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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Class-D Verstärker TPA3244


Autor: Gerade (Gast)
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Hallo,

ich habe mich bisher noch nicht an Audio Verstärker getraut, würde das 
aber nun gerne ändern. Hierzu habe ich mir von TI den TPA3244 
rausgesucht.

Im Anhang Schaltplan und erste grobe Platzierung der Bauteile. Aufbauen 
will ich ein 2.0 System.

Hierzu habe ich einige Fragen:

1. Ich habe Pins "Input A bis D". Wo lege ich den rechten und linken 
Input drauf? Ich habe R/L auf Input A und D gelegt, weil es bei A und D 
zwei Outputs gibt und bei B/C nur einen Output Pin. Pass das so? (2.0) 
Die beiden Eingangsfilter würde ich dann nat. entnehmen, da diese keinen 
Sinn erfüllen.

2. Ich habe mir diverse Datenblätter und Eval. Boards angesehen um eine 
Spulenart für den Ausgang zu finden. Es scheint mir, als wäre es nicht 
nötig eine Spule mit Schirmung zu verwenden, was ich allerdings erstmal 
getan hätte. (Habe mir nun folgende Spule rausgesucht: 
https://www.digikey.de/product-detail/de/vishay-da...)

3. Ich hatte eigentlich vor, dass Eval. Board soweit möglich nachzumalen 
um erstmal ein bisschen Verständnis für die Materie zu bekommen. 
Allerdings würde ich die Platine gerne 10x10cm groß und als 
Ausgangskondensatoren (1uF / 250V; gutes Stück größer als der von TI 
vorgeschlagen) nutzen, da ich diese noch von einem vergangen Projekt 
über habe. Aus den beiden Gründen muss ich das Layout etwas umstellen. 
Bekomme ich so wie im Anhang gezeigt ggf. Probleme? Wenn ja welche? Wie 
könnte ich es besser machen ohne andere Kondensatoren zu nutzen und die 
Platinenmaße zu verändern? (Sieh Bauteilverteilung im Anhang).

4. Könnte ihr mir Links, PDFs oder dergleichen empfehlen um ein wenig 
tiefer in die Materie einzusteigen?

Autor: voltwide (Gast)
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Grase erst mal die technische Lit von TI ab, da hast Du schon eine ganze 
Menge zu lesen. Als Einstiegsprojekt ist so ein Class-D-Amp schon ein 
ziemlicher Brocken. Vor allem das Layout kann durchaus kritisch sein, 
sich am Evalboard zu orientieren ist sicherlich erstmal angezeigt.

Autor: Planlos (Gast)
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Ist es Absicht/seh ich das richtig, dass du eine Hälfte vom 
differentiellen Audio-Input auf GND kurzschließt?

Würde ich nicht machen.
Der differentielle Eingang hilft enorm gegen Brummschleifen und erspart 
dir ggfs. extra Übertrager.

Autor: voltwide (Gast)
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Symmetrische Eingänge können nur helfen, wenn man auch symmetrische 
Ausgänge zur Speisung bereit stellt - und wo hat man die schon in der 
heimischen Consumertechnik?
Wenn dieser chip so ähnlich arbeitet wie TPA3251/55, dann gibt es da 
allerdings ein ganz anderes Problem: Im BTL-Betrieb müssen die Eingänge 
symmetrisch angesteuert werden, andernfalls liefert nur eine Halbbrücke 
Ausgangsspannung.

Autor: Gerade (Gast)
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Planlos schrieb:
> Ist es Absicht/seh ich das richtig, dass du eine Hälfte vom
> differentiellen Audio-Input auf GND kurzschließt?

Das ist denke ich meine 1. Frage. Ich weiß nicht, was ich hier genau 
anschließen muss. Ich dachte das es ggf. so gemacht wird, dass man B/C 
auf GND legt und A und D für rechts/links nutzt.

Planlos schrieb:
> Würde ich nicht machen.
> Der differentielle Eingang hilft enorm gegen Brummschleifen und erspart
> dir ggfs. extra Übertrager.

