GENERAL DESCRIPTION
The A7013 is a cost-effective 2.5W mono filter-free
class-D audio power amplifier, designed with Apexone
proprietary EFSTM (Enhanced Feedback Structure)
technology and architecture. The device can drive
speakers as low as 4Ω. 
overload protection prevents the devices from being damaged
during over current conditions. Integrated internal mute
control function suppresses pop/click sound. The high
efficiency of the A7013 eliminates the need of external heat
sinks and extends battery life.

出色的音频功能已是手机的重要特征，尤其是在多媒体手机中，高质量的音频技术是不可或缺的部分。在音乐手机这类中多媒体手机中，D类音频放大器是最合适的方案，具有效率高、发热少、功耗低，电池使用寿命长等优点。线性的AB类放大器拥有低成本优势。但是不论是D类功放，还是AB类功放都需要贴近手机的实际应用。但随着客户应用，出现了很多需要解决的问题，而只有解决了这些问题才能真正使得D类功放得以大量推广。本文给出了手机上常用的单声道D类功放容易出现的问题和埃派克森小功率D类功放A7013在解决这些问题上的出色表现。

1.增益变化过高损坏喇叭问题

   手机上常用的单声道D类功放采用外接输出电阻（如图1）调节增益，由于增益误差引起损坏喇叭问题，逐渐引起了手机厂商的关注。近期，国内多家知名手机制造商均有反馈，在手机设计中采用大增益单声道D类功率放大器，终端客户大音量播放声音，长期使用有损坏喇叭现象，后来即使更换包括国外大厂芯片，均没有明显改善。

   据深圳几家国内知名品牌的手机厂商统计，其采用上述D类功放大批量出货的手机，喇叭返修率为将近0.5％，这笔费用对于需要维持客户服务的品牌客户是很大一笔开支。深究其原因，该厂商认为是由于应用D类功较大增益工作引发的，而其选择的也是国外各大知名品牌的功放厂商。后来改用埃派克森微电子的D类功放A7013，返修现象大幅下降近８０％，对于此手机厂商感到无比欣慰，从而最近引起一股使用的高峰。

   为了惠及更多的厂商客户，我们特别从增益控制的基本技术原理上给出相应解释。

   众所周知半导体工艺很难获得值准确的电阻，通常使用的多晶硅电阻的值变化率为±20％，而外部电阻相对来说值可较为精准。因此当客户使用大增益工作的时候，增益容易偏移出喇叭的功率范围，从而引起喇叭损坏，导致返修率问题。

   而半导体工艺中很容易获得电阻相对值匹配的精准，刻意匹配布局的可以很容易达到0.1％匹配精度，我们可以利用这一点来避免由于内部电阻偏移引起的增益偏移，具体方案如下：

方案一：如图2所示，在保证外部增益可控的同时，片内保留10k输入电阻。

     图1 传统增益设置          图2改进后的增益设置

具体解释：（以下假设片外电阻不会有值偏差）

   假设如图1中300k芯片内部电阻偏移20％，则增益会偏移20％，正常15倍的增益从12到18倍，因此功率会超过额定功率。

Gainmax＝300×120％/20＝18＝15×（1＋20％）
Gainmin＝300×80％/20＝12＝15×（1－20％）

   如果采用如图2改进后的增益设置，同样假设300k电阻偏移20％，则内部10k电阻也会同比例偏移20%（由于匹配精度可以达到0.1％）。

Gainmax＝300×120％/(10+10×120％)＝16.36＝15×（1＋9.1％）
Gainmin＝300×80％/(10＋10×80％）＝13.33＝15×（1－11.1％）

   所以改进后的方案中，增益值偏移9.1％，增益最小值偏移11.1％，远远低于改进前20％的偏移水平。

方案二：

   通过牺牲芯片成品率的方式，将芯片筛选到电阻漂移10％，同样改进后的方法也会获得更精准的增益上限，从而避免了手机厂商增益往大的方向偏移引起的喇叭损坏。

方案三：

   产品也可以通过AGC（自动增益控制）来实现，大功率时避免烧坏喇叭。但是通常成本大大提高。

   由此可见，方案一方法对于D类功放的IC设计公司来说不增加成本，并且手机生产厂商则在应用时，也可以避免喇叭由于增益偏移而频频损坏的现象。我公司产品A7013采用此方案一和方案二的结合，牺牲芯片成品率获得精准增益的同时采用方案，从而大大降低了喇叭损坏的几率。在同类产品中一个给出成功而成熟方案的。

   此外，针对喇叭损坏的问题，通过研究了手机喇叭的响应频段，可以发现而手机喇叭只能响应300HZ以上的频段，导致300HZ以下作为热损耗掉了。而改变输入电容可以改变输入信号带宽，滤除不能被喇叭的频段功率，从而在降低了峰值功率，从而对喇叭的可靠性也有一定影响。

2.改善外部噪声干扰

图2 中给出的方案对于改善噪声干扰，也有一定的优势。

   如图1中如果客户布局不慎，在运放输入端耦合微弱噪声，则该噪声会被以运放开环增益（上万倍）的倍数放大，在喇叭中出现听得到的耦合噪声。

  采用如图2中给出的方案，只要芯片内部在运放输入端做相应考虑，在外部输入Pin脚引入的微弱噪声只能会几十倍的放大，从而大大方便了客户在这部分的布局。

3.改善功放音效：

   近年来人们对于D类功放的通常印象就是，高的电源效率和较差的音质，针对D类功放的音质，业界一直有争论，埃派克森A7013采用自主专利EFS（增强反馈架构）改善D类功放的音质。做到高电源效率的同时，极大的改善了D类功放的失真，从而使得D类功放在音质和效率方面都取得了极大的优势。
如图3和表1，我们可以看出EFS技术改善D类功放失真的作用，在整个功率范围内采用EFS技术的A7013失真均做到了；同时由于高功率THD＋N的改善，从而在1％以下失真的功率方面，A7013也有突出表现。
 

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