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[参考译文] TPA2028D1:对于采用默认配置的 TPA2028D1、将 4 Ω 扬声器驱动至 2.5W 所需的瞬态电源电流是多少?

Guru**** 2771175 points

Other Parts Discussed in Thread: TPA2028D1, TLV320AIC3101

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1615857/tpa2028d1-for-the-tpa2028d1-in-its-default-configuration-what-is-the-transient-supply-current-needed-to-drive-a-4-ohm-speaker-to-2-5w

器件型号: TPA2028D1
主题: TLV320AIC3101 中讨论的其他器件

您好:

使用 TPA2028D1 驱动 2.5W 扬声器时、我遇到了高瞬态电流的问题、我想感谢您进行一些分析。

系统设置:

  • 音频源:  我们会将差分音频信号从 TLV320AIC3101 编解码器馈送到 TPA2028D1。
  • 电源:  TPA2028D1 由 5V 电源电路供电、而该电路由配电开关将电流限制为 0.9A。

问题描述: 我们在音频中遇到间歇性的“砰砰“声。 我们的测试表明、这些砰砰声主要在音频从静音转换为突然响亮声音的确切时刻发生。

为了可靠地重现此问题、我们在 TPA2028D1 中输入 0dBFS (Vp = 2V) 方波瞬态。 我们观察到、每次施加方波时、瞬态电流超过 0.9A 限值、这会触发配电开关并瞬间切断放大器的电源。 然后、一旦过流条件消失、TPA2028D1 就会恢复运行。 我们认为、这种电源中断是导致砰砰声的根本原因。

当我们将电源开关的电流限制增加到 1.2A 时、无论是方波输入还是真实语音播放期间、砰砰声都会完全消失。

我们的问题: 我们知道为什么方波的陡峭斜率会导致大瞬态电流、因为方波不能代表现实世界的音频。 不过、 我们很难理解为什么正常电话语音的瞬态也会导致足够大的电流尖峰触发 0.9A 限值。 我们不会期望电话说话会有如此陡峭的过渡。

您能否帮助分析在这种情况下、观察言语中如此高的瞬态电流是否合理或预期?

更多设计详细信息:

  • TPA2028D1 寄存器全部处于其默认值。
  • TPA2028D1 的 5V 电源引脚通过 0.1µF 陶瓷电容器和 10µF 陶瓷大容量电容器去耦、放置在靠近 IC 的位置。
  • 已采取的故障排除步骤:  增加大容量电容并没有解决这个问题。 我们尝试将 10µF 替换为 100µF 陶瓷电容器甚至 470µF 电解电容器、但这两者都无法充分降低峰值瞬态电流。 我们还尝试在配电开关本身的输出端添加大型 100µF 和 470µF 电容器、这也没有显著影响。

请告诉我、您的分析是否需要任何其他详细信息。

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Wang:

    我将对此进行研究、并在明天提供进一步评论。

    此致、
    -伊凡·萨拉扎尔
    应用工程师

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    尊敬的 Wang:

    您描述的情况似乎与输入信号的动态范围有关、如果平均振幅与峰值振幅之间存在很大差异、那么似乎就是在得到电流尖峰时。

    您可以尝试使用放大器中集成的功能:

    • 将输出限制器设置为较低的值、限制输出可能有助于防止电流尖峰。
    • 使用最快的恢复时间设置以使限制器尽可能快地工作、从而捕获很大的瞬态。
    • 尝试降低固定增益电平、可以增大压缩比以在低振幅信号变得过安静时进行补偿。

    此致、
    -伊凡·萨拉扎尔
    应用工程师

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     尊敬的 Ivan:

    感谢您的答复。 但是、我们目前似乎无法同时实现想要声音更大和尖峰电流更小的目标。
    目前、功率预算有限、过高的尖峰电流会成为一个负担。
    实际上、在提出这个问题之前、我们已经尝试过调整输出限制器并缩短起音时间。
    减小输出限制器可以肯定地降低尖峰电流、但代价是体积显著减小。
    而且、即使将攻击时间尽可能缩短也无助于减少尖峰。

    使用 5V/1.2A (6W) 的功率预算来为 2.5W 扬声器和 D 类放大器供电会非常昂贵。

    BR、

    Carson

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    尊敬的 Carson:

    我理解、 感谢您提供更多信息。
    此应用程序是否正在流式传输实时音频? 或仅播放预录制的消息? 如果是后者,也许压缩可以应用到音频文件本身,因此它已经具有更低的波峰因数和更高的平均水平的放大器。
    另一种选择是使用不同的扬声器进行测试。 他们可能会尝试使用 8 欧姆而不是 4 欧姆、甚至只是另一个扬声器在电流峰值方面的响应可能不同。

    此致、
    -伊凡·萨拉扎尔
    应用工程师

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    您好 Ivan、

    只是为了澄清、这个问题不是标准的流行声音。 这是一种间歇性的砰砰声、在免提呼叫期间发生、由运算放大器的过流保护跳闸和重启引起。 我们使用方波确认了这一点、这使得问题可以预测。

    好消息是、我们通过将电流限值从 0.9A 提高来解决该问题。 呼叫现在已清除。

    令人困惑的部分是为什么发生了这种情况。 完全爆炸时的 1kHz 正弦波不会触发 0.9A 限值。 我知道方波会导致电流尖峰、但不应该有语音。 语音信号会逐渐增加;它不会像方波一样瞬间从零跳到最大值。

    那么我的问题是:自然语音信号中会导致如此大的电流尖峰? 这是否与 D 类放大器的 MOSFET 瞬时开关以驱动扬声器等磁性器件有关、这本身可抵抗电流的突然变化? 如果是、为什么增加电源电容似乎没有影响?

    关于更换扬声器的建议—谢谢、但在项目中进行此类硬件更改为时已晚。 我们正在寻找其他低成本解决方案、因为我真的想避免为此修复额外使用 0.3A 的功率预算。

    BR‘ć

    Carson

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    尊敬的 Carson:

    在我看来,声波和方波到正弦波之间的差异主要是波峰因数。 如果您将语音与一些恒定的较高平均内容(如粉色噪声)混合、波峰因数会降低、并且您发现电流尖峰的频率较低。

    局部电容没有帮助这一事实意味着较高的瞬态足够长、可以耗尽电容器中的电荷并从源极拉取更多电流。 可能较低音调的声音比较高音调的声音更有可能引发此问题。

    此致、
    -伊凡·萨拉扎尔
    应用工程师