TPA3255立体声BTL模式功放制作记录

Jerry@m

0. 已经开始采购元件并提交小板PCB打样，不管结果怎样，希望不会烂尾，特发帖开始记录。本想全程洞洞板，看芯片实在太小太难弄，就想着把芯片做成模块小板，其他的洞洞吧。电源打算用成品24V开关电源；主功放芯片3255设置为立体声BTL模式，其他模式不考虑。

1. 小板电路大体和TPA3255数据手册BTL模式相同，其中电源退藕有些改动，并参考评估板资料在信号输入端加入了低通滤波。


图1：小板（TPA3255 BTL模式模块）电路图


图2：小板PCB正面效果图


图3：小板PCB背面效果图

2. 考虑焊接方便些，贴片电阻电容都采用0805或更大的，电容除功率电源退藕相关的选100V的外，其他都是50V的；除了输入滤波的100p选C0G/NP0材质外，其他均为X7R。

3. C_START（15脚）电容取值：评估板电路图47n，BOM是10n，手册BTL模式47n，SE模式1u，没有太多说明；最后选47n。

4. PVDD退藕1u电容：PVDD分两路就算了，为什么每路不用2.2u的代替两个1u的，是考虑地电流平均分布吗？

5. 散热片接地：手册上说散热片需要接地，感觉应该是1个点接地，但最终画PCB上的2个螺丝孔还是全部接地了。

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D类功放输出LC跟主体不能分离。

Hi~Fi

非常牛逼的设计！专门忽略重点！LC分离就算了，电源退耦也忽略了，有没有想过大动态时候芯片电源脚跟电源之间连接那么长的一节导线之间的压差波动有多大？功放处在一个跳动的电源下工作这样合理吗

DIY-1989

既然是DIY，就应该支持折腾，不要人云亦云。
楼主大胆做，已经有人给出了答案，模块化是有搞头的。



第一块版是音量控制+单端转差分，直接锁在机壳前面板上。
第二块板是主功放部分，前面端子引出了声道模式控制引线，四个螺丝固定在铝机壳上，不需要额外的散热。
第三块板是LC部分，一个声道一块板。
据我所知有人给国外一个音响厂出货了几万套。

fysy

       一个过孔最大电流1A左右，输出引脚电流全靠过孔通过，建议参考EVM电路放6-8个过孔。主大容量滤波电容离模块较长的话，放4个1206的1uf  100V贴片电容，并且尽量靠近TPA3255的PVCC引脚端。再加整个地平面必须完整在芯片引脚层。处理好以上几点就能发挥芯片的最佳性能了。

Hi~Fi

DIY-1989 发表于 2025-6-1 11:25
既然是DIY，就应该支持折腾，不要人云亦云。
楼主大胆做，已经有人给出了答案，模块化是有搞头的。

你舔的那个人已经改电路了，已经尽量接近evm设计了。错误的东西沾沾自喜也不知道什么心理。电子产品没有人云亦云，只有对错。1+1别人说等于2，你说等于三，别人说你错了就是在诋毁你？

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对于这样分体式D类功放我是头一回见，虽然一些大功率D类功放也有插板式结构也仅限于驱动部分，比如IR的驱动部分。
但TPA3255不一样，它是高度集成的。
虽然3255不是数字功放但它的PWM调制信号也高达数百千hz，可以称为泛高频电路，这么说来用高频电路布线方法是有利的。
高频电路地平面完整性很重要，楼主这么设计虽然每个模块地平面看似完整但从整体来说地平层已经是分割得相当的0碎。
对于LC而言高频环路过长，插件可能变成天线，可能增大EMI干扰。
这么干也可能会额外引入寄生电感和电阻。这又会影响到LC滤波效果。而且又会对高频返回电流形成阻碍，如没得到讯速泄放就会加剧高频噪声。
个人认为LC应尽量靠近IC，与它保持一个完整的地平面会更好。

DIY-1989

Hi~Fi 发表于 2025-6-1 18:01
你舔的那个人已经改电路了，已经尽量接近evm设计了。错误的东西沾沾自喜也不知道什么心理。电子产品没有 ...

