LTK53107 LTKCHIP | Alldatasheet
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Copyright LTKCHIP Technology Corp. 1 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 特 性 工作电压范围: 3V- 5V 最高升压到9.8V 集成大电流异步电感式升压 提高效率的自适应升压 AB/D 模式切换 输出功率 at 10% THD+N – 12.0W, at VIN =3.7V, RL=4Ω – 15.0W, at VIN =3.7V, RL=3Ω at 1% THD+N – 10.1W, at VIN =3.7V, RL=4Ω – 12.2W, at VIN =3.7V, RL=3Ω 3.7V输入时82%的效率 可选改善EMI的扩频模式 关断电流 < 10uA 过热保护功能 尺寸较小的 ESOP-10封装形式 满足ROHS要求的环保封装 应 用 各种蓝牙音箱、智能音箱 扩音器、扬声器设备 各种消费类音频产品 说 明 LTK53107 是一款大功率、带自适应升压、高效率、无滤 波器的D类音频功率放大器，单节锂电供电情况下，在4Ω 下可以达到1 2W；3Ω下可以达到 15W的10%输出功率 （10% THD+N）。 LTK53107带有AB类功能，可以减少或去掉功放对FM 的 干扰。另外，D类模式下，可选的扩频功能，可以降低开 关频率对EMI的影响。 另外，LTK53107的自适应升压功能，在音频输入较小时 升压在较低电位，输入较高音频幅度时升到更高的电压， 从而达到明显提高效率的目的。 LTK53107根据需求设置输入限流电流，可以匹配不同电 源电池和输出功率的要求。 LTK53107提供了尺寸极小的ESOP-10封装，同时保持了 良好的散热能力。 典型应用原理图 OUTP LTK53107 OUTN Bead Bead HPVDD LX COMP VCTRL VINP VINN ILIMIT GVDD GND 11（EP）2 20k 47nF 1uF 1uF 470uF 4.7uH 30k 1uF SS54 VBAT VCTRL(EN) Mode 0 ~ 0.3V 1.0V ~ 1.4V AB 模式 1.7 ~ 1.9V D 模式带扩频 2.1V ~ 3.3V D 模式不带扩频 关闭 470uF *在模式切换时，需要关闭至少100mS再切换 (1uF is required) Rlim Inductor Ilimit 33k 6.2A 30k 5.3A 27k 4.3A 24k 3.2A 图1 LTK53107应用原理图 封装信息 LTK53107 Assembly Material Handling Code Packge Code Packge Code ES: ESOP-10 Handling Code TR: Tape & Reel Assembly Material G: Halogen and Lead Free Device LTK53107 SO: LTK53107 XXYY X - Data Code Y - Lot Number Note: LTKCHIP 保留作出更改以改善可靠性或可制造性，并建议客户在下订单前参考最新版本的相关资料。 12W 单声道、AB/D、带自适应升压音频功率放大器
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 2 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 管脚说明 GND OUTP GVDD VCTRL VINP VINN COMP OUTN HPVDD LX EP ILIMIT ESOP-10 管脚功能 序号 名 称 IO 功 能 说 明
1 OUTP O 正端音频功率输出。
2 GVDD IO 对地偏置电源电压，需要连接1uF电容到地。
3 VCTRL I 芯片使能，不同的电压区间可以开启AB类、D类扩频或关闭。
4 VINN I 负端音频输入。
5 VINP I 正端音频输入。
6 COMP IO 升压模块的环路控制补偿，外接电阻和电容网络。
7 ILIMIT I 升压模块的输入电感电流限流设置，需要外接电容到地，电容大小影响启
动时间，偏小容易引起启动大电流，建议1uF电容。
8 LX IO 升压模块开关连接电感。
9 HPVDD IO 升压电压，同时为功放功率输出提供电源。
10 OUTN O 负端音频功率输出。
11 GND IO 地。
