1 蓝牙音箱电源树概述

图1是蓝牙音箱的典型电源树，采用单节大容量锂电池供电，由BOOST升压给双通道功率放大器（PA）提供电源电压，PA的输出音频信号幅值以及频率由输入音频信号决定。为了好的音质效果，PA的THD往往低于1%。同时，PA一般选择相对较高的电源输入电压，同时保证输出信号不能削顶。电池的续航时间是蓝牙音箱的重要技术指标，续航时间与电池容量以及系统的功耗息息相关。因此，在蓝牙音箱应用中如何提高系统效率是应用的痛点。

图 1 蓝牙音箱电源树

图2是一款常见PA（TPA3116）的效率曲线。由此可见，越高电源电压在同等输出功率下PA工作效率越低。由于PA输入为音频信号，输出同样为放大的音频信号，实际输出信号幅值是变化的正弦波。如果该PA的电源电压能够根据实际的输出功率变化来变化，则可以提高PA的效率，从而延长电池的续航时间。根据图2曲线，尤其在轻载的条件下，降低PA的电源电压，效率提升明显。基于该目的，SCT12A3提供了自适应的输出电压，根据输出功率动态调整PA的电源电压，从而延长电池的续航时间。

图 2  TPA3116 效率曲线

2 SCT12A3输出自适应调压（AAO)概述

图3是SCT12A3的典型应用电路。SCT12A3可以根据输出电流自动调节输出电压，输出电压有两档可选择，VOUT1 和VOUT2,如图 4 所示。当系统负载较轻时，SCT12A3输出电压为FB端设定电压VOUT1。当PA端要求BOOST输出功率增加，SCT12A3根据自身输出电流判断是否提高输出电压到VOUT2。

图 3  SCT12A3典型应用

如图 4 所示，其中RAAO, MODE两个管脚来设定AAO的对应输入电流阈值以及VOUT2 和VOUT1的关系。VOUT1由外部分压电阻网络R3, R4来设定，当BOOST启动时，输出为VOUT1. 当输出稳定后，SCT12A3判断输出电流，如果输电流大于RAAO设定的阈值，输出电压将由VOUT1跳变至VOUT2。

图 4  BOOST 输出电压Vs.输出电流

RAAO的计算公式如下：

R_AAO=(1000000*Vin)/(V_out1*I_out)

(1)

图5是根据典型的输入，输出得出的RAAO与输出电流的关系曲线。不同的输入电压，输出，曲线会相应不同，应用时需要实际计算。

图 5 输出电流 Vs. RAAO电阻值

VOUT2与VOUT1的关系由MODE管脚上的电阻值来决定。根据表1中MODE管脚电阻选择设定VOUT2 与VOUT1的关系。

表 1: MODE 电阻值选择参照表

举个例子，设定VOUT1=9V, VOUT2=13.5V，输出电流跳变阈值为1.2A。MODE选择120kOhm， RAAO=300kOhm。图6为实际测量曲线，根据输出功率变化，从VOUT1跳变至VOUT2上升沿响应非常迅速，响应时间小于300us，因此不会影响音质。当负载变轻时，在一定的延时后，VOUT2下降时缓慢下降以保证人耳的听觉效果不受影响。该延时由CAAO管脚电容设定，CAAO提供1uA的充电电流, 1uF的电容设置1.5s的延时。

图 6  SCT12A3 自适应调压输出

3 SCT12A3在蓝牙音箱中续航时间对照测试

在一款市场销售的音箱中，采用SCT12A3进行电池续航时间对照测试。该款音箱为2 X 8W规格，采用单节2700mAh锂电池供电，PA采用TPA3116。

测试条件：VOUT1=5.4V, VOUT2=10.8V, 输出电流翻转阈值0.4A。

SCT12A3 设定：RAAO=560kOhm, CAAO=1uF, MODE=330kOhm

测试音乐：《加州旅馆》

图 7 为SCT12A3在整首音乐的输出电压。根据音乐音频信号幅值高低，SCT12A3输出在VOUT1, VOUT2之间自由切换。

图 7 SCT12A3输出电压

图8为SCT12A3输出电压以及PA输入电流Ip, 喇叭端输入电流Isp.

图 8  SCT12A3 采用AAO, PA 以及喇叭输入电压，电流

图9 为SCT12A3 不采用AAO的输出电压以及PA输入电流 Ip, 喇叭端输入电流Isp。对比图8 和图9，SCT12A3带AAO输出功能， PA的有效输入功率降低了40%，因此电池续航时间必然增加。

图 9  SCT12A3不采用AAO, PA 以及喇叭输入电压，电流

采用音乐《加州旅馆》进行煲机对照测试:

·  SCT12A3不带AAO输出功能，该款音箱待机时间为11小时15分钟。

·  SCT12A3 带AAO输出功能，该款音箱待机时间为16小时。

因此，SCT12A3 AAO输出功能可以大大延长电池续航时间，高达40%。

4 引用

1) SCT12A3 产品规格书
2) SCT12A3 EVM 使用手册