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.

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

Simulation

Eingangstufe

Variante mit PNP-Differenzverstärker

Variante mit Operationsverstärker

Ausgangstufe

Mosfet Rds_on

Basierend auf Daten von Texas Instruments.

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.

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

TPA3251D2 – Revision 0.A

Mookups

Boardlayout

Testaufbau

TPA3251D2 – Shrink Mod

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

Messergebnisse

Frequenzgang

Systemtemperatur

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

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

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

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

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

Die dazugehörige Kühlkörpertemperatur ergibt sich zu:

Oberflächentemperaturen (Leerlauf) in einer Heatmap zusammengefasst.

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