TPA3118 TPA3116 TPA3130 amplificador estéreo classe D

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TPA3116 TPA3118 e TPA3130 amplificador potência estéreo classe D 15 +15W, 30+30W ou 50+50W alimentação de 4,5 a 26V com entrada analógicas. A série de chips TPA31xxD2 são um eficiente amplificador com estágio de potência digital para potência de até 100W na versão mono. A alta eficiência dos CI’s TPA3116 TPA3118 e TPA3130 tornam o muito utilizado em dispositivos portáteis como mini caixas portáteis como a JBL Charge 3 (TPA3118D2)  e Harman Kardon ONYX STUDIO (TPA3116D2), podendo ser alimentado por baterias.

O TPA31xxD2 apresenta um circuito oscilador PLL avançado com múltiplas frequências de chaveamento com opção para evitar interferência em AM. Isso também junto com
a opção de  mestre ou escravo, tornando possível sincronizar vários dispositivos.

Os chips TPA3116 TPA3118 TPA3130 estão totalmente protegidos contra falhas, com proteção de curto-circuito, proteção térmica, sobretensão, subtensão e proteção DC. Falhas são relatadas de volta ao processador para impedir que os dispositivos sejam danificados durante as condições de sobrecarga.

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Vídeo do prototipo montado pelo amigo Flávio Souza

Ele utilizou a montagem no seu pojeto de forno de refusão SMD

 Detalhe da função pinos do  TPA3116D2, TPA3118D2 e TPA3130D2

Pino Tipo¹ Descrição
Nome
1 MODSEL I Entrada lógica de seleção do modo (LOW = BD mode, HIGH = 1 SPW mode). Níveis lógicos TTL com conformidade a AVCC.
2 SDZ I Entrada de lógica de desligamento para amp de áudio (LOW = outputs Hi-Z, HIGH = outputs enabled). Níveis lógicos TTL com conformidade a AVCC.
3 FAULTZ DO Relatórios de falhas gerais incluindo excesso de temperatura, DC detect. Dreno aberto.
FAULTZ = High, Opração normal
FAULTZ = Low, condição de falha
4 RINP I Entrada de áudio positiva para canal direito. Bias 3V.
5 RINN I Entrada de áudio negativa para canal direito. Bias 3V.
6 PLIMIT I Ajuste de nível limite de potência. Conecte um resistor resistor de SVD para GND para definir o limitador de potência. Conecte diretamente ao GVDD para nenhum limitador de potência.
7 GVDD PO Fonte de tensão gerado internamente. Não deve ser usado como alimentação ou conectado a qualquer componente que bão um capacitor de desacoplamento cerâmico de 1μF X7R e os ressitores divisores do plimit e ganho/SLV.
8 GAIN/SLV I Seleciona oganho e seleciona entre o modo mestre e escravo, dependendo do divisor de tensão no pino.
9 GND G Terra
10 LINP I Entrada de áudio positiva para canal esquerdo. Bias 3V. Conecte ao GND para o modo PBTL.
11 LINN I Entrada de áudio negativa para canal esquerdo. Bias 3V. Conecte ao GND para o modo PBTL.
12 MUTE I Sinal mudo para desativar/habilitar rapidamente a saída (alta = saídas hi-z, baixa = saídas ativadas). Lógica TTL. níveis com conformidade com o AVCC.
13 AM2 I Seleção de frequência
14 AM1 I Seleção de frequência
15 AM0 I Seleção de frequência
16 SYNC DIO Entrada / saída do clock para sincronizar vários dispositivos Classe D. Será determinada pelo terminal ganho/SLV.
17 AVCC P Fonte analógica
18 PVCC P Fonte de alimentação
19 PVCC P Fonte de alimentação
20 BSNL BST Boot strap para saída de canal esquerdo negativo, conecte-se a um capacitor cerâmico de 220nf x5r ou melhor para OUTNL
21 OUTNL PO Saída de canal esquerdo negativo
22 GND G Terra
23 OUTPL PO Saída de canal esquerdo positivo
24 BSPL BST Boot strap para saída de canal esquerdo positivo, conecte-se a um capacitor cerâmico de 220nf x5r ou melhor para OUTPL
25 GND G Terra
26 BSNR BST Boot strap para saída de canal direito negativo, conecte-se a um capacitor cerâmico de 220nf x5r ou melhor para OUTNR
27 OUTNR PO Saída de canal direito negativo
28 GND G Terra
29 OUTPR PO Saída de canal direito positivo
30 BSPR BST Boot strap para saída de canal direito positivo, conecte-se a um capacitor cerâmico de 220nf x5r ou melhor para OUTPR
31 PVCC P Fonte de alimentação
32 PVCC P Fonte de alimentação
33 PowerPAD G Conecte-se ao GND para melhor desempenho do sistema. Se não estiver conectado ao GND, deixe flutuante

