90后女孩做功放_TPA3255 D类音频放大器DIY

nieice

D类的散热器就是小巧。

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90后女孩

3.2  电源滤波板原理图


4.         PCB
4.1  主功放板PCB



PCB的布局基本上是参考TPA3255EVM-PCB的布局，不过PCB面积我做了大幅度压缩。
参考PCB的尺寸是140x120mm，我最后定稿的PCB尺寸是100x95mm。
有朋友问，PCB为什么改这么小呢？我是这样想的，既然D类功放号称95%的效率，哪就可以用很小的散热片，实际用的散热片确实很小，那么PCB没必要做那么大，在满足性能和可靠性的情况下，可以尽量压缩PCB面积，使得整机体积可以做到小型化。
我画的PCB取消了TI测试参考板PCB的音频输出端和PVDD的接线柱，信号输入也改为XH插座，这样改动后PCB的面积差不多小了一圈。
TPA3255EVM_PCB是属于性能和功能测试验证板，最大程度方便驳接仪器和测试设备，所以外围输出接口全部采用接插件，方便连接仪器。
我要做的是音频功放，PCB安装后周围的驳接线不需要平凡拆卸，没必要在PCB上保留又粗又大的接线柱和插座，改用好用有不占空间的PCB端子。
PVDD和信号输出的PCB端子选用4P 5.0m的，两两并联。选用4P端子能避免2P端子用一段时间后摇头晃脑的问题，4P端子中间两个焊盘孔特意加大到1.8mm，如果想压缩成本批量生产，喇叭输出线和PVDD线可以直接焊到PCB上，不需要安装PCB端子。
散热片没有参照参考板的安装方法，主功放芯片移到PCB的底层，散热片也跟随主功放芯片移到PCB低层，为什么要把散热片安装在PCB下面呢？主要有几个方面的考虑，
1） 散热片移到PCB底层，安装面积不受PCB板上的器件影响，可以任意调整散热片尺寸，改善散热效果。
2） 利用散热片把PCB板上的几个大信号地线连通，散热片是一整块铝件，DCR很小，利用散热片将几个大信号地连接，可以最大限度降低功放板的地线阻抗。
TPA3255芯片应用资料上不是要求大信号部分的地线电阻越小越好吗，这样做是不是最理想呢。
3）  主功放芯片移到PCB层，等于所有的贴片器件都放在底层，如果上贴片机进行批量生产，只需要单面贴片，大幅度降低了贴片成本和贴片周期。
4）  所有的信号层走线都安排在底层，PCB顶层是大面积地，下面是散热片也是地，信号层夹在上下两块地板之间，是不是起到了屏蔽作用呀，这要做的主要目的是提高PCB线路的抗干扰性能。
5） 散热片移到PCB底下安装，唯一的弊端就是散热效果受影响，散热片朝上和朝下，散热效果有明显的差别，适当调整散热片的体积可以解决这个问题，好在D类放大器的效率比较高，这个问题到不是很突出，实测试温升完全在可控范围。
前置反相放大芯片NE5532改用DIP插件，调试结束后如果板子有问题，要重新改板，这个版本的PCB丢弃不用，如果是SMT器件要拆半天，有的甚至把芯片拆坏了，装一个IC座，用插件拔插起来就方便多了。
前置反相放大器也可以用其他型号的发烧运放芯片，用DIP适合不同的运放互换，这也是烧友们经常的玩法。

4.2  电源滤波板PCB


电源滤波板很简单，1个共模电感加6个2200Uf/50V电解电容，电容总容量12000uF，主板上已经有两只4700uF/50V，加上电源滤波板的电容，总容量有24000uF,有点浪费，我手上有100个2200uF，浪费几个也过无所谓。

90后女孩

5.         BOM
5.1  器件列表
器件型号        数量        供应商        参考单价
TPA3255DDVR，TI , SMT        10PCS        某商城       
NE5532P，TI,  DIP         10PCS        某商城       
XL4139, XDS  SMT         10PCS        某商城       
L78M12CDT-TR, ST SMT        10PCS        某商城       
SPX1117,  SMT        50PCS        杂物房       
IC 插座DIP8  nextron
               
4700uF/63V MXC 25x45mm  DIP 红宝石        10PCS        样品       
1uF 250V 功率滤波电容 TDK  DIP        10PCS        某商城       
功率滤波电感 10uH 28x12mm  DIP        4PCS        自制       
散热片 110x100x20,         3PCS        自制打孔攻丝       
其他阻容插件                 网购       
SMT阻容器件                网购       
开关电源 48V 400W        1PCS        网购       
外壳组件，A90        1PCS        网购       
开关电源是网上买的+48V/400W开关电源，如果按正常设计，电源总功率起码要700W,我平常使用的输出功率很小，电源功率小一点也不影响我使用，700W的开关电源体积比我预计的大很多，机箱也没有这么大的安装空间。
做双声道正玄波满功率压力测试的时候，为了避免电源功率小导致测试保护，我另外找了2台24V 600W开关电源串联给功放板供电。