Wie würde man es dann machen?
rechts direkt auf A und B
und
links direkt auf C/D ?

voltwide schrieb:
> Symmetrische Eingänge können nur helfen, wenn man auch symmetrische
> Ausgänge zur Speisung bereit stellt - und wo hat man die schon in der
> heimischen Consumertechnik?
> Wenn dieser chip so ähnlich arbeitet wie TPA3251/55, dann gibt es da
> allerdings ein ganz anderes Problem: Im BTL-Betrieb müssen die Eingänge
> symmetrisch angesteuert werden, andernfalls liefert nur eine Halbbrücke
> Ausgangsspannung.

Mal als doofes Beispiel: 
https://www.aliexpress.com/item/DC12V-24V-2-50W-10...

Der Verkäufer verkauft hier ein Board mit TPA3116 der dem TPA3244 
ähnlich ist. Im Schaltplan sieht man nur, dass er "rechts p" und "rechts 
n" (gleiche für links) auf die jeweiligen Input Pins gibt.

Wenn das beim Chinamann klappt, sollte das doch auch hierbei 
funktionieren oder sehe ich das falsch?



Wie würde man den Input denn richtig anlegen? Muss man mit einer Diode 
das ganze trennen und nochmal verstärken oder geht das so, wie im 
Schaltplan im Anhang gezeichnet sprich einfach rechts auf A/B und links 
auf C/D?

Autor: Kolja L. (kolja82)
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Autor: Schreiber (Gast)
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Gerade schrieb:
> Wenn das beim Chinamann klappt, sollte das doch auch hierbei
> funktionieren oder sehe ich das falsch?

Der Chinaman hat entweder jemand bezahlt, der sein Handwerk versteht 
(selten) oder von einem funktionsfähigen Gerät kopiert (häufig)

Autor: Mark S. (voltwide)
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Der TPA3118 unterscheidet sich vom TPA3244 erheblich.
Der TPA 3118 kann aufgrund der Verkopplung von jeweils 2 Kanälen 
ausschließlich Brückenbetrieb.
Der TPA3244 hingegen besteht aus 4 völlig getrennt arbeitenden 
Halbbrücken, die für SE oder BTL zusammengeschaltet werden können.
Um aus 2 SE-Kanälen einen BTL Ausgang zu schaffen, müssen die Eingänge 
gegenphasig angesteuert werden. Und zu diesem Zwecke findest Du auf dem 
Eval-Modul vorgeschaltete Operationsverstärker, die der TPA3116/18 eben 
nicht braucht.

Autor: Mark S. (voltwide)
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TI weist natürlich nirgends explizit auf diesen Unstand hin.
Über diesen Stolperstein sind schon gestandene Audioexperten vor Dir 
gestolpert.

Schau Dir halt das Eval-Modul als realistische Umsetzung genau an.

Autor: Klaus R. (klara)
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Gerade schrieb:
> Planlos schrieb:
>> Ist es Absicht/seh ich das richtig, dass du eine Hälfte vom
>> differentiellen Audio-Input auf GND kurzschließt?
>
> Das ist denke ich meine 1. Frage. Ich weiß nicht, was ich hier genau
> anschließen muss. Ich dachte das es ggf. so gemacht wird, dass man B/C
> auf GND legt und A und D für rechts/links nutzt.

Hallo Gerade,
es gibt da für den TAS5630B schon einen älteren Thread.
Beitrag "Verstärker TAS5630"

Crow187 hat hier die Schaltung und Platine nach dem TAS5630DKD2EVM von 
TI nachempfunden.
http://www.ti.com/lit/ug/slau288a/slau288a.pdf

Der Link auf die verwendete Schaltung funktioniert wohl nicht mehr. Ich 
habe STR_AmpV2.pdf dafür angehangen. Die Datei Hinweis.pdf erläutert wie 
der Modus einzustellen ist.

Das EVM hat schon eine Symmetriestufe vorgesehen. Sie wurde auch hier so 
übernommen. Ich habe sie in Datei BrückenVSt.jpg speziell noch einmal 
dargestellt.

