原標(biāo)題：音頻應(yīng)用中生成負(fù)電源軌的方案

在音頻應(yīng)用中，負(fù)電源軌的生成是一個常見的需求。音頻設(shè)備通常需要雙極性電源，即正負(fù)電源軌，以確保音頻信號能夠被有效放大和處理。生成負(fù)電源軌的設(shè)計方法有很多，其中包括使用專用的負(fù)電源生成芯片、DC-DC轉(zhuǎn)換器以及模擬電路等。本文將詳細(xì)探討音頻應(yīng)用中生成負(fù)電源軌的方案，介紹在這一過程中常用的主控芯片型號及其在設(shè)計中的作用，幫助設(shè)計人員更好地理解和實現(xiàn)這一電源設(shè)計。

1. 負(fù)電源軌的應(yīng)用背景

在音頻處理電路中，信號通常會圍繞零電位（地電位）波動。為了能夠更好地處理這些信號，特別是在放大器、混音器和其他音頻模塊中，需要提供正負(fù)電源軌。例如，常見的音頻放大器需要±12V或±15V的電源，以確保信號的線性放大。

傳統(tǒng)的音頻功放、模擬音頻處理器和某些DSP（數(shù)字信號處理器）等設(shè)備在工作時通常要求雙電源（正電源軌和負(fù)電源軌）。這就需要設(shè)計一個合適的電源方案，生成負(fù)電源軌。負(fù)電源的設(shè)計不僅影響到電源穩(wěn)定性，還可能影響整個音頻系統(tǒng)的性能，因此選擇合適的芯片和電路方案至關(guān)重要。

2. 常見的負(fù)電源生成方案

生成負(fù)電源軌的常見方法有以下幾種：

2.1 使用負(fù)電源轉(zhuǎn)換器（如負(fù)電壓轉(zhuǎn)換芯片）

這種方法通過DC-DC轉(zhuǎn)換器或者負(fù)電源生成器將正電源轉(zhuǎn)換成負(fù)電源。負(fù)電源轉(zhuǎn)換器通常具有高效率和較低的噪聲特性，因此廣泛應(yīng)用于音頻設(shè)備中。

例如，市場上有一些專用的負(fù)電源生成芯片，如：

• LT3035：Linear Technology的LT3035是一款高精度負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器，可以提供低噪聲的負(fù)電源輸出，廣泛用于音頻放大器等應(yīng)用中。它支持最大1.5A的負(fù)電流輸出，適合要求較高電流的音頻設(shè)備。

• MAX660：Maxim的MAX660是一款集成的負(fù)電壓生成芯片，支持從正電源生成負(fù)電源的功能。它適用于低功耗應(yīng)用，并能提供低噪聲的負(fù)電源輸出，適合高精度音頻應(yīng)用。

• TPS7A02：Texas Instruments的TPS7A02是一款超低噪聲、低功耗的負(fù)電源轉(zhuǎn)換器，能夠提供高穩(wěn)定性的負(fù)電壓輸出，非常適合用于高端音頻設(shè)備。

2.2 使用模擬電路（如運算放大器）

除了使用集成的負(fù)電源生成芯片外，某些音頻電路還可以采用模擬電路來生成負(fù)電源軌。例如，使用運算放大器和電阻、電容網(wǎng)絡(luò)來模擬負(fù)電源。

這種方法的優(yōu)點是設(shè)計簡單、成本低，但在電流需求較高或者需要嚴(yán)格穩(wěn)定的電壓輸出時，可能無法滿足需求。因此，這種方案通常用于低功耗或低電流的音頻電路中。

2.3 使用電池反向連接或二極管

在一些特定應(yīng)用中，電池反向連接或者二極管的方式也可用于生成負(fù)電源。通過電池反向連接可以直接獲得負(fù)電源，但這種方式的應(yīng)用較少，且只適用于對電壓要求不高的低功耗電路中。

3. 常見的主控芯片及其在負(fù)電源設(shè)計中的作用

在負(fù)電源軌的設(shè)計中，主控芯片通常負(fù)責(zé)管理電源的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換效率以及輸出電壓的精度。主控芯片的選擇直接影響系統(tǒng)的性能，特別是在音頻應(yīng)用中對噪聲、穩(wěn)定性和響應(yīng)速度的要求較高。以下是一些常見的主控芯片及其作用：

