Усилитель класса D на TPA3255 (PBTL)

[DMandrakov]

В данной статье речь пойдёт об усилителе класса D на базе микросхемы TPA3255 от Texas Instruments.
Усилитель выполнен по схеме параллельно-мостового подключения (PBTL) для получения максимальной мощности. Рассмотрим его со всех сторон


На задней панели — розетка питания и выход


На передней панели — кнопка включения питания, Reset, балансный вход для подключения звуковой карты, небалансный вход для смартфона либо другого источника чувствительностью 0.1 Вольт с предусилителем Кус=10 и регулировкой громкости, переключатель входов. Кнопка принудительного включения охлаждения, индикаторы включения кулера, тепловой перегрузки и аварийного режима работы.


В основу данного проекта легла статья на Хабре Усилитель звукового сигнала мощностью 600 Вт / Хабр . Рассмотрим некоторые важные моменты.
В первую очередь нужно отметить, что автор изменил схему коммутации выходов микросхемы. Так выглядит схема в даташите


Так выглядит схема автора


На каждом выходе установлена индуктивность. Я оставил так, как у автора, полагая, что такое решение более правильное — лучшая фильтрация несущей частоты и меньший нагрев индуктивностей.
Далее автор утверждает, что напряжение питания в его проекте 53.5 Вольт. Эта цифра стоила мне 4-ех микросхем — после нескольких включений загорался красный светодиод аварийного режима работы. Микросхема просто сгорала.


И если мы посмотрим в даташит, то увидим, что напряжение 53.5 Вольт для нагрузки 4 Ом — это максимальное напряжение, а типичное 51. При напряжении 51 Вольт усилитель поработал чуть подольше, далее — те же симптомы гибели чипа.
То есть опытным путём установлено, что для нагрузки 4 Ом напряжение питания усилителя выше 50 вольт подавать нельзя. Сейчас у меня выставлено 50 вольт — третья неделя полёт нормальный.


Схема управления вентилятором охлаждения чипа была изменена мною таким образом, чтобы скорость вращения была пропорциональна температуре нагрева. Вот схема автора


Вот моя схема


Теперь о входных сигналах. В исходной схеме балансный вход соединён с выходом предусилителя небалансного входа.


И получается такая картина — сигнал балансного входа смешивается с выходом предусилителя небалансного входа, что приводит к ослаблению сигнала в два раза (на слух) и появляются сильные искажения.
Поэтому я вставил в схему переключатель входов, и убрал защитные двунаправленные диоды для уменьшения влияния на сигналах


И последнее изменение — силовая и сигнальная земли разделены сопротивлением 1.5 Ом.

Печатную плату с учётом всех изменений я сделал в Sprint Layout. Для платы применён стеклотекстолит FR-4 c толщиной медного слоя 2 oz.

Измерения характеристик усилителя с помощью программы RMAA.


Звуковая карта Focusrite Scarlett 2i2 3Gen. Эквивалент нагрузки — набор из 10 сопротивлений 39 Ом, общее сопротивление 3.94 Ом. Делитель напряжения (слева направо) 1.5 кОм и два по 100 Ом.
Сигнал с выхода усилителя подаётся на вход звуковой карты через трансформатор на пермаллоевом сердечнике, так как прямое соединение приводит к срабатыванию защиты чипа.


Результаты измерений


Смею предположить, что результаты могли быть значительно лучше — здесь нужно учитывать влияние разделительного трансформатора.

Более полный обзор с прослушиванием можно посмотреть здесь -
https://youtu.be/bZsLrvvhUEc
https://vk.com/club228843288
https://t.me/dvmaudiosu/3

[DrModd]

Значит вопросом на вопрос отвечаем)))

Любое распыленное железо, чем и является второй материал имеет нелинейную зависимость от протекающего тока.
В отличии от феррита конечно. Феррит более линеен. Как вы думаете, что будет, если в цепи сигнала нелинейный элемент?

[Alex]

Феррит более линеен.

Ну это не совсем так.
Точнее "совсем не так" - сам феррит, как материал, тоже как и магнитодиэлектрики не такой уж и линейный, а вот дроссель на нем -да, линейнее. Благодаря зазору.

[DrModd]

вот дроссель на нем -да, линейнее

Я это и имел в виду Саш))

[JackJacker]

Как вы думаете, что будет, если в цепи сигнала нелинейный элемент?

У -2 с этим получше будет, ну или попробуйте объяснить почему на токах 100 А используют именно его)))
Естественно учитываем габариты!

[Delta213]

Не, я знаю что на феррите линейнее, но давайте уж до конца разбираться. А разве на распыленке нет распределенного зазора? Если дело не в материале, а в зазоре, то какая разница распределенный он, или реальный?

[DrModd]

используют именно ег

Используют где? В качественном Д?

---------- Сообщение добавлено 20:50 ---------- Предыдущее сообщение было 20:49 ----------

Delta213, Дело не в зазоре, а в материале.

[JackJacker]

Используют где? В качественном Д?

---------- Сообщение добавлено 20:50 ---------- Предыдущее сообщение было 20:49 ----------

Delta213, Дело не в зазоре, а в материале.

Например: модули нкор-оем в усилителях NAD (не все, пруф в интернете, ищите сами).
А также .1-20 кВт Авто-уси.