我舔谁了？谁沾沾自喜了？我说谁的对错了？谁说1+2=3？我说谁诋毁我了？
回个贴打你屁股了还是踩你脸了？

你这种人就是典型的无脑“喷子”，上次和你吵架的那个人说的没错，你就是在现实生活中混的一无是处，在网络上喷下这个怼下那个，好找一点点虚拟的存在感。

我没招惹你，下次不要再接我的话茬，我也不会再理你。

DIY-1989

不知道你的板打样了没有，你这个布局小功率输出没问题，但是要获得完整的功率输出，PVDD主电源和功放输出要承受大电流，布线可以参考下这个布局或者EVM

Jerry@m

6. 谢谢各位的关注和支持！因为小板已经在打样的路上，暂时没得改了，不过如果输出大电流时有问题，后续还是有手工改善空间的，应该不成问题；再者这个项目目标是24V供电，暂没打算大功率输出。（原本打算要2oz的板，没想到那么费钱，放弃了）

7. 立体声BTL模式需要差分输入，不想用运放，就搭了一个简单的分立单端转差分的实验电路，测试后感觉满意，决定就先用它了：


图4：单端转差分电路图


图5：单端转差分实验电路板


图6：单端转差分20Hz方波测试


图7：单端转差分20KHz方波测试


图8：单端转差分50KHz方波测试

8. 上面单端转差分电路中，C5、C6两个10u输出电容即作为TPA3255输入端的耦合电容；R8、R9是测试用的负载电阻，3255输入电阻是20K，所以应该没问题。

DIY-1989

关注中，期待楼主的分立单端转差分电路能有好的效果。

99990000

回答一下一楼的第4点
如果出自专业之手哪么一个2u是不可替代二个一u电容。
因为在高频电路中电容的封装体积、大小都会影响到ESR/ESL。等效总ESR=单颗ESR/N颗ESR。同样等效ESL也会更小。还有它们的谐振频率也不一样（设计之初就考虑到PWM信号）
还有多颗小电容的抗纹波电流能力也比单颗大容量强不少。
近段时间有一些不专业的测试，结果是单颗比多颗并联还要好。这些测试者的水平是相当的业余，说好听点就是超出了他认知范畴。不要被这些业余的测试所误导。

哲泉

支持一下，TPA3255本身声音不错，但成品板设计又有很大问题。我自己试过几块，基本都是五分钟后声音变差。特别是中频出现破音，出现破音时电感非常烫手。分离式设计是可以把电感直接贴合到散热器或机壳上来散掉热量避免电感内阻升高。但最好设计成积木式，而不是用线连接。另外单端转差分，我觉得用DRV134可能会更好。

Jerry@m

9. 谢谢各位的关注和支持！其实我有一块DRV134成品板，还没用过，后续有空会试试。刚把IO接口部分完成了，搞的身心疲惫～


图1：IO接口电路图


图2：IO接口板（直接在主洞洞板上制作）

10. 测试时，PVDD信号（关机断电信号，还没最后想清楚怎么得到）输入，暂用6K2接到+12V供电；FAULT和CLIP_OTW用22K电阻（按手册说这两个信号在芯片内部以26K电阻上拉到3.3V）连接Q6输出的RESET3.3V信号（限流电阻R12前）；

11. 接通+12V后，红、蓝灯先亮起，绿色指示灯在1到2秒左右伴随着红蓝灯熄灭逐渐亮起，约7秒RESET输出达到2V；约30秒RESET输出达到最终稳定值，大约3.4V；关闭电源后RESET停留一下（1秒以内），然后快速回落到0V（2秒内）；

12. 断掉PVDD信号，RESET输出立即归零，同时绿色指示灯灭掉；重新接上PVDD信号，与接通+12V电源的结果相同；

13. 把FAULT、CLIP_OTW信号接地，则红灯、蓝灯立即亮起，去掉连接则立即熄灭，RESET输出和绿灯状态不变；（原本设计FAULT低电平立即把RESET拉低，仔细看了下手册这是画蛇添足，还可能出问题）

14. 短接一下复位开关SW1，RESET输出立即归零（这个速度很快，不用刻意保持开关接通），同时绿色指示灯灭掉，然后立即开始接通+12V电源的动作；

Jerry@m

15. 外围电路全部安装完成，测试各项功能暂时没什么问题；小板打样昨天也到了，还有3天时间，希望能按时听个响。


图11：正在测试的洞洞板

16. 关机信号检测：肉眼检测OK，只要220AC掉电，瞬间输出低电平把RESET拉低，220AC恢复则开始启动动作。R6原本在IO电路部分，实际安装时移动到这部分了（原来的已经拆除）；括号内的是实测数据；


图12：关机信号检测电路图

17. 喇叭保护：TPA3255芯片的喇叭保护总觉得不够，所以输出还是设计了额外的保护电路。继电器常闭，检测到直流时断开喇叭连接；实测直流正负1.0V时继电器动作，回到0.9V时恢复；开关机保护用芯片的RESET信号实现，这里就不考虑了。（测试过程中，开机瞬间有时继电器动作，暂不知原因 - 好像测试喇叭保护之前无此现象）


