKLA251LIN112KR54M,EKLA221LIN102KA35M,EKLA201LIN152KR54M,EKLA211LIN102KA35M,EKLA211LIN132KA39M,EKLA211LIN152KA45M,EKLA251LIN901KR45M,EKLA221LIN192KA54M,EKLA211LIN122KR51M,EKLA221LIN122KR51M,KLA 系列,EKLA211LIN142KR54M,EKLA181LIN901KR35M,EKLA181LIN152KA39M,EKLA211LIN172KA51M,EKLA221LIN102KR45M,EKLA251LIN122KA45M,EKLA251LIN162KA54M,EKLA251LIN142KA51M,EKLA201LIN162KA45M,EKLA201LIN132KR51M,EKLA221LIN122KA39M,EKLA221LIN132KR54M,EKLA211LIN192KA54M,EKLA211LIN112KR45M,EKLA181LIN152KR51M,EKLA201LIN801KR35M,EKLA201LIN182KA51M,EKLA201LIN112KR45M,EKLA251LIN901KA35M
【应用】NIPPON CHEMI-CON导电性高分子铝电解电容在电压调节模组回路（主板）中的应用
主板（电压调节模组）回路中用到的铝电解电容器一般要求储能高、低ESR、高可靠性、耐高纹波电流，对质量要求较高。NIPPON CHEMI-CON公司能够为主板（电压调节模组）回路提供了良好的铝电解电容解决方案，推荐采用其推出的PSF、PSJ、PSK、PSE系列小型引线型导电性高分子固体铝电解电容器。
【选型】寿命高达10000小时贴片型低阻抗小型铝电解电容重要选型参数对比
NIPPON CHEMI-CON是铝电解电容器的顶级制造商，电解电容产量位居世界第一。其产品广泛应用于汽车电子，工业自动化，UPS，基站、电动汽车，光伏，充电站储能、通信基站设备，IoT，LED照明等。NIPPON CHEMI-CON推出了纵型贴片型、低阻抗MLA,MVY,MZA,MZE,MZF,MZJ,MZK,MZR系列小型铝电解电容。这8类电容都可在6.3-450V的电压范围内稳定工作
RLB 系列铝电解电容器
描述- 该资料介绍了铝电解电容器RLB系列的产品特性、技术参数和应用领域。该系列产品专为高纹波电流应用设计，具有长寿命和高可靠性的特点，适用于白色家电等对纹波电流要求高的变频器。
型号- ERLB221LIN102KR45M,ERLB251LIN901KA35M,ERLB211LIN152KA45M,ERLB221LIN102KA35M,ERLB211LIN202KA55M,ERLB181LIN901KR35M,ERLB181LIN112KR40M,ERLB201LIN152KR55M,ERLB251LIN122KA45M,ERLB181LIN172KR55M,ERLB251LIN112KA40M,ERLB201LIN142KR50M,ERLB221LIN162KA50M,RLB 系列,ERLB251LIN901KR45M,ERLB211LIN112KR45M,ERLB181LIN152KR50M,ERLB201LIN162KA45M,ERLB251LIN102KR50M,ERLB211LIN112KA35M,ERLB181LIN202KA50M,ERLB201LIN192KA50M,ERLB201LIN142KA40M,ERLB211LIN901KR40M,ERLB221LIN182KA55M,ERLB221LIN901KR40M,ERLB251LIN122KR55M,ERLB181LIN182KA45M,ERLB181LIN132KR45M,RLB,ERLB201LIN901KR35M,ERLB221LIN701KR35M,ERLB201LIN122KR45M,ERLB211LIN801KR35M,ERLB211LIN132KA40M,ERLB201LIN122KA35M,ERLB201LIN222KA55M,ERLB251LIN601KR35M,ERLB221LIN132KR55M,ERLB251LIN142KA50M,ERLB211LIN172KA50M,ERLB221LIN122KR50M,ERLB□□□LIN□□□K□□□M,ERLB211LIN122KR50M,ERLB221LIN142KA45M,ERLB251LIN162KA55M,ERLB181LIN152KA40M,ERLB201LIN102KR40M,ERLB251LIN801KR40M,ERLB221LIN122KA40M,ERLB211LIN142KR55M
黑金刚——全球铝电解电容市场的最大份额，可应用于多个领域
Nippon Chemi-Con是铝电解电容技术的行业领导者，并赢得了全球铝电解电容器市场的最大份额。其生产的铝电解电容具有高质量和高可靠性的特点，在数字产品、汽车以及功率设备等多个领域都有着广泛的应用。
Nippon Chemi-Con为音频设备应用提供多种优质铝电解电容
针对家庭影院，高端音频系统和PC（个人用途主板）等音频设备，Nippon Chemi-Con提供了表面贴装型、径向引线型、基板自立型等不同的铝电解电容器产品满足音频应用的需求。
电子商城
品牌：Nippon Chemi-Con
品类：Aluminum Electrolytic Capacitors
价格：
现货： 200,000
品牌：Nippon Chemi-Con
品类：Aluminum Electrolytic Capacitor
价格：
现货： 200,000
品牌：Nippon Chemi-Con
品类：导电性高分子混合型铝电解电容器
价格：￥0.9971
现货： 19,500
现货市场
服务
可定制连接器的间距范围1.25mm~4.5mm、单列/双列列数、焊尾/表面贴装/浮动式等安装方式、镀层、针数等参数，插拔寿命达100万次以上。
最小起订量： 1 提交需求>
可定制插座连接器的间距1.25mm~2.54mm；列数：单列/双列/三列/四列；端子类型：直焊针、直角焊针、表面贴装式、无焊柔性针压接、绕接、载体.；镀层、车针长度/直径、连接针长度等参数可按需定制。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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