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 3 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 极限工作条件(Note1) 符 号 说 明 范 围 单位 VVBAT 电池电压 (PVCC to GND) -0.3 to 6V V VPVCC 升压电压 (PVCC to GND) -0.3 to 12V VOUP/N 输出OUTP/N -0.3 to 12V I/O VCTRL、ILIMIT、COMP -0.3 to 5V VINP、VINN -0.3 to 5V IOUT 功放输出端输出最大电流 5 A PTR 封装热阻 θJA ESOP-10 45 οC/W TJ 结温度范围 -40 to +150 TSTG 储存温度范围 -40 to +150 οC TSDR 焊接温度范围 260 Note 1. 绝对最大额定值是指设备的寿命可能收到损坏的值，在绝对最大额定条件下有可能会引起芯片的永久性损伤。
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 4 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 推荐工作条件 符 号 说 明 最小值 最大值 单位 VBAT 电源电池电压 3 5 V VIH 高阈值电压 EN 1.5 VIL 低阈值电压 0.4 VLX 连接电感的LX侧电压 12 TA 环境温度 -40 85 οC TJ 结温度范围 -40 125 RL 扬声器阻抗 3 8 Ω 电气特性 VBAT=3.7V, AV=26dB, TA= 25οC (典型情况) 符 号 参 数 测 试 条 件 最小 典型 最大 单位 IDD 静态电流 D 类模式 21 30 mA IDD 静态电流 AB 类模式 3 10 mA ISD 关断电流 EN=0V 10 20 µA FOSC1 D类PWM频率 VBAT=3.7V Class D mode 400 500 600 kHz FOSC2 升压开关频率 VBAT=3.7V Class D mode 400 500 600 kHz VOS 输出直流偏差电压 RL=4Ω 20 mV VN 噪声输出等效电压 With A-weighted Filter, RL=4Ω 180 µVrms RDS(ON) 静态导通电阻 PVDD=7V, IL=1A 上边 150 mΩ PVDD=7V, IL=1A 下边 120 η 效率 PO=2W, RL=4Ω+33µH 82 PO=6W, RL=4Ω+33µH 83 THD+N 总谐波失真加噪声 THD+N=1%, fin=1kHz RL=3Ω 12.2 W RL=4Ω 10.1 THD+N=10%, fin=1kHz RL=3Ω 15.0 RL=4Ω 12.0 S/N 信噪比 With A-weighted Filter PO=2W, RL=4Ω 80 dB PSRR 电源抑制比 RL=4Ω, fin=217Hz, VRIPPLE=0.2VPP -80 -60
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 5 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 典型曲线 (TA=25℃) 图2 Class D 输入电源和静态电流 图3 Class D 扩频模式下输入电源和静态电流 图4 Class AB 输入电源和静态电流 图5 Class D在4Ω负载下输出功率和THD+N 图6 Class D在3Ω负载下输出功率和THD+N ICC(mA) VIN(V) ClassD Mode ICC(mA) VIN(V) ClassD SSF Mode ICC(mA) VIN(V) ClassAB Mode 0.01 0.1 0.01 0.1 1 10 THD+N(%) PO(W) VBAT=3.7V,PVDD=10V,RL=4R,AV=28dB VBAT=4.2V,PVDD=10V,RL=4R,AV=28dB 0.01 0.1 0.01 0.1 1 10 THD+N(%) PO(W) VBAT=3.7V,PVDD=10V,RL=3R,AV=28dB VBAT=4.2V,PVDD=10V,RL=3R,AV=28dB
