Схема усилителя TPA3116D2

Усилители класса D постепенно завоёвывают свой сектор рынка, несмотря на присущие подобной технике «детские болезни». Такие устройства строят на специализированных микросхемах – например, серии TPA31xxD2. К этой линейке принадлежит и «цифровой усилитель» TPA3116D2.

Схема усилителя TPA3116D2
Промышленный усилитель класса D на микросхеме TPA3116D2 выходной мощностью 2х50 ватт

Особенности микросхемы

Микросхема TPA3116D2 представляет собой двухканальный стереофонический усилитель, работающий в классе D. Предельная отдаваемая мощность составляет 2х50 ватт. К другим особенностям, декларируемым производителем в даташите, относят:

  • широкие возможности по выбору напряжения питания (4,5..26 вольт);
  • высокий КПД (не менее 90%);
  • небольшие потребные размеры внешнего теплоотвода;
  • возможность программирования предела мощности;
  • высокое подавление нестабильности питающего напряжения.

Возможность выбора частоты внутреннего генератора (до 1,2 МГц) позволяет выполнять синхронизацию в системе ведущий-ведомый, а также избегать паразитной амплитудной модуляции.

Схема усилителя TPA3116D2
Функциональная диаграмма TPA3116D2

Выходы позволяют подключать акустическую систему как по мостовой схеме, так и с общим заземленным проводом (Single ended).

Параметры TPA3116D2

Предельные характеристики TPA3116D2 приведены для всего диапазона рабочих температур (Ta), если не оговорено иное.

Предельные характеристики
ПараметрЗначениеРазмерность
Напряжение питания, Vcc (выводы PVcc, AVcc)-0,3..30вольт
Входное напряжение, Vi:

на выводах INPL, INNL, INPR, INNR

-0,3..6,3вольт
на выводах PLIMIT, GAIN/SLV, SYNC-0,3..GVDD+0,3вольт
на выводах AM0, AM1, AM2, MUTE, SDZ, MODSEL-0,3..GVDD+0,3вольт
Скорость нарастания выходного напряжения на выводах AM0, AM1, AM2, MUTE, SDZ, MODSEL10вольт за микросекунду
Эксплуатационная температура окружающей среды, Taминус 40..+85Град.С
Температура перехода, Tjминус 40..+150
Температура хранения, Tstgминус 40..+125

При достижении данных параметров микросхема может быть повреждена. Периодическая работа в таких условиях снижает надежность усилителя.

Рекомендуемые параметры характеристики
ПараметрЗначениеРазмерностьВыводы
Напряжение питания, Vcc4,5..26вольтPVcc, AVcc
Входное напряжение высокого уровня, Vihне менее 2вольтAM0, AM1, AM2, MUTE, SDZ, MODSEL
Входное напряжение низкого уровня, Vilне более 0,8вольт
Выходное напряжение низкого уровня уровня, Volне более 0,8вольтFAULTZ (Rpull-up=100 kOm, Pvcc= 26 V)
Входной ток высокого уровня, Iihне более 50микроамперAM0, AM1, AM2, MUTE, SDZ, MODSEL (Vi=2 V, Vcc=18 V)
Минимальный импеданс нагрузкине менее 3,2 (Rl(BTL)омВыходной фильтр:

L=10 uH, C=680 nF

не менее 1,6 (Rl(PBTL)омВыходной фильтр:

L=10 uH, C=1 uF

Индуктивность выходного фильтра, Loне менее 1микрогенри

Электрические параметры измерены при условиях:

  • напряжение питания – 12..24 вольт;
  • сопротивление нагрузки – 4 Ом;
  • Токр=25 град.С.

Если условия отличались или дополнялись, об этом в каждом случае указывается отдельно.

DC характеристики
ПараметрЗначениеРазмерностьУсловия тестирования
Выходное напряжение смещения, |Vos|не более 15милливольтVi= 0 V,

Gain = 36 dB

Ток потребления в состоянии покоя, Iccне более 35миллиамперPvcc=12 VSDZ=2 V, нагрузка или фильтр отсутствуют
не более 50миллиамперPvcc=24 V
Ток потребления в состоянии покоя в режиме выключения (shutdown), Icc (sd)менее 50микроамперPvcc=12 VSDZ=0,8 V, нагрузка или фильтр отсутствуют
не более 400микроамперPvcc=24 V
Сопротивление канала в открытом состоянии (измерено на выводах), rds (on)120 (типовое значение)миллиомPvcc=21 V,

Iout=500 mA,

Tj=+25 град.С

Усиление (BTL), G19..21децибелR1=5,6 кΩ, R2 отсутствует
25..27децибелR1=20 кΩ, R2 = 100 кΩ
31..33децибелR1=39 кΩ, R2 = 100 кΩ
35..37децибелR1=47 кΩ, R2 = 75 кΩ
Усиление (SLV), G19..21децибелR1=51 кΩ, 51 = 51 кΩ
25..27децибелR1=75 кΩ, R2 = 47 кΩ
31..33децибелR1=100 кΩ, R2 = 39 кΩ
35..37децибелR1=100 кΩ, R2 = 16 кΩ
Время включения, t on10 (тип.)миллисекундSDZ=2 V
Время выключения, t off2 (тип.)микросекундSDZ=0,8 V
Напряжение управления затвором, GVDD6,4..7,4вольтIGVDD<200 uA
Максимальное выходное напряжение при управлении PLIMIT, Vo6,75..8,75вольтV(PLIMIT)= 2V,

Vi=1 Vrms

AC характеристики
Подавление пульсаций напряжения питания, KSVR-70децибелпульсации на частоте 1 кГц,

амплитудой 200 мВ, усиление 20 дБ,

входы AC подключены к нулевому проводу.

