90后女孩做功放_TPA3255 D类音频放大器DIY

90后女孩

自从上次动手做了TDA7293并联功放后就一发不可收拾，心思思的想做一个D类音频功率放大器。
D类音频功率放大器出来有很多年了，由于工作的原因，一直没机会接触，趁这次做TDA7293功放的余火还没有熄灭，再动手搞一个D类功放。

1.        技术要求
输出功率：大于200W x 2 (4Ω)
谐波失真：小于0.1%
工作类型：D类
电路模式：D类功率放大器
供电方式: 开关电源单电源供电
结构要求：体积小，重量轻
设计创意：小身板大推力

2.        器件选型
2.1  D类功放芯片
到网上转了一圈，也逛了很多论坛，一致认为目前技术性能最好的是TI的TPA32**系列，还有不同功率的型号可选择。
究竟选哪一款呢？不是想玩大功率吗？还纠结个啥呢，选功率最大的TPA3255，失真1%最大功率2x260W(4Ω)。
先来一段TI对这个芯片的特点描述吧
TPA3255 是一款高性能D 类功率放大器，它具有D类效率并且能够带来真正的高端音质。该器件特有高级集成反馈设计和专有高速栅极驱动器错误校正功能（PurePath™ 超高清）。该技术可使器件在整个音频频带内保持超低失真，同时展现完美音质。
该器件在AD 模式下工作，THD 为10% 时最多可驱动2 个315W/4Ω 负载和2 个150W（未削波功率）/8Ω 负载，并且特有一个2V RMS 模拟输入接口，支持与高性能DAC（例如TI 的PCM5242）无缝连接。除了出色的音频性能外，TPA3255 还兼具高功率效率和超低功率级空闲损耗（低于2.5W）两大优点。这可以通过85mΩ MOSFET 以及优化的栅极驱动器方案来实现。
我认为TPA3255至少有三个优点值得我关注
1）音质不比模拟功放的音质差；
2）可以用开关电源供电，省去了又大有笨重的电源变压器；
3）95%的效率，可以用特别小的散热片，几百瓦的音频功放，体积可以做得很小；
2.2 供电电源
供电电源选用开关电源，尽量减小体积和重量
2.3  电源滤波
共模电感加多个滤波电容组成的电源滤波单元
先来一张主放大器单元的图片吧

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3.         电路图
3.1 主功放板电路图
电路图是参照TPA3255EVM应用资料的，有些地方作了一些改动。


3.1.1  警告输出
FAULT CLIP_OTW两个警告输出脚，原电路是外接MOS管驱动，我把这两个MOS管取消，由功放芯片直接驱动LED。
LED正极接+3.3V，负极接限流电阻，限流电阻另一端接芯片FAULT，调整限流电阻的阻值，使每个LED的工作电流为2mA。


3.1.2  复位和静音电路
TI的参考电路是利用+12V分压后给复位脚供电，这里将复位电路改为PVDD高电压复位，当PVDD下降至19V时，复位电路进入复位状态，使系统强制进入静音模式，大家猜猜为什么要这样做。
这里要说明一下，TPA3255的复位脚和静音是共用的，系统复位就是静音状态。
在测试过程中，我发现TPA3255在关机时会发出很大的“砰”声，也就是烧友们常说的关机冲击声，经过仔细分析和验证，“砰”声的原因是PVDD电压下降至最低工作电压时发出的。在关机过程中，当PVDD下降至16V左右就出现这个现象。
那么提高关机复位电压是不是能解决这个问题呢？当关机时，PVDD下降至降19V的时候，使系统开始进入复位静音状态，这样改动后关机就没有“砰”声了。
不知道烧友们是怎样解决这个问题的，希望大家一起探讨。


3..1.3 电源管理
PVDD经过一个DC-DC降压电路输出+15V，再经过三端稳压输出+12V，表面看这不是多余的吗，DC-DC直接输出+12V给GVDD供电不就得了。
我认为TI这样做是有她的想法，目的是为了降低NE5532倒相电路供电电源的噪声，提高倒相电路的信噪比。
根据经验，性能再好的DC-DC降压电路，输出端都会有一点残余开关脉冲噪声，滤波电路很难滤除这种噪声，如果不经过三端稳压，直接给小信号倒相电路供电，残余的开关脉冲噪声会导致前级倒相电路的信噪比变差，使得整机信噪比也没法提高。
电源管理部分还是保留了原电路三级模式，PVDD转+15V，+15V转+12V,+12V 转+3.3V，不过前面两块芯片换成了通用芯片，原电路选用的芯片又贵又难买。