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 6 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 图7 1W功率下Class D频率和THD+N 图8 3W功率下Class D频率和THD+N 图9 5W功率下Class D频率和THD+N 图10 Class D输出功率和效率 0.001 0.01 0.1 10 100 1000 10000 THD+N(%) Fre(Hz) VBAT=3.7V,PO=1W RL=4Ω 0.001 0.01 0.1 10 100 1000 10000 THD+N(%) Fre(Hz) VBAT=3.7V,PO=3W RL=4Ω 0.001 0.01 0.1 10 100 1000 10000 THD+N(%) Fre(Hz) VBAT=3.7V,PO=5W RL=4Ω 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Efficiency Output Power（W） VBAT=3.7V,PVDD=10V RL=4Ω
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 7 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 应用指南 LTK53107是一款大功率、带自适应升压、高效率、无滤波器的D 类音频功率放大器。先进的扩频功能可以进一步降低 EMI的辐射，甚至可以在不加任何磁珠的情况下满足要求。 PCB 应用指南 设计PCB时，要尽量使升压电感和肖特基二极管靠近LTK53107 的LX脚位，升压输出滤波电容要靠近肖特基二极管的负 极，LX脚、电感和肖特基二极管之间的走线要在同一层，不能有过孔，输出滤波电容和肖特基二极管的负极走线也要在 同一层，不能有过孔，走线因为有大电流开关信号，要尽量短而粗，以减少大电流通路上的寄生阻抗。 芯片下面的散热片是内部所有GND的唯一接地处，必须直接可靠地焊接到PCB 的焊盘上，使用二层以上的PCB，直接短 接到底部的散热焊盘上，并通过足够多的过孔与背面的大面积覆铜区相连来帮助散热。 为了降低系统的底噪，尽量使用差分输入模式，并且使VINN和VINP的输入电阻电容尽量匹配；在做单端输入使用时，有 一端输入是交流接地的，需要把线拉到信号源端再接地，尽量使VINN和VINP的输入路径走线对称。 音频功率放大器的输出脚（OUTP和OUTN）到喇叭处要尽量使用低阻抗的连线。 电源输入VBAT、HPVDD处要放置合适的退耦电容，电容要尽量地靠近相应的电源脚和地，电感的退耦电容也要尽量靠 近电感。 LTK53107应用在大电流输出时，要根据系统对电流的要求，选用并联的二极管，有利于保持电流能力的同时降低阻抗， 提高可靠性和效率。 为了进一步降低EMI，可以在功率放大器的输出端增加串接磁珠，并接电容到地来更好地抑制高频的EMI。 请不要让功率放大器的输出端碰到GND、VBAT、HPVDD上，以免造成芯片的损坏。 VCTRL 功能说明 VCTRL 是复合功能管脚，有 AB 类模式和两种 D 类工作模式：扩频模式和关闭扩频模式，在扩频模式下可以具有更低的 EMI 特性。需要注意的是，AB 类和 D 类互相转换时，需要先关断至少 60mS 后才能进行转换，否则模式切换会出现异 VCTRL 状 态 <0.3V 关 断 1.0V-1.4V AB 类模式 1.6V-1.9V 扩频功能打开的 D 类模式 >2.1V 扩频功能关闭的 D 类模式 ILIMIT 功能说明 通过外接不同的 Rlimit 电阻，可以限定输入的电感电流，从而根据电源电池和输出功率的要求灵活配置限流值。另外，外 接电容的大小也会影响芯片升压的启动时间，电容太小会导致启动大电流，LTK53107 推荐使用1uF 的电容。 RLIMIT 电感电流 33kΩ 6.2A 30kΩ 5.3A 27kΩ 4.3A 24kΩ 3.2A 过温保护（OTP） 当检测到芯片内部温度超过预设的阈值（ 160οC）时，芯片会进入关闭输出的状态，当芯片内部温度返回到一个较低温 度（大约低于阈值20οC），芯片将恢复到正常工作模式。