图13：喇叭保护电路图

18. 电源：采用明纬RID-125-1224成品开关电源，考虑两个方案，一个是按原计划用双电源（12V、24V），另一个是用单电源（24V）。


图14：电源电路图

电源测试时，有大约66KHz的噪声，后来发现示波器探头两端连一块儿接到电路板的地，这个噪声也不消失（开关电源关闭后消失），先不管了。


图15：高频噪声

Jerry@m

19. 手工焊TPA3255真够费劲，搞了近1个小时，很担心芯片是不是已经被我戳废了，还好上电后看起来还能正常干活。


图16： 完成安装并上电的电路板

20. 空载测了下输出波形，惨不忍睹；接上喇叭和音源试了下，1米内有明显噪音（估计几KHz那样的），声音感觉也不怎么样；听了半小时多工作状态稳定，散热片也不热。


图17：空载1KHz正弦波


图18：空载20KHz正弦波


图19：空载1KHz,这还是方波吗？


图20：空载噪音输出

21. 噪音问题处理：试着折腾地线、信号线等连接无果后，把芯片端信号输入端全部对地短路，噪音消失；后去除短路后把转差分部分电源断掉，无噪音，至此确认了鬼就在输入信号转换部分（没使用示波器，感觉它总添乱）；想起了这个好久不用的播放器，翻出来果然有平衡输出，接上试听，完全没有可闻噪音，声音也完全满意。

22. 开机后，喇叭保护继电器大多要动作一下，但对后续工作无影响，确定这个和芯片无关；绿灯开启几秒后红灯稍微闪一下（应该是RESET释放后FAULT短暂低电平造成，不是问题），然后有个比较轻微的开启声（比继电器动作声音小，类似静电放电那种“啪”声），这个不清楚什么原因，可能芯片就这样；关机立即安静，没问题；

23. 得准备去远方打工挣钱了，没时间处理遗留问题（单端转差分等）和进一步测试了，该项目暂且收工，8月份回来如果还有兴趣的话再继续吧；DIYAUDIO有人功放做完后拿一杯红酒以示庆祝，我也效仿一下，不过我不喝红酒，只喝自己DIY的60度白酒（照片真的是毫无氛围感）～


图21：连接播放器平衡输出试听

Jerry@m

24. 远方暂时去不了，接着干；把单端转差分部分规规矩矩地用DRV134做了，效果很理想。R3、R4分压作为DRV134中点（地）电压，问题是后面滤波电容C13较大，需要较长时间达到134正常工作需要的电压，导致开机后产生“咔嚓”冲击声；在此电压上接与C13同样大的电容到+12V可以解决，但引入了1米内可闻噪声，不可接受，最终把IO部分的开机延时电容增加了1倍（加了一个220u），等134正常工作后再释放RESET信号；


图21：DRV134单端转差分电路


图22：工作中的电路板

25. 零输入（两个声道输入端均对地短路）情况下，每个输出有大约450KHz 800mVpp的噪声，猜是PWM没有被滤掉的部分吧，不知道这个幅值是否正常，ANYWAY理论和实测这个都不影响正常播放；


图23：零输入的输出噪声（4欧电阻负载）

26. 芯片对+12V电源的电流要求还是比较大的，之前没注意，后来发现用单电源方案时7815、7812烫得厉害，电路工作5分钟出现FAULT并停止工作（开始以为散热片安装问题，尝试重新安装无果后改回双电源供电方案后一切正常，所以认为是+12V的问题）；

27. 方波。20Hz的表现比较意外。


图24：20KHz方波测试（4欧电阻负载）


图25：1KHz方波测试（4欧电阻负载）


图26：20Hz方波测试（4欧电阻负载）

28. 实际听音还是非常满意的，而且通过制作这个，我个人十分相信模拟功放应该很快完全退出历史舞台了。当然，我不发烧，这个结论也不是对发烧友说的，请理解。（前两天用平衡音源试听时有朋友到访，评价很好，通过蓝牙播放他喜欢的，久久不归～，他更不发烧，我对他说我这淘宝淘来的3寸全频喇叭没低音效果但中频人声很好云云，他完全忽略，只沉醉在他的音乐里）......


图27：（再次）完工试听

丹尼fish

好贴必须顶！

纸盆布边

你太厉害了，作品很棒，你的电源怎么样，适用大电流吗，这个3255电流驱动能力怎么样，有没有测试过4欧或3.5欧的电流负载能力，最大能驱动多少电流给喇叭

capa

上次没看完，今天来补上