Das TI bei TPA3244 sich die Symmetriestufe einfach spart, zumindest in 
der Doku, ist wohl nur ein psychologischer Trick. Indem man nur das 
Wesentlichste präsentiert, vermittelt man den Eindruck der Einfachheit.

mfg klaus

Autor: Klaus R. (klara)
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Hallo,
noch etwas zu den Induktivitäten. Ich wollte zuerst die Induktivitäten 
selber wickeln. Dann sah ist später dieses Angebot:

http://www.mouser.com/ds/2/597/ma5172-463483.pdf

Es gibt auch inzwischen gekapselte Induktivitäten. Achte aber immer auf 
die angegebenen Werte des Coilkraft Datenblattes, Eigenresonanz und 
Sättigungsstrom.

unbalanced to balanced converter
-------------------------------
Folgender Artikel ist interessant.
http://www.rane.com/pdf/ranenotes/Unity_Gain_&_Imp...
Es geht aber auch so:
http://www.fivefish.net/diy/balanced/default.htm

Gerade gefunden:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv134.pdf

mfg klaus

: Bearbeitet durch User
Autor: Mark S. (voltwide)
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Klaus R. schrieb:
> Indem man nur das
> Wesentlichste präsentiert, vermittelt man den Eindruck der Einfachheit.

Sehr diplomatisch ausgedrückt!

Autor: Gerade (Gast)
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Erstmal vielen Dank für die teilweise sehr guten Beiträge.


Klaus R. schrieb:
> noch etwas zu den Induktivitäten. Ich wollte zuerst die Induktivitäten
> selber wickeln. Dann sah ist später dieses Angebot:

Was sprich denn gegen z.b. 
https://www.digikey.de/product-detail/de/wurth-ele...

Isat = 10,5A, Rated Current 7A was ausreichen sollte.
Bis 6A sehr konstant bei 10uH dazu noch geschirmt.
Ings. deutlich günstiger als die Coilcraft und dazu noch kompakter.

Daher die Frage, was kann die Coilcraft besser? Was rechtfertigt den 
Preis? Welche Eigenschaften muss eine Spule erfüllen?

Autor: Mark S. (voltwide)
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Gerade schrieb:
> Erstmal vielen Dank für die teilweise sehr guten Beiträge.
>
>
> Klaus R. schrieb:
>> noch etwas zu den Induktivitäten. Ich wollte zuerst die Induktivitäten
>> selber wickeln. Dann sah ist später dieses Angebot:
>
> Was sprich denn gegen z.b.
> 
https://www.digikey.de/product-detail/de/wurth-ele...
>
> Isat = 10,5A, Rated Current 7A was ausreichen sollte.
> Bis 6A sehr konstant bei 10uH dazu noch geschirmt.
> Ings. deutlich günstiger als die Coilcraft und dazu noch kompakter.
>
> Daher die Frage, was kann die Coilcraft besser? Was rechtfertigt den
> Preis? Welche Eigenschaften muss eine Spule erfüllen?

Wer auf sehr niedrigen Klirrfaktor Wert legt, sollte auf die Linearität 
der Spule achten. Bei den heutigen Class-D-amps mit Pre-Filter-Feedback 
kommt ein nicht unwesentlicher Anteil der Verzerrungen aus der Spule.

Wobei natürlich die teuerste nicht zwangsläufig auch die beste ist.

: Bearbeitet durch User
Autor: Klaus R. (klara)
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Gerade schrieb:
> Was sprich denn gegen z.b.
> 
https://www.digikey.de/product-detail/de/wurth-ele...
>
> Isat = 10,5A, Rated Current 7A was ausreichen sollte.
> Bis 6A sehr konstant bei 10uH dazu noch geschirmt.
> Ings. deutlich günstiger als die Coilcraft und dazu noch kompakter.
>
> Daher die Frage, was kann die Coilcraft besser? Was rechtfertigt den
> Preis? Welche Eigenschaften muss eine Spule erfüllen?

Sieht eigentlich schon gut aus. Ich kenne jetzt Deine benötigte 
Stromspitze nicht genau. Wenn es 6A Peek wären, sind 7A Rated Current 
etwas knapp. Mark Space hat da mit seiner Argumentation genau ins 
Schwarze getroffen. Ich hatte in den letzten Wochen noch 
leistungsfähigere Induktivitäten gesehen.

