在当今科技飞速发展的时代,手机等便携设备正朝着更加轻薄、功能更强大的方向发展。在这些设备中,内部空间变得愈发珍贵,每一平方毫米都堪称 “黄金地段”。随着 5G、多摄、大电池及散热系统的普及,手机厂商为了充分利用有限的空间,已成熟运用二合一发声单元这一创新设计理念。
所谓二合一发声单元,就是采用一个发声单元承担两种不同的工作,通过巧妙的电路切换与声腔设计,使其既能输出大功率的外放声音,满足用户在多媒体娱乐等场景下的需求;又能满足私密通话的需求,保证通话音质清晰。这一设计带来的直接好处就是节省了大量的内部空间,为手机等设备的进一步小型化和集成化提供了可能。
然而,这种 “硬件减法” 并不意味着可以降低对性能的要求。将功率相差好几倍的两种工作模式集中在同一个单元上,对声学设计、功率管理以及信号切换都提出了极为严苛的挑战。具体表现如下:
功率动态范围悬殊:在喇叭模式下,输出功率可达 1W - 2W(驱动 8Ω / 6Ω 负载),瞬态功率更是会达到 6W - 7W;而在听筒模式下,仅需要约 0.3W - 0.5W(驱动 16 / 24Ω 负载)。如此大的功率差异,对功放的性能和稳定性提出了很高的要求。
噪声敏感度剧增:听筒模式下信号幅值较喇叭模式更低,这使得它对 D 类功放的 PWM 载波、电源纹波及地线噪声极为敏感。一旦受到这些噪声的干扰,就容易出现 “滋滋” 的底噪,严重影响通话质量。
切换瞬态冲击:在喇叭 / 听筒模式切换时,MOSFET 的电荷注入可能会产生 “噗” 声爆破音。这种声音会给用户带来不好的体验,降低产品的整体品质。
正是在这样的背景下,艾为积极探索更简洁、更可靠的切换方案。从外置分立 MOSFET 到集成 SPST 模拟开关,艾为致力于用一颗低失真、高耐压的模拟开关,优雅地解决功率不匹配与切换噪声等问题。
AW35331FDR 主要特性参数
信号电压范围广:AW35331FDR 的信号电压范围为 - 20V - 20V,可远超自身电源供电电压(2.3V - 5.5V),并且支持负压传输。这使得它能够适应更加复杂的音频信号环境,确保信号的完整传输。
超低导通阻抗:其典型导通阻抗为 90mΩ,平坦度优异(小于 1mΩ),非常适合高保真音频信号应用。低导通阻抗可以有效减少信号在传输过程中的损耗,提高音频信号的质量。
支持低压 IO 逻辑电平:该模拟开关支持 1.2V IO 逻辑电平,便于低压 GPIO 直接驱动。这种设计简化了电路的连接和控制,降低了系统的复杂性。
掉电保护功能:支持掉电保护,当 VCC = 0V 时,开关路径仍然保持高阻态,可隔离 ±20V 的电压。这一功能可以有效保护电路免受意外掉电的影响,提高系统的可靠性。
大电流承载能力:支持大电流,可保证持续过电流能力>1.5A,峰值电流可达 2.5A 以上。这使得它能够满足一些对电流要求较高的应用场景。
AW35331FDR 典型应用图
AW35331 正常应用时外围仅需一颗 VCC 的滤波电容。EN 引脚内部本身没有上下拉电阻,如果采用外部 GPIO 来控制时,建议在外部预留一个弱下拉电阻,KΩ 或 MΩ 量级均可,以保证 GPIO 为高阻态时 EN 有个稳定态;为保证 EN 引脚不受外部高频信号干扰,建议预留一个 0.1μF 滤波电容。
AW35331FDR 的尺寸为 DFN - 6L 1.5mm × 1.2mm × 0.4mm,外围仅需一颗滤波电容。相比于传统分立器件方案,元器件个数直接由原来的 10 个缩减为 2 个,PCB 占板面积也从 25.52mm? 减小至不到 3mm?,占板面积节省 88%(实际效果以具体项目堆叠为准)。这种显著的尺寸和面积缩减,对于空间紧张的便携设备来说具有重要意义。
此方案主要优势
宽电压输入输出,支持正负压传输
在音频链路的实际应用中,由于寄生效应的存在,比如实际的电路板(PCB)上存在着寄生电感和寄生电容,由此产生的负向过冲电压是无法避免的。开关在此过程中需要确保信号无损失地传输给后级负载,而不能因为无法传输负向电压而产生削波。AW35331 支持正负压传输,可有效避免音频链路上的削波问题,从而避免杂音现象的产生,保证了音频信号的纯净度。
恒定的导通阻抗 RON
开关处于音频通路上,需要应对快速变化的 PWM 调制波。为了得到良好的 THD + N(总谐波失真加噪声)性能,需要较快的动态响应和维持恒定的导通阻抗 RON,保证△RON 在全摆幅范围偏差。对于功率管而言,需要维持功率管 VGS 恒定。艾为采用 Charge pump 结构,通过实时采集背靠背 NMOS 源极的电压,在此基础上叠加固定的电压,以确保 VGS 电压的恒定,从而实现开关导通阻抗的恒定。这种设计可以有效提高音频信号的传输质量,减少失真和噪声。
衍生应用方案
AW35331FDR 以其优异的性能,还可应用于双颗并联应用场景。使用 2 颗 AW35331FDR 可实现单刀双掷 SPDT 功能,用于传输正负压信号或者大电流应用。这种衍生应用方案进一步拓展了 AW35331FDR 的应用范围,为更多的电路设计提供了可能。

