TPA3251D2 – 2 x 175W Stereo 350W Mono Class-D Verstärker

In Analogie zur TAS-Familie (TAS5630B, TAS5613A, TAS5611A) hat Texas Instruments einen neuen Chip-Verstärker verfügbar, den TPA3251D2 (HTSSOP44).

Genannt werden:

  • Differentielle Analogeingänge 2Vrms
  • 90%+ Effizienz (4 Ohm)
  • 12-36V Versorgungsspannung
  • 2 x 175W an 4 Ohm BTL (10% THD)
  • 2 x 220W an 3 Ohm BTL (10% THD)
  • 350W an 2 Ohm PBTL (10% THD)
  • 2 x 140W an 4 Ohm BTL (1% THD)
  • 2 x 175W an 3 Ohm BTL (1%THD)
  • 285W an 2 Ohm PBTL (1%THD)
  • Konfiguration als Stereo (2 x BTL), Quad (4 x SE), Mono (PBTL), 2.1 Stereo+Sub (2 x SE + 1 x BTL)
  • 100kHz Bandbreite
  • 60dB PSRR, <60uV Ausgangsrauschen, > 111dB SNR
  • HTSSOP44

Update (05.08.2015): Rev 0.A Platinen sind bei Elecrow bestellt
Update (30.08.2015): Rev 0.A Erstes Testmuster aufgebaut
Update (14.03.2016): “Shrink Mod” TPA3251D2 in 60x60mm

Vielen Dank an “Fischer Elektronik“, “Texas Instruments” und “Coilcraft” für die Unterstützung.

100 x 100mm² sind wohl möglich, der Kühlung ist besondere Ausmerksamkeit zu schenken.

TPA3251D2 Mockup

TPA3251D2 Mockup

 

TPA3251D2 KiCAD

TPA3251D2 KiCAD

Die volldifferentiellen Eingänge benötigen einen externen Treiber, der TPA3251D2 selbst hat eine interne Verstärkung von 20dB.

Simulation

Eingangstufe

Variante mit PNP-Differenzverstärker

Differential PNP Inputstage 30V

Differential PNP Inputstage 30V

 

Differential PNP Inputstage 12V

Differential PNP Inputstage 12V

Variante mit Operationsverstärker

Differential Opamp Inputstage 12V

Differential Opamp Inputstage 12V

 

Differential Opamp Inputstage 12V AC

Differential Opamp Inputstage 12V AC

 

Differential Opamp Inputstage 12V FFT

Differential Opamp Inputstage 12V FFT

Ausgangstufe

Mosfet Rds_on

Basierend auf Daten von Texas Instruments.

TPA3251D2 MOSFET Rds_on

TPA3251D2 MOSFET Rds_on

 

Schaltungsdetails

Anti-Pop – Spannungsüberwachung

Zur Vermeidung von Störgeräuschen bei Abschaltung der Verstärkerstufe wird auf dem EVM nachfolgende Schaltung verwandt. Je nach eingesetzten Step-Down-Wandler und Leistungsnetzteil funktioniert das mehr oder weniger gut. Beobachtet werden kann, dass für eine sichere geräuschfreie Abschaltung der “Power-Monitor” etwas “schärfer” eingestellt werden muss. Die lässt sich durch Verkleinerung von R31 (>= 33k < 100k) sowie Parallelschaltung eines weiteren Widerstandds zu C17 erreichen. Leider erkauft man sich damit eine höhere Sensibilität auf Einbrüche der Versorgungsspannung bei höheren Pegeln für den Fall, dass das Netzteil nicht “hart” genug liefern kann. Zusätzlich ergeben sich temperaturbedingte Effekte.

TPS3801 EVM

TPS3801 EVM

Alternativ kann eine Schaltung, wie nachfolgend gezeigt, eingesetzt werden – hierbei wird die Schwelle auf das verwandte Netzteil und dessen Spannungslage eingestellt.

