专有的IMP技术,大大提高CP2230的工作效率
CP2230专有的IPM ( Intelligent output power management )技术,在单节锂离子电池供电下,可提供业内最大的恒定输出功率及最高的效率。下面我们介绍一下IPM的工作原理,下图给出了3.6V工作条件下,CP2230的工作情况:
途中蓝色曲线为CP2230的音频输出波形,红色线条表示CP2230的输出级工作电压。从图中可以看出,在低幅值部分即输出信号小于3.6V,其效率等同于D类功放,可达90%的效率;在高幅值部分切换为Charge-pump供电,效率降低为60%。可见,CP2230可以根据输入信号的幅值不同,智能的切换音频输出级电压,以达到效率的最优化。
该专利技术相比目前市面上的G类、简单集成电荷泵的D类音频功放,其平均效率提高了20%以上。下图给出了采用IPM技术的CP2230与G类、简单集成电荷泵的D类功放的效率对比曲线:
主动式电磁辐射抑制技术
一直以来如何在系统级抑制D类产生的电磁辐射(EMI),都是困扰系统工程师的问题。由于D类放大器的调制频率一般在250kHz到1.5MHz之间,因此调制的开关信号和电源线上变化的电流信号带来的EMI主要集中在10MHz以下的频段;而方波的边沿变化一般是在纳秒级别的,因此它们所带来的EMI主要集中在几十MHz到几GHz的高频段。EMI的传播需要有一个有效的天线,即天线的长度应为对应频率波长的1/4,以10MHz频率为例,其有效的天线长度应为342CM,如此长的引线在系统应用中很难找到,因此我们要解决D类功放的EMI问题,需要重点关注100MHz以上频率的干扰问题,即由输出级输出跳变沿而产生的是EMI干扰问题。
利用傅立叶级数将跳变沿展开,我们可以得出结论:跳变沿越快,EMI越差;跳变沿越慢,EMI越好。EMI但是过缓的跳变沿又会大大降低D类功放的效率。为了解决EMI的问题,CP2230通过对内部驱动管栅压的控制,主动的将输出级的跳变沿控制在30ns左右,经过反复实验,采用上述设计很好的兼顾了效率与EMI的影响。
变频技术在电荷泵中的应用
为了进一步提高CP2230的效率,在设计时我们将变频理念引入了Charge Pump的设计。即通过检测负载状况动态的改变Charge-pump运行频率,当负载电流小于40mA的时候,频率降低为150KHz,当负载电流高于120mA的时候,频率提升至600KHz,通过对频率的控制,有效的降低了芯片的静态功耗。
CP2230的IPM架构采取了创新的PWM调制技术及反馈控制技术,有效的实现了高品质的线性度,下图为输出功率在1W下的THD指标:
典型应用
总结
CP2230的设计,兼顾了大功率输出和高效率的同时,也兼顾了高品质与低EMI。在单节锂离子电池供电下,可提供业内最大的恒定输出功率及最高的效率,是蜂窝电话、便携式音频播放器、以及需要高品质、高效率、高功率的手持设备的最佳选择。