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TPA3255 325W立体声/600W单声道D类功放IC快速设计
文章来源:永阜康科技 更新时间:2021/9/30 17:08:00

概述
TPA325X 系列为TI 公司的集成MOSFET classD 单片音频功率放大器。 有以下几个功能特征:
单边电源供电;体积小,最大功率450W(TPA3255,PBTL,THD=1%);可选三种架构模式:单端SE模式(4.0);桥接BTL模式(2.0);并行桥接PBTL模式(0.1);可选三种classD采样工作频率:450kHz;500kHz;600kHz;可选限流级别,并支持CB3C限流模式;有完整的保护机制,包括 过流,欠压,过压,过热;并有结温状态显示引脚;支持系统多片主从模式设计。
设计
电源设计
 PVDD设计: 应依所需功率合理设计,官方给出设计范围18~53.5V。 以100W 4Ω 为例:输出20V RMS,Vp=28V,考虑电源线性度除以因素0.8,得出35V。 电流依系统总功率及效率80%计算  GVDD及VDD设计: VDD为IC逻辑控制提供电源,GVDD为驱动MOSFET 提供电源, 官方给出设计范围:MIN10.8V / TYP12V / MAX13.2V 。此范围小,应使用500mA-1000mA的12V稳压电源。 
设计流程
1. 确定系统的架构模式,设计M1,M2电平 


(1)1为DVDD,0为GND;
(2)BTL 模式下,inputA和inputB 作为一组为平衡输入,inputC和inputD 作为一组为平衡输入;
(3)INPUT_C,INPUT_D 必需接GND 才能启动PBTL模式;
(4)输出滤波架构需相应修改。

2. 确定系统功率,设计限流阈值: 通过OC_ADJ引脚串联电阻设定: 

 
CB3C指允许瞬间过流,音乐功率不是一个恒定的值,特别是低音部分,功率瞬间拉高, CB3C使得在播放重低音音乐时不被误保护,提高动态。
3. 设计classD 采频率: 通过FREQ_ADJ引脚串联电阻设定: 


频率越高越保真。但是发热会越高,对系统设计要求高,包括热设计,PCB Layout等
4. RESET / FAULT / CLIP_OTW 


依启动时序,RESET应在电源稳定后(开机延时)再作拉高,无系统外3.3v时,用DVDD作高电平。 因TPA325X没有mute引脚,RESET也可作mute控制使用,拉低静音。 


 
无论什么原因导致的无输出,FAULT都会是“0”状态; 当结温超过125℃时,CLIP_OTW置”0“状态,如结温继续上升到155℃时,FAULT置“0”状态,并关断输出, "OTE"被使能,输出关断锁定,必须重新复位才能启动; 所以一个好的设计应该是这样:检测CLIP_OTW的状态,当CLIP_OTW置“0”时,系统相应减小音量,以防激活“OTE”
5. 输出LC滤波器设计
跟据不同的工作模式选择不同的LC滤波器类型,此电容和电感的选型对音质的影响很大。 电容应选择耐压100V级别的金属皮膜电容。 电感小功率时可选用磁屏蔽式的,EMC表现较好;大功率时应选绕线电感,散热好,线性度好,音质好。 当然不同的磁芯材料对性能音质影响很大,目前做得比较好的class D LC滤波器磁芯是进口的红色磁芯。
6. PCB layout layout 注意点: 1,使用一个完整的接地平面,使电源具有良好的低阻抗和电感回路电源和音频信号。
2,保持从接地引脚到设备周围PCB区域的连续接地平面尽可能多的接地引脚,因为接地引脚是封装中最好的热导体。
3,PCB布局、音频性能和EMI紧密相连。
4,布线音频输入应保持短距离,并与伴随的音频源接地一起。
6,PVDD线上的小旁路电容器应尽可能靠近PVDD管脚。
7,IC下方的局部接地区域对于保持稳固以最小化地面反弹非常重要。
8,调整无源元件的方向,使无源元件的窄端朝向TPA3255设备,除非无源元件两个焊盘之间的区域足够大,允许铜在两个焊盘之间覆盖。
9,避免在TPA3255设备附近放置其他产热部件或结构。
其它
7,热设计 7,多IC系统设计 8,PFFB 后反馈设计



 
 
 
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