LM4871 是德州儀器 (TI) 公司推出的一款低電壓供電的音頻功率放大器，設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)單聲道音頻信號(hào)，廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備，包括手機(jī)、掌上電腦、MP3播放器、便攜式游戲機(jī)等。這款芯片具有低功耗、簡(jiǎn)潔的電路設(shè)計(jì)以及優(yōu)良的音頻輸出特性，非常適合在對(duì)電池續(xù)航要求較高的設(shè)備中使用。下面從其常見的應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)參數(shù)、工作原理、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)等方面詳細(xì)介紹 LM4871 的應(yīng)用。

一、LM4871 的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

1. 低電壓供電LM4871 設(shè)計(jì)為在 2V 至 5.5V 的電壓范圍內(nèi)工作，非常適合低壓供電的便攜式設(shè)備。其工作電壓范圍與常見的鋰電池電壓范圍（3.7V）非常匹配，使其成為電池供電設(shè)備的理想選擇。低電壓的設(shè)計(jì)不僅有助于降低整體功耗，還能延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

2. 無濾波輸出由于 LM4871 內(nèi)部集成了低通濾波電路，能夠直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器而無需外置的濾波器。這種無濾波輸出結(jié)構(gòu)不僅減少了外部元件的數(shù)量，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)也節(jié)省了成本和 PCB 空間，非常適合緊湊的便攜設(shè)備。

3. 過熱保護(hù)和短路保護(hù)LM4871 配備了過熱保護(hù)和短路保護(hù)功能，能夠有效防止過載和短路情況下的損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。特別是在便攜設(shè)備中，過熱和短路保護(hù)是確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要特性。

4. 優(yōu)良的音頻輸出性能LM4871 具有高信噪比（SNR）和低總諧波失真（THD）的特性，能夠提供高質(zhì)量的音頻輸出，滿足用戶對(duì)清晰音質(zhì)的需求。在驅(qū)動(dòng)小型揚(yáng)聲器時(shí)，能夠提供 250mW 的輸出功率，足以滿足大部分小型便攜設(shè)備的音頻需求。

5. 功率效率LM4871 采用 AB 類放大結(jié)構(gòu)，盡管其效率不如 D 類放大器高，但其在小功率輸出時(shí)的效率仍然可接受，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，失真較低。在實(shí)際應(yīng)用中能夠兼顧音質(zhì)和功耗的平衡，特別適用于對(duì)音質(zhì)有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

二、LM4871 的技術(shù)參數(shù)

LM4871 的技術(shù)參數(shù)在便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，以下是其關(guān)鍵參數(shù)：

• 工作電壓范圍： 2V ~ 5.5V

• 最大輸出功率： 250mW（負(fù)載為 8Ω，Vdd = 5V）

• 靜態(tài)電流： 3mA（典型值）

• 關(guān)斷電流： 0.7μA（典型值）

• 總諧波失真 (THD)： 0.1%（典型值）

• 信噪比 (SNR)： 95dB（典型值）

三、LM4871 的應(yīng)用場(chǎng)景

1. 手機(jī)和智能設(shè)備

在手機(jī)和智能設(shè)備中，LM4871 常被用于驅(qū)動(dòng)耳機(jī)和小型揚(yáng)聲器。隨著移動(dòng)設(shè)備逐漸向小型化和輕量化發(fā)展，LM4871 憑借其小巧的封裝和簡(jiǎn)潔的外圍電路，成為此類設(shè)備的優(yōu)選功放 IC。由于其低電壓供電的特性，能夠直接使用手機(jī)的電池供電，而無需額外的電源管理電路，進(jìn)一步減少了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

此外，LM4871 的低功耗特性能夠有效降低手機(jī)在播放音頻時(shí)的電池消耗，對(duì)于提升手機(jī)的整體續(xù)航性能具有積極的作用。同時(shí)，該 IC 的高信噪比和低失真確保了手機(jī)通話和音樂播放的音質(zhì)，在用戶體驗(yàn)方面表現(xiàn)出色。

2. MP3 播放器和便攜式音頻設(shè)備

MP3 播放器等便攜式音頻設(shè)備是 LM4871 的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。在這些設(shè)備中，由于用戶對(duì)音頻的播放質(zhì)量有較高的要求，LM4871 的低失真和高信噪比優(yōu)勢(shì)得以充分體現(xiàn)。此外，便攜式音頻設(shè)備的電池容量通常較小，LM4871 的低電壓供電和低靜態(tài)電流消耗能夠顯著延長(zhǎng)設(shè)備的播放時(shí)間。

