TPA3255, Fehler LED nach 1s

[Niklas (niklas_djkfghs)]

Hallo,
ich bastel an einer Platine mit TPA3255. Schaltplan, Layout und Bilder 
vom Aufbau sind im Anhang.

Der TPA3255 ist auf 2x BTL und 450kHz eingestellt.
Versorgungsspannung 48V kommt von zwei Schaltnetzteilen Meanwell 
RS-150-24 in Reihe. Die 12V von einem linear Netzteil RNG-1502.
Die beiden Audio Eingänge vom TPA3255 sind gebrückt und differentiell am 
Signalgenerator, 1kHz, 1Vrms.
Audio Ausgänge an jeweils 9R4 Lastwiderstand, gleiches Verhalten bei 
4R7.

Die Filter am Ausgang sind: MA5172-AE 
(https://www.mouser.de/ProductDetail/Coilcraft/MA5172-AE?qs=ZYnrCdKdyedMvVvFAobk3w%3D%3D) 
und R75II41004040J 
(https://www.mouser.de/ProductDetail/KEMET/R75II41004040J?qs=MdJgNetHbflcV5P%252BiV6cbg%3D%3D)

Alle Bauteile sind von Mouser oder LSCS.

Nach ca. einer Sekunde schaltet der TPA3255 seine Ausgänge ab und die 
Fault LED leuchtet. Nach einem Reset gehts wieder für eine Sekunde und 
der TPA3255 schaltet wieder ab. Oszibilder von einem Ausgang im Anhang.

Bei kleineren Amplituden funktioniert alles, der Kühlkörper wird nicht 
warm und wenn ich Lautsprecher anklemme höre ich keine Störgeräusche.

Ich habe die bootstrap Kondensatoren von 33n auf 100n erhöht, das wurde 
im TI Forum vorgeschlagen 
(https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/1196004/tpa3255-fault-shutdown). 
Hat aber nichts gebracht.

Hat jemand eine Idee was ich noch messen oder testen könnte?

Grüße
Niklas

[Dennis S. (whiterussian)]

Hallo,

ich bin KEIN Analogtechnik Mensch, mir ist nur aufgefallen dass:

Versorgung an Pin 2 nicht über einen Widerstand läuft im Schaltbild:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3255.pdf

Seite 22.

und an Pin 1 und 22 ist 3R3 und nicht 3R0 aber ich habe mir dazu auch 
noch kein einziges Detail weiter angehen...

Gruß

[Niklas (niklas_djkfghs)]

Dennis S. schrieb:
> Versorgung an Pin 2 nicht über einen Widerstand

Gut gesehen, habe ein Brücke eingelötet, macht aber leider keinen 
Unterschied.

[Dennis S. (whiterussian)]

Overload control?

[Mark S. (voltwide)]

Ohne Kühlkörper wird der einfach thermisch abschalten.
Mach mal denselben Test ohne dummy-Last.
Und schau Dir mal die Verlustleistung bei 48V an, der wird auch schon im 
standby heiß. Einfach mal den Finger drauf halten!
Edit: Ich sehe gerade dass es doch wohl einen KK gibt.
Wie gut ist der Wärmeübergang?

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Es soll jeweils ein 2...10k Widerstand parallel zu C27 und C28 eine 
Verbesserung gebracht haben....


Wenn die Fault LED leuchtet, was ist den der Status von CLIP_OTW?


Aus dem Datenblatt:

9.3 Feature Description
9.3.1 Error Reporting
The FAULT, and CLIP_OTW, pins .... (see Table 2).


Es wäre nicht der einzige Baustein, der es nicht mag, wenn am OC_adj 
oder Freq_adj irgendwelche Störsignale eingefangen werden.

Übrigens hat in Figure 30 die Drossel nicht grundlos 15 statt 10µH im 
Schaltplan.

Nachschauen sollte man um wieviel an Pin2 die Spannung während des 
Betriebes schwankt.

[Niklas (niklas_djkfghs)]

Dennis S. schrieb:
> Overload control?

Was genau meinst du? OC_ADJ Pin 7 ist über 22k an Masse, das sollten 
laut Datenblatt 17A sein.

Mark S. schrieb:
> Wie gut ist der Wärmeübergang?

Ich habe über den kompletten IC einen Kupferblock mit 10mm Höhe. Sicher 
nicht ideal aber für einen Test hatte ich das als ausreichend angesehen. 
An 800mVrms Input funktioniert es dauerhaft. Das sind laut Oszi 18,6Vrms 
an der 9R4 Last, also immerhin knapp 37W pro Kanal. Wenn ich die 
Eingangsspannung dann ein bisschen höher drehe schaltet er ab.

