LM4871 是德州仪器 (TI) 公司推出的一款低电压供电的音频功率放大器，设计用于驱动单声道音频信号，广泛应用于各种便携式电子设备，包括手机、掌上电脑、MP3播放器、便携式游戏机等。这款芯片具有低功耗、简洁的电路设计以及优良的音频输出特性，非常适合在对电池续航要求较高的设备中使用。下面从其常见的应用场景、技术参数、工作原理、特点和优点等方面详细介绍 LM4871 的应用。

一、LM4871 的主要特点和优势

1. 低电压供电LM4871 设计为在 2V 至 5.5V 的电压范围内工作，非常适合低压供电的便携式设备。其工作电压范围与常见的锂电池电压范围（3.7V）非常匹配，使其成为电池供电设备的理想选择。低电压的设计不仅有助于降低整体功耗，还能延长设备的电池续航时间。

2. 无滤波输出由于 LM4871 内部集成了低通滤波电路，能够直接驱动扬声器而无需外置的滤波器。这种无滤波输出结构不仅减少了外部元件的数量，简化了电路设计，同时也节省了成本和 PCB 空间，非常适合紧凑的便携设备。

3. 过热保护和短路保护LM4871 配备了过热保护和短路保护功能，能够有效防止过载和短路情况下的损坏，提高了系统的可靠性和耐用性。特别是在便携设备中，过热和短路保护是确保设备长期稳定运行的重要特性。

4. 优良的音频输出性能LM4871 具有高信噪比（SNR）和低总谐波失真（THD）的特性，能够提供高质量的音频输出，满足用户对清晰音质的需求。在驱动小型扬声器时，能够提供 250mW 的输出功率，足以满足大部分小型便携设备的音频需求。

5. 功率效率LM4871 采用 AB 类放大结构，尽管其效率不如 D 类放大器高，但其在小功率输出时的效率仍然可接受，且电路结构简单，失真较低。在实际应用中能够兼顾音质和功耗的平衡，特别适用于对音质有较高要求的应用场景。

二、LM4871 的技术参数

LM4871 的技术参数在便携式设备设计中至关重要，以下是其关键参数：

• 工作电压范围： 2V ~ 5.5V

• 最大输出功率： 250mW（负载为 8Ω，Vdd = 5V）

• 静态电流： 3mA（典型值）

• 关断电流： 0.7µA（典型值）

• 总谐波失真 (THD)： 0.1%（典型值）

• 信噪比 (SNR)： 95dB（典型值）

三、LM4871 的应用场景

1. 手机和智能设备

在手机和智能设备中，LM4871 常被用于驱动耳机和小型扬声器。随着移动设备逐渐向小型化和轻量化发展，LM4871 凭借其小巧的封装和简洁的外围电路，成为此类设备的优选功放 IC。由于其低电压供电的特性，能够直接使用手机的电池供电，而无需额外的电源管理电路，进一步减少了设计的复杂性。

此外，LM4871 的低功耗特性能够有效降低手机在播放音频时的电池消耗，对于提升手机的整体续航性能具有积极的作用。同时，该 IC 的高信噪比和低失真确保了手机通话和音乐播放的音质，在用户体验方面表现出色。

2. MP3 播放器和便携式音频设备

MP3 播放器等便携式音频设备是 LM4871 的主要应用场景之一。在这些设备中，由于用户对音频的播放质量有较高的要求，LM4871 的低失真和高信噪比优势得以充分体现。此外，便携式音频设备的电池容量通常较小，LM4871 的低电压供电和低静态电流消耗能够显著延长设备的播放时间。

MP3 播放器通常采用小型扬声器或耳机作为音频输出设备，LM4871 的 250mW 输出功率足以满足一般耳机和小型扬声器的需求，音质方面也能达到较高的标准。对于追求高音质的便携设备来说，LM4871 是一个经济而实用的选择。

3. 无线音箱和小型音频设备

LM4871 还可以用于无线音箱和其他小型音频设备，这类设备通常依靠电池供电，体积相对较小，对功放 IC 的体积和功耗有一定的要求。LM4871 的低电压供电和高音质特性使其在这类应用中非常具有优势。

在无线音箱中，LM4871 可以直接驱动小型扬声器，且无滤波输出的设计减少了外围电路的复杂性，使得设计更加紧凑。此外，LM4871 的过热保护和短路保护功能能够确保设备在高强度工作环境下的稳定性和安全性，这对于无线音箱等户外便携设备尤为重要。

4. 电子书阅读器和掌上游戏机

在电子书阅读器和掌上游戏机等产品中，音频输出虽非核心功能，但却是提升用户体验的重要手段。LM4871 可为此类设备提供清晰的音频输出效果，满足电子书的语音朗读和游戏机的背景音需求。由于电子书和游戏机大多采用电池供电，因此 LM4871 的低功耗特性对这类设备具有较大的吸引力。

四、LM4871 的典型应用电路

LM4871 的应用电路相对简单，通常只需少量的外围元件即可实现稳定的音频放大功能。以下是 LM4871 的一个典型应用电路设计：

1. 输入电容： LM4871 的输入端通常连接一个电容用于 AC 耦合，防止直流信号进入放大电路，保护芯片。

2. 反馈电阻和电容： 反馈电阻和电容用来控制增益和稳定电路工作。LM4871 的增益可以通过更改反馈电阻的阻值来进行调整。

3. 旁路电容： LM4871 设计中，旁路电容用于滤除供电电压中的高频噪声，确保放大器的稳定性。

4. 输出连接： LM4871 的输出端通常直接连接扬声器或耳机，芯片自带的无滤波输出结构无需额外的滤波器，使电路简洁高效。

五、LM4871 在不同场景下的优化设计

1. 功耗优化： 在电池供电的便携设备中，可以在播放音频时仅开启 LM4871 的工作模式，而在无音频播放时使其进入关断模式，以最大限度地降低功耗。此外，在低音量输出时，通过优化增益设置可以进一步减少功率消耗。

2. 热管理设计： LM4871 自带的过热保护机制可以在芯片温度过高时自动关闭输出，但在设计中仍需考虑散热布局，特别是在较高功率输出的场景下，应确保 PCB 的散热区域充分，避免芯片因过热而影响音质或设备寿命。

3. EMI 抑制： 在设计中可以加入适当的 EMI 滤波器，以降低高频噪声对音频输出的影响，尤其在需要严格控制电磁干扰的设备中，例如一些医疗设备和高灵敏度的通信设备。

六、总结

LM4871 作为一款低电压供电的音频功率放大器，在便携式设备中应用广泛。其低功耗、简洁的电路设计、优良的音质和可靠的保护功能，使其成为众多便携电子设备的理想选择。随着便携式设备的不断发展，对音质和功耗的要求也在不断提高，LM4871 的性能特点完全能够满足现代便携设备的音频输出需求。