- 积分
- 830
- 在线时间
- 320 小时
- 最后登录
- 2017-10-19
- 阅读权限
- 50
- 精华
- 0
 
- UID
- 213901
- 帖子
- 743
- 精华
- 0
- 经验
- 830 点
- 金钱
- 752 ￥
- 注册时间
- 2010-6-23
|
看数字功放这么热闹，加上不少人鼓吹，忍不住入手了一成品TA2020的功放。入手试听大失所望，虽然购买前做了很多功课，但在推动一6.5寸国产某名牌书架箱时，贝司低音失真极其严重，象是琴破了（用的是12V4A开关稳压电源，山寨品）。
数字功放不同于传统AB类的功放，设计上有很大的不同。购买之前看了很多图片，想挑个靓声的，要不就是价格过高（发烧元件堆出来的），要不就是太简陋，连机箱都没有，有些看起来不错，但图片上显示它大量使用了拆机补品料，其品质很难令人相信。最后在平衡之下买了某成品小功放，100多元的价格，扣除机箱的成本，倒也很合理，虽然我不认同该商品鼓吹的它用了什么什么补品元件。
试听令我大跌眼镜的是，这个小功放的失真如AB类功放削波失真，别说Hi-Fi，连基本的电气指标都达不到。想想可惜了那些补品，天生素质太差，需要的医药，而不是补品。
怎么解决问题呢？先从电路分析上下手吧。
先看原理图，红色箭头示意了正向电流的回路。从整个回路来看，输出较大功率的时候，某个元件参数不能满足要求，于是出现问题了。串在回路中的元件，除IC本身集成的开关管以外，只有Lo和Csw. 通常串联回路中L影响高频响应，C影响低频响应。
查看TA2020的资料，对Csw有如下描述：
Supply decoupling for the high current H-Bridge supply pins. These components must be located as close to the device as possible to minimize supply overshoot and maximize device reliability. Both the high frequency bypassing (0.1uF) and bulk capacitor (180uF) should have good high frequency performance including low ESR and low ESL. Panasonic HFQ or FC capacitors are ideal for the bulk capacitor. （译文：给H桥路提供大电流去耦。这些元件必须尽可能靠近TA2020，以尽量减少过冲且尽量保证IC的可靠性。高频旁路电容（0.1uF）和大电容(180uF)都得有良好的高频性能，包括很低的等效电阻和等效电感。松下HFQ或者FC系列电容合适用作这个大电容）
查阅松下的产品手册，FC系列电解电容180uF/16V的ESR约0.25 ohm，能承受约400mA的纹波电流，这是最为关键的选电容的参考指标——只能比这个指标好，不能更差。
看了看网上卖的TA2020功放，似乎对这个电容没怎么省成本，都是用了体积较大电容，容量似乎也远超过典型电路上的180uF，有的还用了所谓的音频专用电容。但看看用户评价各不相同，听感各异。我这款机器用的是4个470uF充当电路上的那2个180uF，表面上看，也没什么不妥当。
也许你会说，把容量加大不就完了？用几个发烧“大水塘”，看它看失真不？嘿嘿~ 病了进补是很危险的事，俺一般就这样看，盲目进补，除了烧钱，只会伤身，哪能治病呀！
先说ESR这个指标。对于工作在100kHz~1MHz频率的开关电路（参见TA2020 Datasheet）要求电流上升率非常高，一般供电电源都满足不了这个指标，所以靠近IC供电引脚旁边的这个电容要提供瞬时的高速放电能力，电容ESR低是一个基本衡量指标，并且一般的电解电容都无法满足这样的要求，需要特殊设计的电容。其次，在喇叭回路，包括喇叭线在内所有的等效电阻小于喇叭阻抗的5%才不影响听感。按照TA2020支持4 ohm负载的指标，回路等效电路应小于0.2欧姆。资料上给的参考电容型号是0.25 ohm，考虑到回路中电感和喇叭线的等效电阻可能还大于0.1 ohm，典型应用电路中的参数也不够理想，即使配8 ohm负载也没什么裕量。