90后女孩

3.1.4 取消SE四声道工作模式
取消SE四声道模式，只保留了BTL和PBTL。
TPA3255的SE工作模式在每个输出端串联一个大电解电容，有点类似于AB类的OTL电路，我看到这四个电容我就不想用SE这个模式，有点强迫症。
BTL转PBTL模式有三个位置要调整，因为取消了SE模式，M1可以直接接地，只要改变M2的高低电平就可以在BTL和PBTL两种模式之间来回转换。
M2在电路板上预留3P排针，用一个短路帽来切换，M2=0为BTL模式，M2=1为PBTL模式。
在C和D两个输入端预留一个4P排针，用两个短路帽插上去，使C和D对地短路就是PBTL模式，另外输出部分用粗导线将B接D，C接A。
如果用MCU控制的话，可以将3P排针和4P排针换成XH端子座，用XH端子线连接到MCU，利用MCU来完成两种模式的转换。
4P排线引线要注意干扰问题，走线太长或走线位置不合适会带来干扰。

90后女孩

3.1.5  前置反相放大器
TI的参考测试板前置反相放大器是没有增益的，我将这个部分改为3倍增益放大电路。
用播放器不经过线路放大直接驳接功率放大器，总增益偏低，输出功率达不到额定功率，尤其是用手机做信号源，音量开到4点钟位置，输出功率还没达到额定功率。
单独做一块前置放大板要双电源供电，还要另加一个电源，玩D类放大器本来就是为了玩小体积大功率，搞太复杂了就失去意义。


3.1.6  信号输入端增加ESD静电保护
这块功放板没有加前置放大器，信号输入就是功率放大器的信号输入接口，经常平凡拔插信号线，容易受到静电冲击，我在信号输入的位置增加了一个静电保护管，这个保护管的结电容只有0.5pF，对音频信号的影响基本可以忽略。 具体用不用这个静电保护，看以后使用的情况，万一出现静电放电损坏功放芯片，就把这个管子加上去。

一泻千里

楼主既然做编程的，可以做纯数字功放，就是有IIS输入那种，抛弃DAC

亲耐小姐姐

能分享一下资料吗 30904426@qq.com谢谢

90后女孩

一泻千里 发表于 2020-10-5 10:37
楼主既然做编程的，可以做纯数字功放，就是有IIS输入那种，抛弃DAC

要消耗很多时间，不打算搞那么复杂

90后女孩

亲耐小姐姐 发表于 2020-10-5 10:56
能分享一下资料吗 谢谢

等帖子发完了，一起打包发附件

jacksl528

关机有冲击声 主要原因是来自前面的缓冲输入导相电路 NE5532,      关机的时候。因为你RESET的置高电平、 下降缓降于PVDD电源  。 其实简单的采用RC时常电路接RESET 反而没有这个问题

ss0009671

重点谈谈输出LC的选型

90后女孩

ss0009671 发表于 2020-10-5 11:19
重点谈谈输出LC的选型

这个部分应用资料上给出的参数很详细，照着做就行了

90后女孩

jacksl528 发表于 2020-10-5 11:17
关机有冲击声 主要原因是来自前面的缓冲输入导相电路 NE5532,      关机的时候。因为你RESET的置高电平、  ...

如果用简单的RC复位电路，也要用PVDD作为复位电压。
三端稳压器在轻载的时候，输入输出电压差很小，PVDD下降至15V时，12V才开始下降。
3255的最低关断工作电压是16V就算用12V作为复位控制电压，简单的RC复位电路，还是有关机冲击声。

jacksl528

90后女孩 发表于 2020-10-5 11:31
如果用简单的RC复位电路，也要用PVDD作为复位电压。
三端稳压器在轻载的时候，输入输出电压差很小，PVDD ...

正确的做法就是让 RESET延迟于PVDD拉高 用于消除开机冲击声， 反之， 让RESET被拉高的电平 优先于PVDD最低工作电压被释放，从而规避关机声。如果你的DVDD -12v放电缓慢于PVDD ，可以从PVDD用100kb的电阻分压取电作为RESET控制电平

我的汽车上在用DIY的TPA3521 是从3.3V取 RESET控制电平，采用简单的RC时常电路， 没有任何开关机冲击，

gxvhxv

tpa32系列

gxvhxv

90后女孩 发表于 2020-10-5 11:23
这个部分应用资料上给出的参数很详细，照着做就行了

lc滤波器

AACAudio

数字是趋势！

chenjingrong

佩服这位美女

jiajia007

数字是趋势+1

傻大黑粗的后级正在慢慢被淘汰，支持楼主。

惠州创客

chenjingrong 发表于 2020-10-5 17:27
佩服这位美女

言语之间，感觉是个男的。就像反串一样。