Ohne Last schaltet der Chip nicht ab.

Dieter D. schrieb:
> Wenn die Fault LED leuchtet, was ist den der Status von CLIP_OTW?

Leuchtet nicht.

Dieter D. schrieb:
> Übrigens hat in Figure 30 die Drossel nicht grundlos 15 statt 10µH im
> Schaltplan.

Ich hab den Chip auch im BTL Modus, Figure 29

Deine anderen Punkte werde ich dann testen.

[Niklas (niklas_djkfghs)]

Dieter D. schrieb:
> Es soll jeweils ein 2...10k Widerstand parallel zu C27 und C28 eine
> Verbesserung gebracht haben....

Habe es mit 4k7 getestet, hat nichts gebracht.

Dieter D. schrieb:
> Nachschauen sollte man um wieviel an Pin2 die Spannung während des
> Betriebes schwankt.

Alles AC gekoppelt gegen Masse gemessen:

Kanal 1 Gelb: 48V PVDD - Pin 29,30,31 - 2,24Vpp

Kanal 2 Grün: 12V GVDD - Pin 1        - 512mVpp

Kanal 3 Lila: 12V VDD  - Pin 2        - 152mVpp

Kanal 4 Blau: Eine Seite des BTL Audio Ausgangs gegen Masse, zum 
Triggern

[Ron-Hardy G. (ron-hardy)]

Was sind C21+C22 für Typen?

[Niklas (niklas_djkfghs)]

Vorgesehen im Layout habe ich MKS2, sind allerdings noch nicht 
angekommen.
Deswegen ist jetzt ein 25V X7R MLCC verbaut.

Wegen deinem Kommentar habe ich dann mal mit anderen Typen und Werten 
getestet und jedes Mal eine andere Zeit bis zum Abschalten bekommen.

Dann habe ich auf Verdacht die Eingangsbeschaltung (R5, C23, R7) 
entfernt, also nur 10µF direkt auf die Eingänge des TPA3255, und jetzt 
funktioniert es!

Vielen Dank an alle für die Hilfe :-)

[Mark S. (voltwide)]

Den Widerstand von Eingang nach GND hast Du wohl selbst spendiert, in TI 
apps wirst Du ihn nicht finden. Die Eingänge werden über internen 
auto-bias vorgespannt und dürfen nür kapazitiv angekoppelt werden.

[Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)]

Niklas schrieb:
> Dann habe ich auf Verdacht die Eingangsbeschaltung (R5, C23, R7)
> entfernt, also nur 10µF direkt auf die Eingänge des TPA3255, und jetzt
> funktioniert es!

Hätte man es nicht gleich nach Datenblatt machen können? Quasi in allen 
Schaltplanvorschlägen dort wird das so ohne alles und nur über die 10µF 
gemacht – intern wird wohl eine virtuelle Masse (nötiges 
Arbeitspotential) bereitgestellt, mit dem Widerstand wird diese Spannung 
nach (einer gewissen RC-Zeit) so verändert, dass die Schutzschaltung 
eingreift und alles abschaltet. Ohne Eingangssignal kann man diese 
DC-Spannung an den Eingängen vermutlich auch nachmessen.

[Niklas (niklas_djkfghs)]

Gregor J. schrieb:
> Hätte man es nicht gleich nach Datenblatt machen können?
Nein, hätte man nicht.

Das Problem ist gelöst, Mark S. hat meinen Fehler freundlich erklärt.
Dass du nochmal nachtrittst ist unnötig.

[Dennis S. (whiterussian)]

Niklas schrieb:
> du ... nachtrittst

Vor allem wenn man nichts, wirklich gar nichts zur Lösungsfindung 
beigetragen hat, ist das mehr als völlig daneben!

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Niklas schrieb:
> Kanal 1 Gelb: 48V PVDD - Pin 29,30,31 - 2,24Vpp

Ist es bei den Pins mehr oder weniger?
PVDD_AB: 36, 37, 38 PVDD supply for half-bridge A and B

Wobei die Spannungseinbrüche bei der "kleinen Leistung" mit 2,24V mir 
etwas hoch erscheint.

Nachdem der Fehler in der Eingangsbeschaltung gefunden wurde, würde ich 
erstmal nicht mehr weiter suchen, sondern nur diese Werte irgendwo 
wiederauffindbar notieren.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Niklas schrieb:
> Das Problem ist gelöst, Mark S. hat meinen Fehler freundlich erklärt.

