CXAR41341 2x30W数字D类音频功放 | I²S输入 | DSP | 三波段DRC | 192kHz - 嘉泰姆电子

CXAR41341 2x30W数字D类音频功放 | I²S输入 | DSP | 三波段DRC | 192kHz - 嘉泰姆电子

产品型号:CXAR41341
产品类型:电压基准源
产品系列:D 类音频放大器
产品状态:量产
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产品简介

CXAR41341 是一款2x30W立体声数字D类音频放大器,支持I²S输入,集成DSP处理器,提供40个可编程双二阶滤波器、256抽头FIR、三波段DRC、Surround/CCS音效,支持8kHz-192kHz采样率,效率高达94%,采用VQFN-48封装,适用于LCD TV、家庭音频、娱乐设备等。嘉泰姆电子提供完整方案。

技术参数

输入电压范围 (VIN)4 - 26.4V
输出电压 (VOUT)adj
输出电流 (IOUT)30W
工作频率1MHz
转换效率95%
封装类型VQFN6x6-48
Topology音频信号处理D 类音频放大器
Control methodClass-D
Quiescent current1uA
Noise113dB
FeaturesOCP;OTP;OVP;UVP
Application音频信号处理
Output Channels2
Pout @THD+N=10% (W)10W@10% THD(W)

产品详细介绍

CXAR41341 2x30W数字D类音频放大器
I²S输入 | 内置DSP | 40段EQ | 三波段DRC | 192kHz

产品版本:Rev 1.0 | 更新日期:2026年7月 | 型号:CXAR41341 | 封装:VQFN-48L 6x6

嘉泰姆电子(JTM-IC)推出的CXAR41341 是一款高效率数字D类音频功率放大器,内置DSP处理引擎,支持I²S数字音频输入,可向8Ω BTL扬声器提供2×30W输出功率,效率高达94%,无需散热器。集成三波段DRC、40个可编程双二阶滤波器、256抽头FIR滤波器、Surround/CCS音效等丰富的音频处理功能,支持主/从模式,采样率8kHz至192kHz。

CXAR41341 采用VQFN-48L 6×6热增强型封装,支持1.8V和3.3V I/O电平,适用于LCD电视、显示器、家庭音频、娱乐设备及电子乐器等高端音频应用。

核心优势: 2×30W输出(8Ω@24V) + 94%高效率 + 内置DSP(40段EQ/256抽头FIR/三波段DRC) + 192kHz采样率 + 主/从模式 + 全面保护(UVLO/OVP/OCP/OTP/DCP) + VQFN-48封装。助力工程师实现高音质、高功率、可编程的数字音频系统设计。

1. 产品概述与市场定位

在LCD电视、家庭音频、娱乐设备等应用中,不仅需要高功率和高效率,还要求灵活的音频处理能力(如扬声器均衡、动态范围压缩、音效增强)。CXAR41341 集成了完整的DSP处理链路,无需外部DSP芯片,即可实现复杂的音频处理功能。40个可编程双二阶滤波器和256抽头FIR滤波器为扬声器校正提供了充分的设计自由度,三波段DRC有效防止削波并保护扬声器。

该器件支持4.5V至26.4V宽输入电压,可编程PWM频率(384kHz/768kHz/1.5MHz)和全面的保护功能,使其成为高端消费音频和专业音频设备的理想选择。VQFN-48封装搭配热焊盘,有效改善散热。

2. 主要特点与技术亮点

2×30W输出
8Ω BTL @24V,1% THD+N
内置DSP处理器
Hifi-3 DSP,160kB SRAM
40段可编程EQ
双二阶滤波器,扬声器均衡
256抽头FIR滤波器
灵活的频率响应校正
三波段DRC
防削波/功率限制/扬声器保护
高效率
94% @ 2×20W/6Ω
宽输入电压
4.5V至26.4V
I²S数字接口
8kHz-192kHz,支持TDM
低噪声
35μV本底噪声,SNR 110dB
主/从模式
灵活的时钟配置
全面保护
UVLO/OVP/OCP/OTP/DCP
VQFN-48封装
6×6mm,散热焊盘
  • PWM频率: 384kHz/768kHz/1.5MHz可选,优化效率和EMI。
  • THD+N: 0.03% @ 1W,高保真音质。
  • RDS(ON): 低至95mΩ,减少导通损耗。
  • 扩频调制: 降低EMI辐射。
  • Surround/CCS音效: 增强声场或抵消串扰。
  • 动态范围增强: 优化信号处理噪声。
  • RoHS合规,无卤素。