再说ESL这个指标。电解电容体积较大且用材料卷绕而成，ESL一般还不小，但电容手册上一般都不给出这个指标，可能是难以测量吧。不过没关系，不是还有一个小电容吗？那个电容就是用来弥补电解ESL过高用的，选好的高频大电流电容并联，这个指标可以不考察。
再说电容容量的问题。因为IC厂商典型应用电路是用理想电源测试的，电源内阻比较小，比起我们用的外置小电源指标要高出很多，更何况外置电源还有一根细长的导线呢（其等效电阻和电感在高频下都不能忽略）？因此，实际产品设计的时候，Csw的容量要提供足够大。多大呢？最起码要满足瞬间的开通电流。
简化输出回路瞬态模型，我们来算一下瞬态电流的大小。当IC中的MOS管开通以后，忽略其导通电阻，还有电感的等效电阻也忽略，那么，相当于12V电源电压完全加在4欧姆的喇叭上，显然，12V/4=3A，电容能提供的最大纹波电流应该大于这个值。
根据前面的分析，电容的ESR和最大纹波电流是我们选择元件的依据。选择什么参数是最合理的呢？满足基本指标又留点裕量为宜。
先计算ESR。假设MOS管开通电阻为20 mohm，电感等效电阻为40 mohm，喇叭线为30 mohm，这三都加起来就180 mohm，按200 mohm的目标计算，还有20 mohm给电容了。查看松下电容手册，FC系列里直径为10mm的电容（保证能安装到原位置）1000uF/16V 电解电容的ESR为52 mohm，纹波电流为1440mA, 两个指标都不理想。如果用两个这样的电容并联起来，还只是基本上接近要求。
我手上没有松下FC电解电容，一般电容甚至是补品电解恐怕也很难满足要求，如Nichicon KZ Muse 电容，1000uF/50V也只能提供1143mA的电流，而其电阻还不是低ESR品种（厂方手册上没公布具体数值，也没标注它是Low ESR产品）。
查点阅Nichicon手册有种电容引起注意，那就是电脑主板用的极低内阻、高可靠HM系列电容（Extremely Low Impedance, High Reliability, For PC motherboard）， 1000uF/16V的ESR为18 mohm 纹波电流为2000mA。这种电容俺手上也没有，不过，电脑主板还有几块(没用过的主板，电容是新的)，拆几个下来用用倒还是可能的，哈哈！
不过，俺还是没有找到这种电容 
主板上有低ESR电容，但那是Nichicon 1500uF/6.3V的，工作电压不满足要求。倒是主板CPU电源12V输入端有几个16V的，却是Rubycon MBZ系列的1800uF/16V.
上Rubycon网站查到MBZ系列也是主板用的（Ultra Low ESR for PC mother board）但没有ESR和Ripple Current参数。为谨慎起见，再查得Rubycon低阻大电流ZL系列1000uF/16V(与MBZ 1800uF/16V体积相同)的参数为ESR 23mohm、1820mA纹波电流，估计MBZ系列的ESR和Ripple Current会更好一点，用两个1800uF/16V并联，那就OK了。
功课做够了，开工吧，轻松换上电容不表（其实换下来的电容看起来还不错，象是大厂的东西，不过它没标品牌，也没标型号，只标了470uF/16V，有点象以前见过的松下的电解的样子）。
通电试听，低音失真在音量开到最大时候也感觉不到了。
坐下休息，再听一张低音自己熟悉的碟，感觉很满意。不过，没听一会儿，老婆说怎么这么大的风声？我说那不是开着风扇么？她说不对，是你音箱里发出来的。自已贴近音箱一听，果然。可能是自己刚刚有点疲劳，居然没听出来，窘~ 不过，俺以前也没听出来呢！那是怎么来的呢？下回接着再表。
注： ohm —— 欧姆
本站(hifidiy)首发，技术交流用，请勿用于商业获利。如欲转载，请至少征得本人同意。 |
-
|
发表于 2010-7-7 22:21
楼主
