Лечение 2.1 усилителя на TPA3116D2

[nik_tes]

При включении указанного усилителя был неприятно удивлён сильным нагревом дросселей выходного LC-фильтра. Степень нагрева — рука не терпит и даже посторонний запах лака или краски появляется, ещё немного и дымнёт. В остальном претензий к его работе не было. Оказалось, что после моей были выпущены ещё несколько версий. Судя по скудным отзывам в последующих версиях данный недостаток пофиксили. По крайней мере о нагреве дросселей упоминали только в отношении моей модели. Упуская подробности творческих мук и курения даташита перехожу к главному. К задачам LC-фильтра на выходе усилителя D-класса относится, в том числе, защита от излучения ВЧ помех методом отсечения несущей частоты, на которой работает ШИМ. А частота внутреннего генератора микросхемы устанавливается внешней логикой (три ноги с привязкой к низкому или высокому логическому уровню) и может варьироваться в довольно широких пределах: от 400 до 1200кГц. Производитель рекомендует устанавливать частоту внутреннего генератора в зависимости от региона использования схемы, с целью минимизировать ВЧ помехи радиоприёмной аппаратуре данного региона, согласно местным сеткам частот и стандартам приёма-передачи ВЧ. У меня закралось подозрение о несоответствии параметров выходного фильтра по отношению к частоте внутреннего генератора микросхемы. Хули взять с шустрых китаёз кроме анализов? И так за копейки продали вполне нормальный на мой взгляд функционал. Да и микросхемка всё таки не нонейм, а разработка Texas Instruments.

Мой рецепт такой: изменить параметры фильтра, ёмкость-индуктивность. Даташит рекомендует фильтр, исходя из таких номиналов: L=10microH, C=0,68microF. На плате реально: L=40microH, C=1,0microF. Круто. С кольца (35 витков) сматываю 10 витков — греется, мразь. Даже, кажется, сильнее. Тогда доматываю до 45 витков — о чудо, нагрев уменьшился. В моём случае к родным 35 виткам домотал 15 витков такого же провода (35+15=50).

Результат: питание 19,5В (при максимальном 24-26В — не пробовал), температура дросселей выше 50 градусов не поднимается. Считаю данную температуру нормальной рабочей. Сама микросхема, к примеру, до срабатывания защиты должна обеспечивать параметры вплоть до 150 градусов. У меня большое подозрение на то, что хитрый производитель поставил несоответствующий сердечник. Колечко раскрашено в желтый и белый цвета. Похоже на маркировку распылённого железа. Но в даташите идёт речь о ферритовом сердечнике дросселя фильтра.

На этом моменте моя творческая и техническая мысль остановилась. Может кому пригодятся мои изыскания. А может быть уважаемое общество меня поправит или что-то порекомендует. Будьте здоровы!

************************************************** **
Пост №82: дроссели заменены на другие. Нагрева нет. На этот момент проблема полностью решена. Рассчёт дросселя там же.

Пост №84 и 85: Небольшая доработка ФНЧ сабвуферного канала (регулирование частоты среза).

Пост №86: устранение щелчка при включении усилителя.

[nik_tes]

Вот фото моей платы, её маркировка и температура дросселей после доработки. На момент фотографирования трудится уже 2,5 часа на средней (больше блок питания 19,5В/2,3А не позволит))) громкости на сабвуфер 2Ом и два СЧ-ВЧ по 6Ом каждый. Полёт нормальный!

[zoog]

А частота внутреннего генератора микросхемы устанавливается внешней логикой

Ну так проверьте эту частоту 1м делом. Если низкая - предпочтительней снижать нагрев её повышением.

Колечко раскрашено в желтый и белый цвета.

Это плохо - дерьмовое железо, большие потери и искажения. Впрочем, и сама микросхема то ещё счастье, по-хорошему только в саб годится.

нагрев уменьшился

Увеличилась индуктивность в 2 раза - снизился ток в 2, нагрев снизился в 4. Но 1) с этими витками дроссель может насытиться - считать надо и 2) под нагрузкой греться будет сильнее.