Общая сумма нелинейных искажений и шума, THD+N0,1процентовVcc=21 V, f= 1 kHz, Po=25 W (половина от максимальной)
Продолжительно рассеиваемая мощность, Po25ваттPVcc=14,4 VTHD+N= 10%,

f= 1 kHz

50ваттPVcc=21 V
Выходной уровень шума65микровольтСтандартная частотная коррекция А,

полоса 20 Гц..22 кГц, усиление 20 дБ

-80дБВ
Взаимное проникновение сигналов из канала в канал, CT-100децибелVo=1Vrms,

усиление 20dB,

f=1kHz

Соотношение сигнал-шум, SNR102децибелСтандартная частотная коррекция А,

усиление 20 дБ,

f=1kHz,

THD+N<1%,

Частота генератора, f osc400 (тип.)килогерцAM2=0, AM1=0, AM0=0
500 (тип.)килогерцAM2=0, AM1=0, AM0=1
600 (тип.)килогерцAM2=0, AM1=1, AM0=0
1000 (тип.)килогерцAM2=0, AM1=1, AM0=1
2000 (тип.)килогерцAM2=1, AM1=1, AM0=0
Уровень срабатывания тепловой защиты150град.С
Уровень срабатывания токовой защиты7,5ампер

Полную мощность усилитель отдает только при установке на радиатор.

Схема усилителя TPA3116D2
Плата усилителя с установкой микросхемы на радиатор

Корпус и расположение выводов

Схема усилителя TPA3116D2
Внешний вид корпуса с верхним расположением площадки

Микросхема выпускается в двух вариантах корпуса DAP с 32 выводами. Модификации отличаются только расположением теплоотводящей площадки – сверху или снизу. Расположение выводов дано на рисунке, их функциональное назначение – в таблице.

Схема усилителя TPA3116D2
Распиновка TPA3116D2
ОбозначениеФункциональное назначение
1MODSELВыбор режима (LOW – BD, HIGH – SPW)
2SDZОтключение усилителя (LOW – выходы в состоянии высокого сопротивления, HIGH – рабочий режим)
3FAULTZВыход сигнализации защит ((LOW – сработала внутренняя защита, HIGH – нормальная работа)
4RINPПоложительный вход правого канала, смещен до уровня 3 вольт
5RINNОтрицательный вход правого канала, смещен до уровня 3 вольт
6PLIMITУстановка ограничения мощности (через резистор на шину GND, если без резистора – ограничение отсутствует)
7GVDDВыход питания внутреннего источника
8GAIN/SLAVEВыбор уровня усиления и режима ведущий-ведомый
9GNDОбщий
10LINPПоложительный вход левого канала, смещен до уровня 3 вольт, соединяется с GND в режиме PBTL
11LINNОтрицательный вход левого канала, смещен до уровня 3 вольт, соединяется с GND в режиме PBTL
12MUTEПриглушение, активируется уровнем HIGH
13AM2Вывод установки частоты генератора
14AM1Вывод установки частоты генератора
15AM0Вывод установки частоты генератора
16SYNCВход/выход синхронизации
17AVCCНапряжение питания аналоговой части
18PVCCНапряжение питания
19PVCCНапряжение питания
20BSNLКонденсатор положительной обратной связи (Bootstrap) отрицательного выхода левого канала
21OUTNLОтрицательный выход левого канала
22GNDОбщий
23OUTPLПоложительный выход левого канала
24BSPLКонденсатор положительной обратной связи (Bootstrap) положительного выхода левого канала
25GNDОбщий
26BSNRКонденсатор положительной обратной связи (Bootstrap) отрицательного выхода правого канала
27OUTNRОтрицательный выход правого канала
28GNDОбщий
29OUTPRПоложительный выход правого канала
30BSPRКонденсатор положительной обратной связи (Bootstrap) положительного выхода правого канала
31PVCCНапряжение питания
32PVCCНапряжение питания
33PADТеплоотводящая пластина

Вывод 33 PAD можно подключить к общей шине или оставить неподключенным.

Применение и практические схемы включения

Схема усилителя TPA3116D2
Плата УНЧ на TPA3116D2 без радиатора

Производитель определяет область применения микросхемы, как:

  • акустические панели;
  • автозвук;
  • телевизоры;
  • бытовые аудиоустройства.

Читайте также

Схемы самодельных усилителей звука на микросхемах и транзисторах

 

Предпочтительная схема подключения к источнику звука приведена в datasheet. Помимо источников аудиосигнала и питающего напряжения, она содержит аудиоконтроллер, формирующий сигналы управления, а также выходные LC-фильтры, улучшающие качество выходного сигнала.

Схема усилителя TPA3116D2
Типовая упрощенная схема подключения

Хотя усилители класса D на сегодняшний день по качеству звучания не удовлетворяют требованиям Hi-End, однако принцип, заложенный в них, предполагает возможность развития и улучшения. Возможно, за такими устройствами — будущее аудиотехники.

Фото аватара
Становой Алексей

Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.

Оцените автора
( Пока оценок нет )
Запитка
Добавить комментарий