音频设备中的幻象电源

作者：WENTING WU

1. 幻象电源：

音乐玩家常常会提到幻象电源这个专业名词，那么什么是幻象电源，它与普通电源有何区别？它出现在哪些场景呢？今天我们就来一起聊一聊幻象电源。

幻象电源通常是一个在XLR电缆的引脚2和3上运行的一个正电压（通常是从12V到48V），用于给电容式麦克风进行供电。使用“幻象”来描述这一特殊应用场景的电源，是因为音频信号和供电只需一根XLR电缆即可，不需要额外的供电线缆。

一般动圈式麦克风不会使用到幻象电源，专业电容式麦克风才会使用到幻象电源， 因为电容式麦克风输出阻抗非常高，幻象电源电路可以用来减少输出阻抗。

Link: https://www.pjaviation.co.za/projects/microphone-principals/

2. TI的幻象电源方案：

幻象电源通常有如下指标要求：

• 输入电压：5VIN/12VIN
• 输出电压：48VOUT
• 纹波<20mV
• 负载电流通常<60mA

满足如上指标，TI有3个方案很适合在幻象电源设计中使用。

1）TPS61391集成电流镜的 85V 输出电压升压转换器。

TPS61390/TPS61391 芯片应用在网红声卡的幻象电源中，主要优点有：

• 集成电流监控和保护功能的单芯片解决方案
• 小尺寸：QFN 3 mm x 3 mm，使用0604电感即可
• 低输出纹波
• 快速过流保护的响应时间

2）LM51571-Q1 采用双随机展频技术的 4A、50V、2MHz 宽输入电压升压、反激式和 SEPIC 转换器 (LM51571-Q1为车规级芯片，工业版本的LM51571会在今年3Q上线TI官网)

LM51571 芯片应用于12VIN的幻象电源中，主要优点有：

• 宽输入VIN
• 开关频率不在AM频段范围内
• 扩宽频谱以减小EMI
• 小尺寸：QFN-16 封装 (3mm x 3mm)
• 集成了MOS管以减小整体设计尺寸
• 低静态电流

3）LM51552MHz 宽输入电压、1.5A MOSFET 驱动器、非同步升压控制器

LM5155 芯片应用于12VIN的幻象电源中，主要优点有：

• 开关频率不在AM频段范围内
• 小尺寸：12pin-WSON 封装 (3mmx2mm)
• 低静态电流
• 低电流限制阈值以减小功耗损耗
• 允许同步实现高升压比

如下是VIN=12V, VOUT=48V, IOUT=20mA的参考电路及负载瞬态响应仿真。不加LDO的情况下，输出纹波为25.6mV。