3.1 TLV62084（Texas Instruments）

TLV62084是Texas Instruments的一款高效降壓轉(zhuǎn)換器，支持寬輸入電壓范圍和可調(diào)輸出電壓。它能夠從正電源軌生成負(fù)電源軌，支持音頻應(yīng)用中的負(fù)電源需求。該芯片的優(yōu)勢在于其高效率和低噪聲輸出，使得其非常適合于高保真音頻設(shè)備中。通過調(diào)節(jié)其輸出電壓，可以滿足不同的負(fù)電源電壓需求。

3.2 MAX4944（Maxim Integrated）

MAX4944是一款高效率的負(fù)電源轉(zhuǎn)換器，它支持廣泛的輸入電壓范圍并提供高穩(wěn)定的負(fù)電源輸出。在音頻應(yīng)用中，MAX4944可以有效地降低輸出噪聲，確保音頻信號的純凈性。其內(nèi)置的保護(hù)功能還能夠確保電路在短路或過載情況下正常工作，提高系統(tǒng)的可靠性。

3.3 ADP5070（Analog Devices）

ADP5070是Analog Devices推出的一款多通道DC-DC轉(zhuǎn)換器，支持同時生成多個輸出電壓，包括負(fù)電源軌。它具有低噪聲、高效率的特點，廣泛應(yīng)用于音頻處理、音頻功放和混音器等音頻系統(tǒng)中。該芯片支持不同的電源轉(zhuǎn)換模式，能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求提供精確的負(fù)電源電壓。

3.4 LT1963A（Linear Technology）

LT1963A是Linear Technology的一款低噪聲線性穩(wěn)壓器，能夠提供穩(wěn)定的負(fù)電源輸出。它非常適合于音頻放大器和其他對電源噪聲敏感的音頻電路。該芯片的低噪聲特性對于高端音頻系統(tǒng)非常重要，因為它能有效避免電源噪聲對音頻信號的干擾。

3.5 LM2675（Texas Instruments）

LM2675是一款集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器，能夠從正電源軌生成負(fù)電源。它提供了簡單的電路設(shè)計，支持寬輸入電壓范圍并具有較低的輸出噪聲。在一些入門級的音頻應(yīng)用中，LM2675是一個較為常見的選擇。

4. 負(fù)電源設(shè)計中的關(guān)鍵考慮因素

在設(shè)計負(fù)電源軌時，需要考慮多個因素：

4.1 電源噪聲

音頻設(shè)備對電源噪聲極為敏感。過多的噪聲可能會對音頻信號造成干擾，影響音質(zhì)。因此，選擇低噪聲的負(fù)電源轉(zhuǎn)換器或者線性穩(wěn)壓器非常重要。此外，通過適當(dāng)?shù)臑V波電路，也能進(jìn)一步降低噪聲。

4.2 電源效率

電源效率直接影響到系統(tǒng)的功耗和熱量產(chǎn)生。在音頻設(shè)備中，尤其是便攜式設(shè)備中，電源效率是一個重要指標(biāo)。高效的DC-DC轉(zhuǎn)換器能夠減少不必要的能量損失，延長電池使用壽命。

4.3 穩(wěn)定性和保護(hù)

負(fù)電源的穩(wěn)定性對于音頻設(shè)備的正常運行至關(guān)重要。設(shè)計時需要確保負(fù)電源的輸出電壓穩(wěn)定，并具備短路保護(hù)、過載保護(hù)等功能，以提高系統(tǒng)的可靠性。

4.4 電流要求

音頻電路的負(fù)電源電流要求與具體應(yīng)用密切相關(guān)。在選擇負(fù)電源芯片時，需要根據(jù)音頻設(shè)備的功率需求選擇適合的芯片，以保證系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性。

5. 總結(jié)

負(fù)電源軌在音頻應(yīng)用中的設(shè)計至關(guān)重要，直接影響到音頻信號的處理質(zhì)量。在選擇負(fù)電源生成方案時，設(shè)計師需要綜合考慮噪聲、電源效率、穩(wěn)定性和電流需求等因素。常見的負(fù)電源生成方案包括使用專用的負(fù)電源芯片、DC-DC轉(zhuǎn)換器、模擬電路等。在選擇主控芯片時，需要選擇低噪聲、高效率、穩(wěn)定性好的芯片，以確保音頻設(shè)備的優(yōu)質(zhì)性能。通過合理的設(shè)計和合適的芯片選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定且低噪聲的負(fù)電源軌生成，滿足音頻設(shè)備的需求。