Meine Coilkraft Induktivitäten entsprechen denen des TAS5630B 
Eval-Boards von TI. Mit einem 8 Ohm ohmschen Widerstand getestet, werden 
sie bei ca. 120W schon leicht spürbar Warm. Der rein ohmsche Verlust der 
CU-Volldrahtwicklung kann es nicht sein. Das wären bei 21,5 mOhm weniger 
als 250 mW. Aber es könnten bei 400 kHz Verluste durch den Skineffekt 
sein. Der Skineffekt ist hierbei allerdings keine Nichtliniarität im 
Bezug zum Nutzsignal. Insofern müsste man hier versuchen die Temperatur 
des Ferritkerns selber zu messen.
mfg klaus

Autor: Klaus R. (klara)
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Hallo,
in einem anderen Thread von 2013 sind Coilkraft VER2923 Induktivitäten 
verwendet worden. Man muss aber sagen, in den letzten 3-4 Jahren hat 
sich da einiges getan.
Ich bin bei der Suche auf den Selektor von Coilkraft gestossen. Damit 
konnte ich besser als bei Mouser suchen.

http://www.coilcraft.com/apps/finder/de_finder.cfm

Wenn Du die Platine noch selber gestalten kannst, dann würde ich bei den 
Induktivitäten nicht versuchen zu sparen.
mfg klaus

Autor: Gerade (Gast)
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Hallo,

ich hatte inzwischen Zeit, mich mit dem Layout zu beschäftigen. Bin 
allerdings noch nicht ganz fertig, wie man auf den Screenshots unschwer 
erkennen kann. Würde aber gerne den bisherigen Stand besprechen um nicht 
weitere Zeit zu investieren, wenn ich ggf. etwas ändern müsste.

Im Anhang findet ihr 5 Bilder:
- Vorderseite (rot)
- Rückseite (grün)
- Beides zusammen
- Näher ran gezoomt mit beiden Lagen vom Ausgang des Chips
- Schaltplan wie schon im ersten Post gezeigt

Ich habe mich versucht an das von TI gezeigte Layout zu halten, 
allerdings nicht ganz, da ich andere Bauteile (z.b. SMD statt TH Spule) 
verwende.

Es würde mich sehr freuen, wenn ihr euch das Layout anguckt und 
kritische Punkte benennt und wenn möglich auch begründet.

Vor allem interessiert mich eure Meinung zu:

1. Versorgungespannung unter der Spule
2. Vias unter der Spule

Kann man das so machen?

Schöne Grüße


PS: Vor den TPA setzte ich auf eine weite Platine einen PCM5242 der 
einen symmetrischen Ausgang hat.

Autor: Mark S. (voltwide)
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Hab gerade ein Layout mit dem TPA3118 in der Mache- der ist ne Nummer 
kleiner, aber ähnlich strukturiert im Layout.
Das PowerPad habe ich auch  "gestitched" zur GND-plane auf der 
Unterseite.
Alle GND-pins des chips sind auf der Oberseite auf kürzestem Wege mit 
dem PowerPad verbunden.
Die LS-Leitungen sind nur auf der Oberseite, dafür gibts eine nahezu 
durchgängige GND-plane auf der Unterseite.
Wie "optimal" das nun wirklich ist, vermag ich auch nicht mit Gewissheit 
zu sagen - es bleibt ein Experiment.

Autor: Mark S. (voltwide)
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Das sieht dann etwa so aus, leider sind die vias nicht gut zu erkennen.

Autor: Manuel (Gast)
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Welchen Sinn hat denn das häufige durchkontaktieren recht s?

Autor: Gerade (Gast)
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Mark S. schrieb:
> Das sieht dann etwa so aus, leider sind die vias nicht gut zu erkennen.

Ich seh die Vias garnicht.

das EP und darüber/darunter zur Kühlung mache ich noch. Mir gehts 
erstmal um den Ausgang.