TIPO: DO = Digital Output (Saída digital), I = Analog Input (Entrada analógica), G = General Ground (Terra geral), PO = Power Output (Potência de saída), BST = Boot Strap.

Veja nossos projeto de amplificadores e fontes

Redução de EMI em AM

Para reduzir a interferência na banda de rádio AM, o TPA3116D2 tem a capacidade de alterar a frequência de comutação via pinos AM<2:0> . As frequências recomendadas estão listadas na tabela abaixo . A frequência fundamental e sua Segundo harmônico a banda de rádio AM listada. Isso elimina os tons que podem estar presentes devido a Comutação de frequência e sendo demodulada pelo rádio AM.

EUA EUROPA FREQUÊNCIA
DE OSCILAÇÃO
(kHz)
AM2 AM1 AM0
FREQUÊNCIA AM (kHz) FREQUÊNCIA AM (kHz)
522-540
540-917 540-914 500 0 0 1
917-1125 914-1122 600 (ou 400) 0
0
1
0
0
0
1125-1375 1122-1373 500 0 0 1
1375-1547 1373-1548 600 (ou 400) 0
0
1
0
0
0
1547-1700 1548-1701 600 (ou 500) 0
0
1
0
0

Tabela de seleção de frequência

Deverá utilizar os jumpers na placa (AM0, AM1, AM2) para configuração a frequência de oscilação entre 400 a 1200KHz. Se quiser utilizar na frequência de 400KHz os resistores R12, R13 e R14 podem ser omitidos.

Frequência de oscilação Seleção¹ Frequência
KHz
AM2=0, AM1=0, AM0=0 400
AM2=0, AM1=0, AM0=1 500
AM2=0, AM1=1, AM0=0 600
AM2=0, AM1=1, AM0=1 1000
AM2=1, AM1=0, AM0=0 1200
AM2=1, AM1=0, AM0=1 Reservado
AM2=1, AM1=1, AM0=0
AM2=1, AM1=1, AM0=1

(1) 0 igual = jumper fechado, 1 = Jumper aberto

Veja outros projetos utilizando o CI TPA3116
TPA3116 &#8211; Placa mini amplificador potência
Circuito amplificador potência áudio CI TPA3116D2 Classe D

Configurando o ganho da montagem com TPA3116, TPA3118 e TPA3130

Na nossa aplicação estamos utilizando configuração master com 26dB de ganho e impedância de entrada de 30K, porém caso prefira poderá utilizar outra configuração de resistor. Sendo nossa placa na configuração master.

MASTER / SLAVE
MODE
GANHO R2 (para GND)¹ R3 (para GVDD)(1) IMPEDÂNCIA
DE ENTRADA
Master 20 dB 5.6 kΩ OPEN 60 kΩ
Master 26 dB 20 kΩ 100 kΩ 30 kΩ
Master 32 dB 39 kΩ 100 kΩ 15 kΩ
Master 36 dB 47 kΩ 75 kΩ 9 kΩ
Slave 20 dB 51 kΩ 51 kΩ 60 kΩ
Slave 26 dB 75 kΩ 47 kΩ 30 kΩ
Slave 32 dB 100 kΩ 39 kΩ 15 kΩ
Slave 36 dB 100 kΩ 16 kΩ 9 kΩ

(1) – Utilize resistor de ao menos 5% de tolerância

Esquema do amplificador classe D

Tpa3116 tpa3118 tpa3130 amplificador esquema
Tpa3116 tpa3118 tpa3130 amplificador esquema

Sugestão de placa de circuito impresso para montar amp classe D

Tpa3116 tpa3118 tpa3130 amplificador placa top-layer
Tpa3116d2 tpa3118d2 tpa3130d2 amplificador placa parte superior
Tpa3116 tpa3118 tpa3130 amplificador placa parte inferior
Tpa3116d2 tpa3118d2 tpa3130d2 amplificador placa parte inferior
Tpa3116d2, tpa3118d2 e tpa3130d2 pcb layout
Tpa3116d2, tpa3118d2 e tpa3130d2 raio-x componentes