Vermutlich sollte das noch ein Tiefpass am Eingang sein. Zuhause gibt es 
noch einen tragbaren CD-Player, wo noch Ripple der D-A-Wandlung 
durchkommen. Mit der Taktfrequenz der Class-D Endstufe sind leise 
Pfeiftöne am Ausgang hörbar.

[Mark S. (voltwide)]

Gegen den TP ist ja nichts einzuwenden. Ich staune jedesmal wenn ich mir 
das Ausgańgsignal meiner USB-Soundkarten oszillographiere - massenhaft 
HF-Reste - die sich bei mir bislang aber nie im Audioband bemerkbar 
gemacht haben.

[Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)]

Dieter D. schrieb:
> Vermutlich sollte das noch ein Tiefpass am Eingang sein. Zuhause gibt es
> noch einen tragbaren CD-Player, wo noch Ripple der D-A-Wandlung
> durchkommen. Mit der Taktfrequenz der Class-D Endstufe sind leise
> Pfeiftöne am Ausgang hörbar.

Klar, dass das eine Art Tiefpass sein sollte – man wollte es verbessern, 
indem man sich das entweder selbst ausgedacht oder irgendwo aus einem 
Forum (von einem vermeintlichen Guru) oder einer anderen Schaltung 
genommen hat, nur leider dabei nicht berücksichtigt, dass dort 
vermutlich eine symmetrische Spannungsversorgung vorlag und somit jetzt 
hier der Bezugspunkt der Masse völlig falsch ist, denn die Schaltung 
läuft trotz quasi Differenzeingänge in den Schutzmodus. Bei 
symmetrischer Spannungsversorgung hätte es vielleicht noch funktionieren 
können, aber auch dort sollte man sämtliche DC-Anteile an den Eingängen 
mit Kondensatoren abschneiden, sofern in den Schaltplänen der Hersteller 
nicht explizit etwas anderes als erlaubt gezeigt wird, denn manche 
Audioverstärker mögen das nicht, weil sie am Eingang doch nicht so exakt 
symmetrisch arbeiten, d.h. ein gewisser Offset immer bauartbedingt 
vorhanden ist.

Nun ja, wäre ja alles vielleicht gar nicht passiert und man hätte sich 
das ganze Drama drumherum (incl. Thread) sparen können, wenn man 
gründlich das Datenblatt studiert hätte – im Nachhinein betrachtet 
ziemlich ärgerlich, ist aber nun mal passiert. Statt jetzt einfach die 
ganze Aktion mit Humor zu nehmen und den Fehler zuzugeben, indem man 
z.B. einfach sagt "ja, war tatsächlich keine so gute Idee", hat man bei 
bei dem Hinweis auf die Datenblätter halt sehr unreif wie ein 
verärgertes Kind reagiert, aber auch an solchen Sachen kann man 
arbeiten. Bei einem Verstärker der D-Klasse werden die meisten unschönen 
hochfrequenten Anteile aber sowieso im seinem Inneren selbst 
prinzipbedingt generiert – deswegen wird die ganze 
Tiefpass-Filter-Akrobatik ja auch am Ausgang und nicht am Eingang 
gemacht. Manche D-Endstufen gehen auch kaputt, wenn man den Lautsprecher 
im Betrieb abklemmt, deswegen ist bei den meisten billigen 
PC-Lautsprechern (externe kleine Boxen) das Lautsprecherkabel zu der 
anderen Box, wo nur der zweite Lautsprecher ist, nicht steckbar, sondern 
festverdrahtet. Ein richtig entworfener Tiefpass am Eingang schadet aber 
in der Regel nicht, manchmal bringt er sogar auch tatsächlich eine 
kleine Verbesserung – ob man anschließend den Unterschied überhaupt 
hören kann, ist eine ganz andere Sache, vor allem bei älteren Menschen 
kann man sich das ganze Theater eigentlich sparen.

[Mark S. (voltwide)]

Bla bla blah

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Gregor J. schrieb:
> Nun ja, wäre ja alles vielleicht gar nicht passiert und ...

Man lernt in der Regel meistens so etwas aus Fehlern und passiert, wenn 
man noch nicht so viel Erfahrung hat.


Dort geht es zurück zum finalen Posting des Threads:

Niklas schrieb:
> Vielen Dank an alle für die Hilfe :-)