[nik_tes]

1) измерить частоту нечем, но судя по тому какие уровни на "частотозадающих" ногах - частота самая низкая; все графики, зависимости и параметры микросхемы представлены относительно именно этой частоты. В том числе параметры выходного фильтра, которые я изложил и которые фактически иные (увеличены параметры индуктивности и ёмкости на плате). Если созрею, рискну оторвать ноги от платы и задать свои значения частоты;

2) колечко конечно дерьмовое, но желто-белые сердечники работают на частотах до 3-5МГц (могу слегка ошибиться). Смущает только то, что в даташите говорится только про ферриты. Я английский не умею, а переводчик корявый, тоже плохо умеет! По поводу микросхемы - смысл рассуждать? Можно привести в пример какие-нибудь именитые и дорогие аналоги. Но в наличии именно эта и речь не о ней. Соотношение цена-качество для изучения возможностей D-класса вполне меня устраивает;

3) без нагрузки и под нагрузкой, независимо от уровня громкости - нагрев одинаковый. Термометр ткнул, включил, лабораторную работу писал 3 часа. Считать конечно надо, но в результате проведённой доработки на слух никаких изменений не наблюдается. Конечно слух и психоэмоциональное восприятие это не есть точный прибор, спорить не стану. Вы правы.

[zoog]

судя по тому какие уровни на "частотозадающих" ногах

Я это и имел в виду)

желто-белые сердечники работают на частотах до 3-5МГц (могу слегка ошибиться)

Я бы это не назвал работой, потери на порядок выше смеси №2, сам производитель не рекомендует использовать выше 50кГц.

Смущает только то, что в даташите говорится только про ферриты

У ферритов искажения меньше раз в 10. А потери - раз в 100) Если есть в магазине красные кольца - советую сравнить то и то по звуку. Или на феррите намотать.

смысл рассуждать?

Да, знаю, оффтоп... но в 80х для класса Д достигались 0,01% искажений, в 10х годах иметь 0,1% - чудовищно с точки зрения морали

под нагрузкой, независимо от уровня громкости - нагрев одинаковый.

У Вас нагрузки-то нету, БП выдаёт 60Вт, а сам усилитель (2х3116) рассчитан на 200Вт. Плюс на простой музыке эффективная мощность равна 10% от пиковой, а на сложной - 100%, так что испытывать нужно на синусе или дабстепе)
Конечно, можно успокоиться тем, что 98% музыки - обычная и никто по пьяне не будет выкручивать на максимум - многие дешёвые усилители так и спроектированы - не буду настаивать)

[nik_tes]

Данный усилитель покупался больше для эксперимента: если выживет, всё равно будет сослан в деревню играть музыку и петь матерные песни для деда Константина Макарыча, служащего ночным сторожем у господ Живаревых ©.

Отпаивать микроскопические ноги, рискуя их оторвать - это в последнюю очередь, если понадобится. И вот почему. Усилитель должен обеспечивать заявленные параметры и на этой, самой низкой частоте. А с учётом того, что сердечник говно и нормально он не будет работать при любой частоте, то правильнее было бы его его для начала заменить. На феррит. Теперь у дилетанта возникает вопрос. Феррит ферриту рознь. Вот и буржуи в даташите что-то гутарят про правильный выбор феррита. И даже как вариант там рассматриваются ферритовые бусины (ferrite bead). Учитывая их технологическую простоту, разнообразие параметров обусловлено скорее всего различными типами ферритов. Какие марки ферритов выбирать для моего усилителя? И сразу второй вопрос. Обязательно ли применение тороида? Вот если я возьму ферритовые стержни от импульсного блока питания (их у меня есть под рукой) и намотаю дроссель с индуктивностью, рекомендуемой в даташите? Я понимаю, что на незамкнутый сердечник уйдёт больше провода, в результате чего увеличится его сопротивление. Но так ли это важно в данном случае? Ведь частотные характеристики фильтра придут в норму.

[zoog]

Я понимаю, что на незамкнутый сердечник уйдёт больше провода, в результате чего увеличится его сопротивление.

На замкнутый и не получится.
Вот тут вроде доступно

[nik_tes]

И вот ещё. В продаже есть, как я понимаю, функционально законченные модули усилителя. Там вообще нет LC-фильтров. Бывают же chip ferrite bead. Они в smd исполнении здесь были бы уместны. Как так? Конденсатор - соединительный кабель, индуктивность - динамическая головка? Зачем тогда в моём варианте понатыкали фильтрующие и снабберные цепи на выход? Отцарапать их нафиг, тогда и греться нечему!

[zoog]

1) Без фильтра не нормируются искажения
2) Работоспосоен такой усилитель только при проводе к динамику до 70см, фильтры в колонках тоже не регламентируются.

[ForcePoint]

Зачем тогда в моём варианте понатыкали фильтрующие и снабберные цепи на выход?

Чтобы не срать в эфир.