Sobre o circuito de amplificador com  CI TPA3116D2, TPA3118D2 ou TPA3130D2

Deve escolher o CI de acordo com sua necessidade de potência, sendo que cada um chip terá um limite máximo de potência. Nosso circuito está configurado para ganho de 26dB no modo BTL. A bobina deve ser 10uH e de ao menos 5 Amperes. O circuito em volta do transistor PMBT3906 é responsável pelo mute ao ligar e desligar a placa, evitando o estalo na caixa de som. Os componentes são SMD 0805, que não são difíceis de soldar. Também se preferir pode encomendar na JLCPCB a placa já com os componentes SMD soldados.

Lista de material para montar amplificador com tpa3116

Componente Valor Descrição Quantidade
Capacitores
C1, C2, C3, C5, C11, C30 1uF Capacitor cerâmico SMD 0805 – 25V 10% X7R 6
C4, C12, C15 100n Capacitor cerâmico SMD 0805 – 50V 10% X7R 3
C6, C7, C8, C9 220n Capacitor cerâmico SMD 0805 – 25V 10% X5R 4
C10, C26, C27, C28, C29 10n Capacitor cerâmico SMD 0805 – 100V 10% X7R 5
C13, C16, C22, C23, C24, C25 1n Capacitor cerâmico SMD 0805 – 100V 10% X7R 6
C14, C17 470uF a 1000uF /35V Capacitor eletrolítico 2
C18, C19, C20, C21 680n / 63 ou 100V Capacitor poliéster 4
C31 100µ/35V Capacitor eletrolítico 1
Conectores
CN1 INR (Entrada de áudio canal direito) Borne Conector KRE 2 Vias 1
CN2 Power (Alimentação 5 a 24V) Borne Conector KRE 2 Vias 1
CN3 INL (Entrada de áudio canal esquerdo) Borne Conector KRE 2 Vias 1
CN4 OUTR (Saída de áudio canal direito) Borne Conector KRE 2 Vias 1
CN5 OUTL (Saída de áudio canal esquerdo) Borne Conector KRE 2 Vias 1
Semicondutores
D1, D2 1n4148 Diodo SMD MiniMELF SOD80 2
IC1 TPA3116D2, TPA3118D2 ou TPA3130D2 CI Amplificador de áudio classe D da Texas Instruments 1
Q1 PMBT3906 Transistor PNP SMD SOT23-3 1
Resistores
R1, R5, R6, R7, R8 3.3 Ohms (3R3) Resistor SMD 0805 – 5% 5
R2 100K (104 ou 01D pi 1003) Resistor SMD 0805 – 1% 1
R2, R4, R12, R13, R14 100K (104) Resistor SMD 0805 – 5% 5
R3 20K (203 ou 30C ou 2002) Resistor SMD 0805 – 1% 1
R9, R10 470K (474) Resistor SMD 0805 – 5% 2
R11 47K (473) Resistor SMD 0805 – 5% 1
Diversos
L1, L2, L3, L4 10uH Indutor SMD de 10uH / 6A 4
Solda, Fios, Pci, Caixa, fonte de alimentação, dissipador de calor

Download do arquivos em PDF, Gerber e PNG  para montar o amplificador

Download               Mirror
Inclui layout da placa em PDF, PNG e Gerber, além dos arquivos para montagem SMD

Datasheet em PDF do TPA3116, TPA3118 e TPA3130
TPA3116D2 15-W, 30-W, 50-W Filter-Free Class-D Stereo Amplifier Family With AM Avoidance datasheet (Rev. G)

Aplicação de placa avaliação EVM com TPA3116 – PDF
TPA3116D2 EVM User’s Guide (Rev. B)

Aplicação de placa avaliação EVM com TPA3118 – PDF
TPA3128D2EVM — TPA3128D2 2×30-W Class-D Amplifier With Low Idle Power Dissipation Evaluation Module

Nota de aplicação com orientações para medir o desempenho do amplificador de potência de áudio (Rev. A) – PDF

Nota de aplicação AN-1737 Gerenciando EMI em aplicações de classe D de áudio (Rev. A) – PDF

Nota de aplicação An-1849 design de uma fonte de alimentação para amplificador de áudio (Rev. C) – PDF

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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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