 

TPS3801 Adjust

TPS3801 Adjust

TPA3251D2 – Revision 0.A

Mookups

 

TPA3251D2 Mockup Blue #1

TPA3251D2 Mockup Blue #1

 

TPA3251D2 Mockup Blue #2

TPA3251D2 Mockup Blue #2

 

TPA3251D2 Mockup Blue #3

TPA3251D2 Mockup Blue #3

 

TPA3251D2 Mockup Blue (vs TPA3132D2) #1

TPA3251D2 Mockup Blue (vs TPA3132D2) #1

 

TPA3251D2 Mockup Blue (vs TPA3132D2) #2

TPA3251D2 Mockup Blue (vs TPA3132D2) #2

Boardlayout

TPA3251D2 Rev 0.A Front

TPA3251D2 Rev 0.A Front

TPA3251D2 Rev 0.A Back

TPA3251D2 Rev 0.A Back

Testaufbau

TPA3251D2 Blue Rev.0A #1

TPA3251D2 Blue Rev.0A #1

TPA3251D2 Blue Rev.0A #2

TPA3251D2 Blue Rev.0A #2

TPA3251D2 Blue Rev.0A #3

TPA3251D2 Blue Rev.0A #3

TPA3251D2 Blue Rev.0A #4

TPA3251D2 Blue Rev.0A #4

TPA3251D2 Blue Rev.0A #5

TPA3251D2 Blue Rev.0A #5

TPA3251D2 Blue Rev.0A #7

TPA3251D2 Blue Rev.0A #7

TPA3251D2 Blue Rev.0A #7

TPA3251D2 Blue Rev.0A #7

TPA3251D2 Blue Rev.0A #6

TPA3251D2 Blue Rev.0A #6

TPA3251D2 – Shrink Mod

Verkleinerung des Systems auf 60x60mm mit aktiver Kühlung und Doppelspulen.

TPA3251D2 60x60mm PCB #1

TPA3251D2 60x60mm PCB #1

TPA3251D2 60x60mm PCB #2

TPA3251D2 60x60mm PCB #2

TPA3251D2 60x60mm Sideview

TPA3251D2 60x60mm Sideview

TPA3251D2 60x60mm

TPA3251D2 60x60mm

TPA3251D2 100x100mm vs. 60x60mm #2

TPA3251D2 100x100mm vs. 60x60mm #2

TPA3251D2 100x100mm vs. 60x60mm #1

TPA3251D2 100x100mm vs. 60x60mm #1

Messergebnisse

Frequenzgang

TPA3152D2 Frequenzgang

TPA3152D2 Frequenzgang

Systemtemperatur

Kühlkörpertemperatur für 2x25W und 2x75W im Vergleich zum EVM von Texas Instruments.

TPA3251D2 - relativeTemperatur (Kühlkörper) ohne Standoffs

TPA3251D2 – relativeTemperatur (Kühlkörper) ohne Standoffs

TPA3251D2 - relativeTemperatur (Kühlkörper) ohne Standoffs - Extrapolation

TPA3251D2 – relativeTemperatur (Kühlkörper) ohne Standoffs – Extrapolation

Bei Verwendung von 8mm Spacern/Standoffs unter dem Board ergibt sich eine signifikante Verbesserung.

TPA3251D2 - relative Temperatur mit/ohne Standoffs

TPA3251D2 – relative Temperatur mit/ohne Standoffs

Nachfolgende Messungen wurden mit 8mm Spacern/Standoffs unter dem Board durchgeführt.

Systemtemperatur im Leerlauf mit besonderem Augenmerk auf die eingesetzten Coilcraft MSs1210 Induktivitäten.

TPA3251D2 - Temperatur Leerlauf (Kühlkörper + MSS1210)

TPA3251D2 – Temperatur Leerlauf (Kühlkörper + MSS1210)

Relativ zur Umgebungstemperatur ergibt sich für die Coilcraft MSS1210 nachfolgendes Diagramm. Interessant hierbei, die Temperatur nimmt zu mittleren Leistungen (75W pro Kanal) ab.

TPA3251D2 - relative Temperatur MSS1210 (25W/75W)

TPA3251D2 – relative Temperatur MSS1210 (25W/75W)

Die dazugehörige Kühlkörpertemperatur ergibt sich zu:

TPA3251D2 - Temperatur (Kühlkörper + MSS1210)

TPA3251D2 – Temperatur (Kühlkörper + MSS1210)

Oberflächentemperaturen (Leerlauf) in einer Heatmap zusammengefasst.

TPA3251D2 - Heatmap Temperaturverteilung

TPA3251D2 – Heatmap Temperaturverteilung

Wird fortgesetzt, Meinungs- und Erfahrungsaustausch auf stromrichter.org und diyaudio.com.