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 8 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 欠压保护功能 为使芯片安全可靠工作，LTK53107 具有欠压保护功能，欠压阈值在2.8V左右，当检测到电源电压低于VUVLO时，启动欠 压保护功能，这时会关闭芯片的输出，输出管脚会被拉到低电平；当检测到电源电压高于VUVLO时，芯片将恢复到正常工 作模式。 输入电阻 Ri LTK53107是提供36dB增益的输入差分结构，要求输入电阻之间良好的匹配（差分输入电阻阻值一致），可以提升PSRR、 CMRR等性能。PCB布局时要尽可能靠近芯片的管脚位置。 芯片内部的输入电阻：Ri=10kΩ；内部反馈电阻：Rf=600kΩ；Rex是外置输入电阻，可以根据需要选用。 𝐴𝐴𝑉𝑉 = 20𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙∗ 𝑅𝑅𝑓𝑓 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒+𝑅𝑅𝑖𝑖 (1) 输入电容Ri LTK53107 的输入电容和输入电阻构成输入高通滤波器，通过选取合适的电容，来决定截止频率。 𝑓𝑓𝐶𝐶(𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻ℎ𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝) = 2𝜋𝜋𝑅𝑅𝑖𝑖𝐶𝐶𝑖𝑖 (2) 电容的选取可以参考下面公式: 𝐶𝐶𝐻𝐻 = 2𝜋𝜋𝑅𝑅𝑖𝑖𝑓𝑓𝑐𝑐 (3) 磁珠选择 选择磁珠时，要注意铁氧体材料类型，需要能在1 0~100MHz频率范围正常工作的磁珠，使用铁氧体磁珠过滤器，可以有 效降低出现在扬声器和电源线30MHz频率以上范围的高频信号辐射。在铁氧体磁珠滤波器后面，接一个1nF 高频电容到 地可以进一步对高频信号旁路，来降低信号的频谱在一个可接受的水平。为了获得最佳性能，对铁氧体磁珠滤波器的谐 振频率应小于10MHz。 选择铁氧体磁珠需要考虑三个重要指标：直流电阻（DCR ）、100MHz时的阻抗和额定工作电流，要求 DCR小于50mΩ， 100MHz的阻抗在1 00Ω~330Ω之间，额定电流在8 Ω喇叭应用下不小于3A ，4Ω喇叭应用下不小于5A ，3Ω喇叭应用 （PBTL）下不小于7A。 Bead Bead OUTP OUTN SPEAKER 1nF 1nF Fig.7 差分磁珠滤波输出 LC 输出滤波器 在扬声器引线比较长并且对EMI 要求很高的应用环境，需要一个LC 输出滤波器以获得最佳的EMI 抑制，LC滤波器的设计 既要比音频信号的频率高，又要对音频信号频带内的信号没有影响，可以尽量地衰减音频范围外的高频信号。LC 输出滤 波器的转角频率通常选择在50kH左右下面是一个二阶低通滤波器，如Fig.8所示。 在公式（3）中，L=L1=L2； C2=C3=CL；C=2xC1+CL
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 9 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 OUTP OUTN SPEAKER Fig.7 差分LC滤波输输出 同时因为LC输出滤波器的品质因数Q很重要，Q值太低会使转角频率附件的信号幅度衰减太多，Q值太高会使转角频率附 件的信号幅度提升过多。LC输出滤波器的品质因数Q通常设置在0.7到1之间，但会随喇叭阻抗变化而变化。 𝑓𝑓𝐶𝐶(lowpass) = 2𝜋𝜋√𝐿𝐿𝐶𝐶 (4) 下表给出了喇叭负载在2、3、4、或8情况下建议的二阶低通滤波器L1、L2、C1、C2和C3的取值。 喇叭阻抗（Ω） L1，L2 (µH) C1 (µF) C2，C3 (µF) fC,LPF（kHz） Q值 8 22 0.33 0.68 41 0.70 4 10 0.56 1 50 0.63 3 6.8 0.68 1.5 50 0.70 2 4.7 1.0 2.2 50 0.68
Copyright LTKCHIP Technology Corp. 10 www.ltkchip.cn Rev. P.1 – Dec. 2022 D θ2 E3 bA B C e GND PAD L 封装信息 ESOP-10 Symbol Dimensions In Milli meters Dimensions In Inches Min Max Min Max A 1.80 2.10 0.070 0.082 B 3.10 3.40 0.122 0.133 b 0.38 0.50 0.015 0.019 C 3.80 4.00 0.149 0.157 C1 6.00 6.20 0.236 0.244 C2 1.35 1.55 0.053 0.061 C3 0.1 0.25 0.004 0.010 D 4.8 5.0 0.189 0.197 D1 1.35 1.55 0.053 0.061 e 1.00(BSC) 0.039(BSC) L 0.520 0.720 0.02 0.028 θ 0