Manuel schrieb:
> Welchen Sinn hat denn das häufige durchkontaktieren recht s?

Du meinst um die Betreibsspannung UB_24 ? Die Durchkontaktierung ist wie 
überall GND

Autor: Mark S. (voltwide)
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Gerade schrieb:
> Ich seh die Vias garnicht.

Schau mal auf das PowerPad - dort siehst Du ein Raster von Punkten, die 
alle mit dem Netznamen 33 (Powerpad) markiert sind - die Vias sind ohne 
Bohrung dargestellt,

Deine langen Ketten von vias auf der rechten Seite entlang der 
Ausgangsleitungen, die ständig die Lage wechseln, habe ich auch nicht 
verstanden. Was soll denn dort mit GND verbunden werden?

Autor: Mark S. (voltwide)
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Ansonsten habe ich mein Layout darauf ausgerichtet dass die 
Stromschleife TPA-Versorgungspins - Stützelkos - GND so klein und 
induktionsarm wie möglich ausfällt. Demgegenüber haben die 
Ausgangsleitungen zu den Drosseln geringere Priorität - Drosseln müssen 
nun mal nicht extrem induktionsarm angeschlossen werden.

Autor: Klaus R. (klara)
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Gerade schrieb:
> Kann man das so machen?

Gibt es da nicht ein evaluation module mit Layout?

Beim Nachbau des TAS5630B EVM
Beitrag "Verstärker TAS5630"
wurde das EVM-Layout als Basis genommen und modifiziert.
Sieha auch hier.
Beitrag "Biete Mitbestellmöglichkeit Platine TAS5630B Class D Amp"

Im letzteren Thread wird die modifizierte Platine anfangs direkt 
vorgestellt. In beiden Fälle werden nach dem Chip die Ladeelkos und dann 
die Induktivitäten platziert.
mfg klaus

Autor: Gerade (Gast)
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Klaus R. schrieb:
> Gibt es da nicht ein evaluation module mit Layout?

Ja, habe ich oben geschrieben. Ti macht das mit den Vias ebenfalls. Ich 
habe halt nur Leitungsstücke dazwischen, da ich bisher nicht raus 
gefunden habe, wie das ohne geht. (Abgesehen von "Via setzen und dann 
doppelklick" und so weiter)

Mark S. schrieb:
> Deine langen Ketten von vias auf der rechten Seite entlang der
> Ausgangsleitungen, die ständig die Lage wechseln, habe ich auch nicht
> verstanden. Was soll denn dort mit GND verbunden werden?

Garnichts. Dient, wenn ich das richtig verstanden habe, der Abschirmung. 
Am Ende wird überall wo es sinn macht GND aufgefüllt. Sprich die ganzen 
Vias werden mit GND verbunden

Im Anhang ein Screenshot, wie ich das anlegen wuerde - zumindest grob.

Autor: Mark S. (voltwide)
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Vias in KiCAD: Es empfiehlt sich, die Vias als "Teil" im Schaltplan 
anzulegen, d.h. ein footprint bestehend aus einem tht-pad, der an das 
zugehörige Netz angeschlossen wird.
Das erspart diese Lagenspringerei und hat ausserdem den Vorteil, dass 
diese beim nächsten Netzlistenimport nicht gleich wieder gelöscht 
werden.

: Bearbeitet durch User
Autor: Mark S. (voltwide)
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Gerade schrieb:
>
> Garnichts. Dient, wenn ich das richtig verstanden habe, der Abschirmung.
> Am Ende wird überall wo es sinn macht GND aufgefüllt. Sprich die ganzen
> Vias werden mit GND verbunden
>
> Im Anhang ein Screenshot, wie ich das anlegen wuerde - zumindest grob.

Wenn aber auf der Oberseite da gar keine Massefläche ist, und danach 
sieht es aus, macht die ganze Stickerei dort keinen Sinn.

Autor: Gerade (Gast)
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Lediglich die 6 Vias unter der Spule habe keinen direkten Kontakt zur 
GND, nur über die dünne Leitung.

Der rest sollte, wenn ichs später ordentlich mache, direkten Kontakt 
haben.

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