MP3 播放器通常采用小型揚(yáng)聲器或耳機(jī)作為音頻輸出設(shè)備，LM4871 的 250mW 輸出功率足以滿足一般耳機(jī)和小型揚(yáng)聲器的需求，音質(zhì)方面也能達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于追求高音質(zhì)的便攜設(shè)備來說，LM4871 是一個(gè)經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的選擇。

3. 無線音箱和小型音頻設(shè)備

LM4871 還可以用于無線音箱和其他小型音頻設(shè)備，這類設(shè)備通常依靠電池供電，體積相對(duì)較小，對(duì)功放 IC 的體積和功耗有一定的要求。LM4871 的低電壓供電和高音質(zhì)特性使其在這類應(yīng)用中非常具有優(yōu)勢(shì)。

在無線音箱中，LM4871 可以直接驅(qū)動(dòng)小型揚(yáng)聲器，且無濾波輸出的設(shè)計(jì)減少了外圍電路的復(fù)雜性，使得設(shè)計(jì)更加緊湊。此外，LM4871 的過熱保護(hù)和短路保護(hù)功能能夠確保設(shè)備在高強(qiáng)度工作環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性，這對(duì)于無線音箱等戶外便攜設(shè)備尤為重要。

4. 電子書閱讀器和掌上游戲機(jī)

在電子書閱讀器和掌上游戲機(jī)等產(chǎn)品中，音頻輸出雖非核心功能，但卻是提升用戶體驗(yàn)的重要手段。LM4871 可為此類設(shè)備提供清晰的音頻輸出效果，滿足電子書的語音朗讀和游戲機(jī)的背景音需求。由于電子書和游戲機(jī)大多采用電池供電，因此 LM4871 的低功耗特性對(duì)這類設(shè)備具有較大的吸引力。

四、LM4871 的典型應(yīng)用電路

LM4871 的應(yīng)用電路相對(duì)簡(jiǎn)單，通常只需少量的外圍元件即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的音頻放大功能。以下是 LM4871 的一個(gè)典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)：

1. 輸入電容： LM4871 的輸入端通常連接一個(gè)電容用于 AC 耦合，防止直流信號(hào)進(jìn)入放大電路，保護(hù)芯片。

2. 反饋電阻和電容： 反饋電阻和電容用來控制增益和穩(wěn)定電路工作。LM4871 的增益可以通過更改反饋電阻的阻值來進(jìn)行調(diào)整。

3. 旁路電容： LM4871 設(shè)計(jì)中，旁路電容用于濾除供電電壓中的高頻噪聲，確保放大器的穩(wěn)定性。

4. 輸出連接： LM4871 的輸出端通常直接連接揚(yáng)聲器或耳機(jī)，芯片自帶的無濾波輸出結(jié)構(gòu)無需額外的濾波器，使電路簡(jiǎn)潔高效。

五、LM4871 在不同場(chǎng)景下的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1. 功耗優(yōu)化： 在電池供電的便攜設(shè)備中，可以在播放音頻時(shí)僅開啟 LM4871 的工作模式，而在無音頻播放時(shí)使其進(jìn)入關(guān)斷模式，以最大限度地降低功耗。此外，在低音量輸出時(shí)，通過優(yōu)化增益設(shè)置可以進(jìn)一步減少功率消耗。

2. 熱管理設(shè)計(jì)： LM4871 自帶的過熱保護(hù)機(jī)制可以在芯片溫度過高時(shí)自動(dòng)關(guān)閉輸出，但在設(shè)計(jì)中仍需考慮散熱布局，特別是在較高功率輸出的場(chǎng)景下，應(yīng)確保 PCB 的散熱區(qū)域充分，避免芯片因過熱而影響音質(zhì)或設(shè)備壽命。

3. EMI 抑制： 在設(shè)計(jì)中可以加入適當(dāng)?shù)?EMI 濾波器，以降低高頻噪聲對(duì)音頻輸出的影響，尤其在需要嚴(yán)格控制電磁干擾的設(shè)備中，例如一些醫(yī)療設(shè)備和高靈敏度的通信設(shè)備。

六、總結(jié)

LM4871 作為一款低電壓供電的音頻功率放大器，在便攜式設(shè)備中應(yīng)用廣泛。其低功耗、簡(jiǎn)潔的電路設(shè)計(jì)、優(yōu)良的音質(zhì)和可靠的保護(hù)功能，使其成為眾多便攜電子設(shè)備的理想選擇。隨著便攜式設(shè)備的不斷發(fā)展，對(duì)音質(zhì)和功耗的要求也在不斷提高，LM4871 的性能特點(diǎn)完全能夠滿足現(xiàn)代便攜設(shè)備的音頻輸出需求。