3. 引脚封装与说明

CXAR41341 采用 VQFN-48L 6×6 封装(带散热焊盘),引脚功能包括:I²S接口(SDI/SDO/LRCK/SCLK/MCLK)、I²C/SPI接口、电源(AVCC/PVDDL/PVDDR/DVDD1/DVDD2)、输出(VOUTPL/VOUTNL/VOUTPR/VOUTNR)、控制(MUTE_N/PWDN_N/FAULT_N/RESETB)、DSP相关(SPI_CSN/SPI_CLK/SPI_DI/SPI_DO)等。详细引脚排列请参考数据手册。

图1. CXAR41341 引脚封装图(顶视图)

[ 封装外形示意图预留位置:VQFN-48L 6x6 ]

详细引脚间距及尺寸请联系嘉泰姆电子获取。

4. 典型应用电路与内部方框图

图2. 典型应用电路(立体声BTL输出)

电路组成:I²S音频源 → CXAR41341 DSP处理 → 功率放大 → 左右声道扬声器。外围电路包括电源去耦、I²C上拉电阻、自举电容、输出LC滤波器(可选)等。支持3.3V或1.8V I/O电平。

典型应用电路
图2. 典型应用电路

图3. CXAR41341 内部功能方框图

内部集成:I²S/TDM接收器、采样率检测、输入HPF、FIR滤波器(256抽头)、EQ(40个双二阶)、Smooth EQ/DPEQ、Surround/CCS、三波段DRC、混音器、音量控制、PWM调制器、功率MOSFET输出级、保护电路等。

5. 极限参数与电气特性(设计参考)

极限参数表(Absolute Maximum Ratings)
符号 参数 最小值 最大值 单位
AVCC, PVDDL, PVDDR 电源电压 -0.3 32 V
DVDD1, DVDD2 数字电源 -0.3 4.6/9 V
VOUTXX 输出引脚电压 -0.3 32 V
BSTXX 自举电压 -0.3 36 V
SCL, SDA, SPI_XX I²C/SPI引脚 -0.5 5.8 V
PD(VQFN-48) 功耗 @ TA=25°C - 5.6 W
TJ 结温 - 150
TSTG 存储温度 -65 150
ESD (HBM) 人体模型 - 2 kV
推荐工作条件(Recommended Operating Conditions)
参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位
DVDD1/DVDD2(3.3V I/O) 数字电源 3.0 3.3 3.6 V
DVDD1/DVDD2/DREG2(1.8V I/O) 数字电源 1.62 1.8 1.98 V
PVDDL, PVDDR, AVCC 功率/模拟电源 4.5 - 26.4 V
环境温度 TA -40 - 85
结温 TJ -40 - 150
关键电气特性(典型值,PVDD=12V,DVDD=3.3V,RL=8Ω,TA=25℃)
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
输出功率(BTL) PVDD=24V, 8Ω, THD+N=1% 28 30 - W
输出功率(BTL) PVDD=12V, 8Ω, THD+N=10% 9 10 - W
效率 PVDD=12V, 2×20W, 6Ω - 94 - %
THD+N Po=1W, BTL - 0.03 - %
输出集成噪声 A加权,20Hz-20kHz - 35 - μV
信噪比(SNR) PVDD=24V - 110 - dB
RDS(ON)(高侧/低侧) PVDD=12V, IOUT=500mA - 95 -
PWM开关频率 可编程(384k/768k/1.5M) - 384/768/1536 - kHz
欠压保护(UVP) 可编程,默认4V - 4 - V
过压保护(OVP) PVDD上升 - 30 - V
过温保护(OTP) 结温 150 - -
启动时间 从关断到PWM输出 - 250 - ms

