TPA3116 – Placa mini amplificador potência

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TPA3116 – Placa de circuito de mini amplificador de áudio de potência utilizando o circuito integrado TPA3116D2 da Texas Instruments e XL6019 da chinesa Xlsemi. O bom desta placa é que utiliza conversor DC/DC Buck-Boost, assim pode utilizar fontes desde 5V e terá os 24V na saída, suficiente para tirar a máxima potência do chip TPA3116.

Sobre o circuito de mini amplificador de potência

O circuito é o básico do Datasheet, sendo adicionado circuito de step up com 2 unidades do XL6019, para ter a máxima tensão na saída. Ideal para aplicações onde irá utilizar baterias ou fonte de menor tensão para aplicações portáteis com módulos Bluetooth. Este CI  é utilizado como amplificador em algumas caixas portáteis da JBL.

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Inclui opção de ajuste de volume, para diminuir o espaço na placa foi utilizado potenciômetro mini. A maioria dos componentes utilizados são SMD, no protótipo de testes aqui na bancada utilizei ferro de solda de 40W e solda comum, não ficou 10 no quesito beleza. Mas sim é possível soldar os componentes SMD mesmo sem utilizar solda em pasta e estação de solda.

TPA3116 - Placa mini amplificador potência
TPA3116 – Placa de mini amplificador potência

O circuito da fonte com step up foi utilizado o CI XL6019 que tem a saída ajustável e foi calculado para ter 20V na saída para alimentar o CI de potência. Você poderá adaptar a sua necessidade, pois nem sempre precisamos ter a máxima potência especificada pelo Datasheet. A fórmula de cálculo é mostrado abaixo. Sendo que R1 no nosso circuito é (R3 e R5) e R2 é (R2 e R4).

VOUT=1.25*(1+R2/R1)

Se possível estes resistores devem ter 1% de tolerância.

Cada CI trabalha com até 5A de corrente , utilizando 2 é mais que suficiente para alimentar o TPA3116.

Foi adicionado circuito Anti-Pop Driver no pino de mute, de Cyberpithilo. Tornando diferente das placas do AliExpress. Este circuito é opcional e do colocado na parte inferior da placa de circuito impresso.
Outro diferencial das placas chinesas do AliExpress é que foi adicionado opção de escolher a frequência de oscilação controlando o nível de tensão nos pinos AM0, AM1 e AM2. Para isto basta seguir a tabela abaixo, os jumpers estão na parte inferior da placa.

AM0 AM1 AM2 Frequência (KHz)
0 0 0 400
0 0 1 500
0 1 0 600
0 1 1 1000
1 0 0 1200
1 0 1 Reservado
1 1 0
1 1 1

Jumper Fechado = “0” e aberto = “1”

Requer utilizar dissipador de calor nos circuitos integrados

TPA3116 - Placa montadamini amplificador potencia
Placa montada, vista frontal

Esquema do mini amplificador com TPa3116

esquema do amplificador com TPa3116
esquema do amplificador com TPa3116

Sugestão de placa de circuito impresso para montagem do amplificador

Placa de circuito impresso PCB - top-layer tpa3116
Placa de circuito impresso PCB – top-layer tpa3116
Placa de circuito impresso PCB tpa3116 - bottom-layer
Placa de circuito impresso PCB tpa3116 – bottom-layer
Placa de circuito impresso PCB tpa3116 - bottom-layer top-overlay
Placa de circuito impresso PCB tpa3116 – bottom-layer top-overlay
tpa3116 placa raio-x componentes
tpa3116 placa raio-x componentes

Lista de componentes para montar o circuito

Componente Valor Descrição Quantidade
Capacitores
C1, C5, C6, C8, C12, C24 470µ/35V Capacitor eletrolítico 6
C2, C9 220µ/35V Capacitor eletrolítico 2
C3, C4, C10, C11, C14, C15, C16, C17, C22, C23, C25, C26 1µF/50V Capacitor cerâmico SMD 0805 – X7R 12
C7, C13, 10n/50V Capacitor cerâmico SMD 0805 – X5R 2
C20, C21, C62, C63 10n/100V Capacitor cerâmico SMD 0805 – X7R 4
C16, C17, C54, C55 1µF/63V Capacitor Poliéster 4
C18, C19, C38, C43, C56, C57 1n/50V Capacitor cerâmico SMD 0805 -NPO (COG) 6
C27 100µ/35V Capacitor eletrolítico 1
C31, C46 100n/50V Capacitor cerâmico SMD 0805 – X7R 2
C39, C40, C41, C42 220n/50V Capacitor cerâmico SMD 0805 – X5R 4
Semicondutores
D1, D2, D3, D4, D5, D6 SS54 ou equivalente Diodo Schottky Barrier Rectifier 40V 5A 6
D7, D8 1n4148 Diodo SMD 2
IC1, IC3 XL6019 180KHz 60V 5A Switching Current Boost / Buck-Boost / Inverting DC/DC Converter 2
Q1 PMBT3906 Transistor PNP SMD SOT23 1
LED1, LED2 Led Vermelho Led SMD 0805 2
IC2 TPA3116D2 50-W stereo, 100-W mono, 4.5- to 26-V supply, analog input Class-D audio amplifier w/ SpeakerGuard 1
Bobinas
L1, L2 47u/5A Indutor (Bobina) 47µH/5A 2
L3, L4, L5, L6 10uH Indutor (Bobina) SMD CD74R-100 ou equivalente 4
Conectores
J Conector P2 Estéreo 3,5mm Entrada de áudio 1
IN Conector 2,54mm 3 pinos Entrada de áudio (Opcional) 1
DC Conector Borne KRE 2 Vias Alimentação 1
OUTR Conector Borne KRE 2 Vias Saída de áudio Canal Direito 1
OUTL Conector Borne KRE 2 Vias Saída de áudio canal Esquerdo 1
Resistores
R1 47k (473) Resistor SMD 0805 1
R2, R4 15K (153) Resistor SMD 0805 1% 2
R3, R5 1K (102) Resistor SMD 0805 1% 2
R6, R9, R31, R32 3.3 (3r3) Resistor SMD 0805 4
R7, R8 22K (223) Resistor SMD 0805 2
R10, R16 470K (474) Resistor SMD 0805 2
R11, R12, R13 100k (104) Resistor SMD 0805 3
R14, R15 2.2K (222) Resistor SMD 0805 2
R23, R28 100K (104) Resistor SMD 0805 2
R29 20K (203) Resistor SMD 0805 1
Diversos
AM0, AM1, AM2 Jumper Jumper para seleção da frequência de oscilação
P1 50K Potenciômetro duplo 1
Solda, Fios, Pci, Caixa, fonte de alimentação de 5 a 20V/5A, dissipador de calor para os CI
Download do material para montar a placa

Inclui arquivos Gerber e arquivos para encomendar a montagem SMD na JLCPCB

Download      Mirror
Datasheet do CI TPA3116
Datasheet do CI XL6019

Se preferir pode encontrar placa de mini amplificador do CI TPa3116 no AliExpress ou BangGood

Veja também a versão em ponte com TPa3116D2

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Sobre Toni Rodrigues

Autor do blog Te1.com.br. Técnico em Eletrônica Industrial pela Escola Técnica de Brasília registrado no CREA, Tecnólogo em Sistemas para Internet pela Unianhanguera. Interessado em eletrônica, montagens, pesquisas, informática e tecnologia em geral.

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