艺何

很多D类功放不好听，其中一个最主要原因就是电源太过简单，你这个看上去不错。

90后女孩

5.2  自制件
5.2.1  功率滤波电感线圈
功率滤波电感线圈参照TI参考板BOM给出的型号，网上找到的价格非常贵，几十元一个，离谱。
既然买不到就自己动手绕把。
绕功率电感线圈的红黑环形磁芯是老爷子给的，我问他是哪里买的，他说是很多年前朋友给的，据说是进口的，也不记得是做什么用途。
给他看了技术资料，他戴上老花镜看了半天资料后告诉我，十有八九可以用，我用卡尺量了一下尺寸，OD24 x ID14.3 x H7.9mm，好像和BOM样品环形磁芯的尺寸差不多。
环形磁芯有了，漆包线去哪里找呢，在杂物间了翻了半天没有找到。
我跑到外面大街上一边走一边问路人，好不容易找到一家卖漆包线的店面。
老板人不错，看到一个小女孩跑来买漆包线，感觉很稀奇，问我买多少，我磨蹭了半天不好意思说。
实在是憋不住了，鼓起勇气跟老板说，我是做研发的，买一点漆包线绕线圈，
老板听了说：你要哪一种的自己找，要多少拆多少。
赶紧慌慌张张的跑到隔壁库房里，找到1mm的漆包线，拆了不到10米吧，问老板多少钱呀，老板说10块钱，扔下10块钱灰溜溜的走了，怎么感觉像做贼一样！
绕线圈的活难不到我，以前在公司打暑期工的时候就干过，不但会绕，我还会算呢，不好意思，开始吹牛了。
回到家就开始动手，根据类似尺寸环形磁芯的资料来估算，初步估算10uH要绕35圈，多绕几圈，电感量大了可以拆掉几圈。
趁周末朋友公司实验室没人，跑过去用电桥测试一下，10uH=36圈，DCR=28mΩ,不错，测试结果跟TI参考板很接近，搞定。
跑到朋友实验室去测试，还顺带宰了朋友一顿饭，两个人美滋滋的又吃又喝，乐不思蜀。

90后女孩

5.2.1  散热片
散热片是网上网购的，卖家没有打孔，就算有预留孔，估计也不符合我的要求。好在家里有个台钻，在老爷子的指导下打孔攻丝，进展很顺利，不到一会就做好三个散热片，老爷子在旁边看了很开心，笑眯眯的说：看到他当年的影子，你要是个男孩就好了，我转过身对着墙壁偷偷的白了他一眼。

yangwenguan

有个想法，先用D类放大，实现功率放大，再用衰减器，实现音色调整，
不知是否可行？

ss0009671

如果
我说的是如果
最后有什么不满意.有两点很明显的的忽略了.
1 散热器构成电流桥.跟铜箔形成了一个电流环,也就是环地效果的一种.
2 效率很看重时,电感对效率影响最大.如果效率上不去而有确定不是磁芯影响的话,,可以考虑换线.换明确标明是克用于高频的线并多股并绕.这招在优秀的DCDC方案中能有效提升2%的效率.

一泻千里

90后女孩 发表于 2020-10-5 11:13
要消耗很多时间，不打算搞那么复杂

D类在信号链这块挺折腾的，数字音源通过DAC好不容易转换成模拟，D类又把模拟转换成数字，如果音源直达数字功放那损耗肯定更小。

yaofei

一泻千里 发表于 2020-10-6 14:26
D类在信号链这块挺折腾的，数字音源通过DAC好不容易转换成模拟，D类又把模拟转换成数字，如果音源直达数 ...

可惜没有能正常工作在2.8MHz的便宜功率器件。

90后女孩

ss0009671 发表于 2020-10-6 13:27
如果
我说的是如果
最后有什么不满意.有两点很明显的的忽略了.

散热片跟PCB的地是并联关系

chenjingrong

惠州创客 发表于 2020-10-5 18:59
言语之间，感觉是个男的。就像反串一样。

呵呵，这个倒也可能，比较吸眼球

1660720

LZ是公的

jacksl528

90后女孩 发表于 2020-10-5 11:13
要消耗很多时间，不打算搞那么复杂

呵呵，一看那种人就是没玩过D类功放的，

就目前而言，不管是Analog Devices 、 TI 还是凌云半导体 都没有一片 IIS直入的D类芯片指标能和 TPA325X 系列的指标相提并论~~

I2S直入的D类放大器受限于调制算法，就目前而言不可能在指标上超过同档次模拟入的D类芯片，TPA325X是目前世界上正是发售 指标最好的D类音频芯片

hegt

jacksl528 发表于 2020-10-6 18:09
呵呵，一看那种人就是没玩过D类功放的，

就目前而言，不管是Analog Devices 、 TI 还是凌云半导体  ...

未必  TPA325X是目前世界上正是发售 指标最好的D类音频芯片！  因为它是模入  看图芯片内两通道都有内部DAC电容出了又进

其他音质好的数字D放有:TAS5634   pwm 输入

tas5182 pwm输入 后驱动分离mos大管H桥。 都是纯数字的。

jacksl528

hegt 发表于 2020-10-7 01:25
未必  TPA325X是目前世界上正是发售 指标最好的D类音频芯片！  因为它是模入  看图芯片内两通道都有内 ...

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跟你说了，I2S入的数字芯片受限于 目前的调制算法，就当前而言  ，如若比THD+N；  你提到的这些I2S直入的芯片跟TPA325X比还差得有点远，专业的事情还是得交给前面的DAC来做。

I2S直入的D类功放目前最大的优势不是跟同类D类芯片比失真信噪比，而是基于软控的矩阵音响工程应用， 好好看下TI的说明~

有请下一位~

hegt

jacksl528 发表于 2020-10-7 01:53

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跟你说了，I2S入的数字芯片受限于 目前的调制算法，就当前而言  ，如若比THD+N；  你提到的 ...

这几个失真点和信噪比我已经看过了。  和模拟输入重新PWM编码比起来 你标准的几个点损失太多。  重新PWM是无法统计失真、瞬态，另外频响应该也受影响。明天我弄个3251听听。其他两个芯片成品我已经有，暂时5182最佳。。

夜如风

坐看女英雄直播上图。