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39 Antworten

  1. anubhav sharma sagt:

    Hello please send me the link to buy the PCB’s

  2. Audiobits sagt:

    Hi . Can you please tell me how and where where to buy the PCB of 3251? Please reply in my email.

    I’ve been following the progress of your great works since last year.

    Thanks a lot

  3. Ali Cameron sagt:

    Hello
    I’d like to know more about the pcb price and availability please
    Thanks

  4. Hince sagt:

    Could you please send me email where to buy the PCB?

    Thank you.

  5. Hince sagt:

    Hi. Where to buy the PCB of this amp?

    Thank you.

  6. Hince sagt:

    When is the availability of the complete kit of 3251?

  7. Denis sagt:

    Hello! Can I buy ready-made modules?

  8. Dimitri sagt:

    Hi,
    Nice job !
    I need a pcb, please send me a mail.

  9. Paul sagt:

    Hi,

    I watched the thread about this amp on Diyaudio. It seems awsome.
    I want to buy the pcb. May I have a BOM?

    Thanks.

  10. Karel sagt:

    I need buy two mini TPA3251 boards or assembly module. thanks.

  11. Andreas Kåll sagt:

    Love to buy one 🙂

  12. PJ sagt:

    Where can I buy the pcb? do you have a BOM also?
    Thanks!

  13. ppy sagt:

    I want to buy too.
    Do you sell only pcb board, or have sets of kit?

  14. Rok Pavlic sagt:

    Hi,
    I am regularly checking your progress on 3251d2 here and on diyaudio and I am amazed by the clinical functionality and aesthethics of your designs. I already own a 3116 and I like its sound for such a small and cheap design. I wonder if there are 3251d2 eagle boards/pcbs and BOM available to try to make one myself or even if a complete kit 10×10 or 6×6 with plexi box can be purchased. That would be great. It just looks awesome!
    Thank you!

  15. shaun moloney sagt:

    also would like to buy pcb what is price and where can i order

  16. Max sagt:

    You said that the small version is still uder testing phase, but what about the bigger one. Can I buy some of those?

    Thank you

  17. Ct sagt:

    Any updates on modules for sale?

  18. Thomas sagt:

    Hallo,

    wo kann ich die Dinger bestellen?

    FG

  19. Are we talking of a real product or just of a proof of concept?
    It would be a DIY kit or a mounted product?
    Where and when more info on it?

  20. Georch sagt:

    Can you measure the IMD parameter and compare with Maxim part?
    I heard that the audio quality of Class-D amp is dominated by IMD.

    Thanks!

  21. Ralf sagt:

    Hallo,

    ich werde aus Ihrer Website nicht schlau, finde sie aber interessant. Was hat es mit den TPA3251D2 und MAX9708 auf sich?
    Ich bin immer auf der Suche nach neuen, evtl. noch besseren Digitalverstärkermodulen, besitze selbst viele davon, derzeit TPA3116.

    Setzen Sie ihre Module zum Musikhören ein?
    Wie klingen sie im Vergleich zu anderen Modulen?
    Gibt es fertige Module zu kaufen?
    Ich bin dankbar für jede Info…

    danke und Gruß

  1. 14. März 2016

    […] Weitere Informationen und Details zur hier. […]

  2. 14. März 2016

    […] Weitere Informationen und Details zur hier. […]

  3. 3. August 2016

    […] auf der „Shrink Mod“-Platine entstand diese TPA3251 Verstärkervariante in einem Aluminiumgehäuse, welches gleichzeitig der […]

  4. 17. Oktober 2016

    […] Grundlage von Erfahrungs- sowie Messwerten mit den TPA3251-Boards aus TPA3251D2 – 2 x 175W Stereo 350W Mono Class-D Verstärker ersteht das „TPA3245/51/55 – Universal“ Board für bis zu 600W (PBTL […]

  5. 6. November 2016

    … [Trackback]

    […] There you will find 37887 more Infos: 360customs.de/en/2015/07/tpa3251d2-2-x-175w-stereo-350w-mono/ […]

  6. 17. Juli 2017

    […] dem TPA3221 bringt Texas Instruments einen Abkömmling der Akita-Familie heraus (TPA3251 TPA3255), welcher Vorstufe und Analogspannungserzeugung integriert. Er ist damit unter Umständen […]

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