Audio-Verstärkerschaltung optimieren

Manuel N. schrieb:

An der gleichen Spannungsversorgung wie die TPA3118 (24V) betreibe ich noch ca. 100Watt LEDs mittels PWM.

Manuel N. schrieb:

Die 5V-Stromversorgung für den PCM2900 kommt vom 24V. Zuerst gehe ich auf einen StepDown und wandle auf ca. 7V und von dort mit einem Linearregler runter auf 5V.

Manuel N. schrieb:

Interessanterweise wird das Grundrauschen auf beiden Verstärkern stärker wenn ich beim PWM nahe 50% DutyCycle bin.

Hallo,

der Beschreibung nach befinden sich also vier Schalt-Wandler/Regler auf engstem Raum nebeneinander, die frei schwingend jeder auf seiner Lieblingsfrequenz schwingen. Die Oszillatoren der beiden Verstärkermodule lassen sich synchronisieren, diese Eigenschaft wurde bestimmt nicht aus Übermut eingebaut. Zusätzlich sind noch ein Abwärtswandler und ein PWM-Stelle für hohe Leistung im Spiel. Die Oberwellen all dieser Oszillatoren und ausgeösten Schaltvorgänge werden sich vielfach überlagern und Summen- und Differenz-Frequenzen bilden, die lustig ins Signal einstreuen, sofern nicht die Betriebsspannungen sorgfältig entkoppelt werden, sternförmige Masseführung vorliegt und Abschirmbleche zwischen den Schaltungs-Abschnitten eingebaut werden.

Der PWM-Steller erzeugt beim Verstellen ein sich änderndes Oberwellenspektrum.

zum Dabla gehts hier z.B.

https://www.ti.com/lit/gpn/tpa3118d2

mfg

Christian S. schrieb im Beitrag #7528817: Die Oberwellen all dieser Oszillatoren und ausgeösten

Schaltvorgänge werden sich vielfach überlagern und Summen- und Differenz-Frequenzen bilden, die lustig ins Signal einstreuen, sofern nicht die Betriebsspannungen sorgfältig entkoppelt werden, sternförmige Masseführung vorliegt und Abschirmbleche zwischen den Schaltungs-Abschnitten eingebaut werden.

Der PWM-Steller erzeugt beim Verstellen ein sich änderndes Oberwellenspektrum.

Danke für dein ausführliches, nachvollziehbares Feedback. Das mit dem SNYC-Pin der beiden Audioverstärker werde ich so umsetzen. Ist es richtig, dass der SYNC-Pin nur ein Taktsignal ist und keinerlei Informationen überträgt? Also den Analog-Audioeingang kann ich also auch mit dem Synchronisieren der beiden Verstärker getrost parallel nehmen? Im Datenblatt wurde ich da nicht ganz schlüssig, da von "IN_P_SUB" und "IN_N_SUB" die rede ist.

Was rätst du mir sonst noch, respektive wie gehst du jeweils vor wenn du solche Schaltungen konzipierst? Soll ich die Abstände der einzelnen Bauteile erhöhen?

Die unterschiedliche Leitunslänge würde ich ziemlich am Schluß verdächtigen. Die verschiedenen PWM Signale auf Deinem board sind auf die Ferne ein kaum überschaubares Minenfeld. Ich empfehle die Eingänge des TPA3118 symmetrisch anzusteuern. Vollbrückenbetrieb ausgangsseitig ist insgesamt auch störungsärmer als die Halbbrücke. Synchronisieren aller beteiligten Class-D-amps mit einen einzigen master-clock wurde ja schon erwähnt.

Manuel N. schrieb:

respektive wie gehst du jeweils vor wenn du solche Schaltungen konzipierst? Soll ich die Abstände der einzelnen Bauteile erhöhen?

Ab dem Punkt fehlt mir die Erfahrung und das Experimentieren beginnt.

Man könnte die Schaltregler zur Stromversorgung auslagern und über Kabel an die Audio-Schaltung anschließen. LC-Filter an jeden Eingang und jeden Ausgang. Bestenfalls in Blechkisten einbauen. Im Datenblatt wird an vielen Stellen von Ferritperlen gesprochen, die an Pins der Verstärker angebracht werden sollen, um die Anstiegsgeschwindigkeiten zu reduzieren.

Die Audio-Blöcke in Blechkästen separat zu stecken, ist sicherlich mühsam, könnte aber wegen der Abschirmung zu weniger Störgeräuschen führen.

Mit dem Synchroniseren habe ich die Pins 16 gemeint, siehe Fig 37. Das wird die beiden Oszillatoren koppeln, ohne daß weitere Information übertragen wird, nachgelesen habe ich es nicht. Die symmetrischen Eingänge sind über 1µF-Kondensatoren angeschlossen, davor müßte man sie parallel schalten können.

mfg

Meine Tips wären:

• NIE irgendwelche geschlossenen Loops mit Leiterbahnen machen!
• Einen (1) gemeinsamen Massepunkt. Dann Power- und Signalmasse getrennt und jeweils Sternförmig (Power) oder auch flächig (NF-Signale).
• keine Leitungen unter Power-Induktivitäten dürchführen, denn die streuen gewaltig, auch wenn da „shielded“ steht!
• Power Hin- und Rückleitungen übereinander und so breit wie nötig führen. Auch eine Massefläche verhindert nicht, dass hin- und Rückstrom nicht den gleichen Weg laufen, ergo erzeugst du so Magnetfekder und fängst so auch Störsignale ein.

Das Problem ist typisch die unsymmetrische Signalführung mit gemeinsamen GND. In Profigeräten wird die NF daher immer symmetrisch verteilt. In Schaltplänen von Receivern sieht man oft die genaue GND-Verdrahtung dargestellt. Deine Verstärker haben sogar einen negativen Eingang. Den muß man direkt am Quellen-IC erden und nicht einfach irgendwo an GND knallen.