6. 工作原理与设计指导

6.1 DSP信号处理链

CXAR41341 内置完整的音频DSP处理链路,信号流依次为:I²S输入 → 输入高通滤波器(HPF) → FIR滤波器(256抽头) → EQ(40个双二阶) → Smooth EQ/DPEQ → Surround/CCS → 三波段DRC → 音量控制 → 后级处理 → PWM输出。每个处理模块均可通过I²C或SPI独立使能/旁路和配置。

6.2 三波段DRC

三波段DRC(低频/中频/高频)分别可设置阈值、压缩比、增益(补偿)和噪声门。每个波段均可独立启用,有效防止削波并限制输出功率,保护扬声器。DRC参数(攻击/释放时间、峰值/RMS模式)均可通过I²C编程。

6.3 EQ与FIR滤波器

40个可编程双二阶滤波器(Biquad)可用于扬声器均衡和音色调整,每个滤波器系数(b0/b1/b2/a1/a2)均可独立配置。256抽头FIR滤波器为更复杂的频率响应校正提供了更大的设计自由度。支持Smooth EQ(系数平滑过渡)和DPEQ(动态参数EQ)。

6.4 Surround与CCS

Surround(空间音效)通过双二阶滤波器处理,增强声场的宽广感和沉浸感。CCS(串扰消除)用于减少通道间的信号泄漏,提高声道分离度。两者互斥,可根据应用选择。

6.5 保护功能

  • 过流保护(OCP): 检测输出电流,短路或过载时锁存关断。
  • 欠压保护(UVP): PVDD低于可编程阈值(默认4V)时关断输出。
  • 过压保护(OVP): PVDD高于30V时关断输出(自动恢复或锁存可选)。
  • 过热保护(OTP): 结温超过150°C(最小)关断,降温约30°C后自动恢复。
  • 直流保护(DCP): 检测输出直流偏移,防止扬声器损坏。
  • 时钟检测: SCLK丢失时自动关断功率级。

7. 应用信息与设计指南

7.1 上电时序

推荐上电顺序:先PVDD(4.5-26.4V),再DVDD1/DVDD2(3.3V或1.8V)。电源稳定后,RESETB和PWDN_N拉高。通过I²C/SPI进行DSP初始化,然后使能放大器输出。

7.2 输出功率与负载

器件支持BTL和PBTL(单声道)配置。在PBTL模式下,两路放大器并联驱动单一扬声器。最大PVDD范围取决于负载阻抗,详见数据手册。

7.3 LC滤波器选择

推荐LC组合:PWM=384kHz时,L=10μH,C=0.47μF;PWM=768kHz时,L=4.7μH,C=0.22μF;PWM=1.5MHz时,L=2.2μH,C=0.1μF。具体选择需根据输出功率和EMI要求优化。

7.4 布局指南

  • 电源去耦电容尽量靠近PVDD和GND引脚,使用短而宽的走线。
  • PVDD走线宽度至少30mil,DVDD走线至少6mil,AVCC走线至少30mil。
  • 输出走线(VOUTPL/VOUTNL/VOUTPR/VOUTNR)应等宽等长,自举电容靠近IC放置。
  • 模拟地(AVSS)和数字地(DVSS)分开走线,在一点连接。
  • 差分输出对之间可添加共面地填充以屏蔽噪声。
  • 散热焊盘必须焊接至大面积铜皮,并连接至PVSS,以增强散热。

8. PCB布局建议

  • 电源去耦: PVDD引脚旁放置10μF和0.1μF陶瓷电容,AVCC和DVDD也需去耦。
  • 散热焊盘: 芯片底部散热焊盘必须焊接至大面积铜皮,并连接至PVSS。
  • 时钟走线: MCLK、SCLK、LRCK走线应短且远离噪声源,必要时用地线隔离。
  • I²C/SPI上拉: SCL、SDA需外接上拉电阻至DVDD。
  • 输出滤波: 电感less应用时可使用铁氧体磁珠;若需更佳EMI性能,可加LC滤波器。
  • 热管理: VQFN-48热阻θJA=22.3°C/W(四层板),最大功耗5.6W@25°C,注意降额。

9. 订购信息与技术支持

CXAR41341 采用 VQFN-48L 6×6 封装(含散热焊盘),无铅、RoHS合规且无卤素。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持,包括评估板、参考设计、应用笔记和FAE现场支持。

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