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[参考译文] TPA3251：电感器----几个问题

admin
Guru**** 2362820 points
Other Parts Discussed in Thread: TPA3251
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/audio-group/audio/f/audio-forum/582669/tpa3251-inductors----several-questions

部件号：TPA3251

您好，

我已经成功完成了立体声BTL放大器的初步设计 (按照数据表中的图25)。

现在，我有几个关于输出滤波器(特别是电感器)的问题。

  • 看到EVM使用具有铁磁芯的电感器我感到非常震惊--这直接在音频路径上，我认为这些类型的电感器的非线性是不可接受的。  EVM为什么不使用带空气内核的电感器？
  • 关于输出滤波器配置，我想知道为什么我们需要两个LC低通滤波器而不是一个--请参见下图，其中显示了我看到的另外两个选项：

    选项3在原则上等同于选项2，但我觉得将开关输出直接连接到扬声器端子有点吓人。   顺便提一下，在两种情况下(选项2和3)，1nF ||(10nF + 3R3) 缓冲电路只是一个缓冲电路，位于扬声器端子之间--而不是从每个扬声器端子到GND的一个缓冲电路。

    有什么意见？  请注意，即使选项3使用两个电感器，它们是两个半尺寸电感器，因此它仍比选项1好。

  • 电感器的位置？   见下图--这就是空气磁芯电感器的样子 (来自solen.ca/product-category/inductors):)



    我认为将这些线与PCB平面平行放置是不好的，因为EMI会通过最佳耦合方式撞击PCB轨迹 (正确吗？)。  但是，如果我们把它们放在彼此相邻的位置，并使中心对齐(就像堆叠成圆柱一样)，那就很讨厌，对吧？  我们会有一个变压器，两个端口都连接到不同的输出，这真的很糟糕，对吗？

    有什么建议？

  • 最后--有没有人考虑过在PCB中做电感器？  它可能有点太大了，但也许低到2uH或3uH可能不是太坏； 数据表讨论高清音频高达100kHz的音频带宽； 2uH的截止频率高达几百kHz --这听起来是否合理？

感谢您的任何意见/建议。

卡洛斯
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    TI__Guru**** 2362820 points
    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。
    卡洛斯

    我们使用的电感器实际上是线性的，在我们使用它们的电流范围内。 例如，TPA3251具有16.3 安培的过流限制，这是流经电感器的最大电流限制。 请单击此处查看： www.coilcraft.com/.../ma5172c.html

    我们的设备至少需要5uH电感，以确保过流功能正常工作。 电感器线性越强，我们的THD在输出功率级别和频率方面的性能就越好。

    我们团队的LC过滤器设计文档中涵盖了您的大多数问题，请在此处查看： www.ti.com/.../slaa701a.pdf

    在这里，您将找到有关列出的几个输出筛选器配置的信息。

    对于EMI，我需要检查我们所做的测试。

    在印刷电路板中，电感器无法处理我们所需的功率。

    此致，

    -Adam
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    TI__Guru**** 2362820 points
    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。
    您好，Adam：

    几个跟进问题：

    >我们使用的电感器实际上是线性的，在我们使用的电流范围内

    但这不是我所指的非线性--磁芯表现出滞后，这使得电流电压函数是非线性的。 这是我觉得很麻烦的部分。 在文档中，他们讨论了由于这种影响而造成的损失/效率低下，但没有提到引入的非线性。 我是否遗漏了一些东西，由于我所忽略的某些方面，滞后没有影响？

    >在这里，您将找到有关您列出的几个输出筛选器配置的信息。

    我不理解为什么1型滤波器(在我的图中是"选项3")不能用于AD调制。 在文档中，他们将通用模式作为决定因素。 但是，在BTL模式下，我们确保一个输入是另一个输入的反转(累加)；输出始终是V1和PVDD-V1。 滤波输出中存在对称性，因此为什么类型1滤波器不适用。

    有人能在这里亮灯吗？ 我缺少什么？

    >在印刷电路板中，电感器无法处理我们所需的功率。

    谢谢——我曾经怀疑这里的显示停止数字可能是功率要求(我猜从技术上讲，不管怎样我们都可以设计它，但我认为轨迹会足够厚，使电感器的尺寸不切实际吗？)

    谢谢！
    卡洛斯
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    TI__Guru**** 2362820 points
    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。
    卡洛斯

    我们没有遇到这些问题，滞后通常不是我们的问题。 满足我们需求的空气磁芯电感器将是Giant，所以我们不使用它们。

    文档提到类型1仅适用于AD。 您所说的正好相反。

    印刷电路板电感器对我们来说根本不实用。

    此致，

    -Adam
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    TI__Guru**** 2362820 points
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    谢谢Adam，

    澄清：

    >文档提到类型1仅用于广告。 您所说的正好相反。

    噢！ 是的，我倒过来说--我想说"我不明白为什么1型不能用于BD (或者同样，为什么它只适合一种调制类型，即AD)。

    据我所知，限制是只有当两个输出引脚(开关/“载波”信号)相互补充时，才可以使用1型滤波器-- —但在BTL模式下，TPA3251显然不是这样，因为这两个音频信号在原则上是独立的(如果有任何问题，当我们确保输入是彼此的补充时，它将归结为BD调制)。 正确吗？

    我可以理解"载波"信号相互补充与音频(低通滤波)信号相互补充之间的区别。 但我无法想象为什么这会在以BTL配置的差分方式测量时对输出产生任何影响。 如果有人能够提供一些信息，那将是非常感谢的。

    编辑一些其他想法：

    文件的论点是w.r.t。这个问题有点可疑。  对于2型分析，它指出"通过检查，2型滤波器可拆分为等效共模滤波器"(如图13所示)。  但此转换仅有效，因为V1 =-V2。  (V1和V2为输出针脚处的电压)。  但是，如果V1 =-V2，则这是AD调制。  

    有一种简单的方法可以解决电路问题，并在两种情况下查看输出与(V1-V2)成比例。  考虑使用电感L/2和电容C的类型1配置，以及使用电感L和电容C  的类型2配置。让ZL = SL，ZC = 1/SC和Zo = R || ZC (与扬声器并行的电容器)。  对于类型1，流经环路的电流为：

    I =(V1 - V2)/(ZL/2 + Zo + ZL/2)。  输出电压为： VO = I·Zo = (V1 - V2) Zo /(Zo + ZL)

    对于类型2，我们可以使用线性叠加。  设置V2 =0并求解Vo_1。  在生成的电路中，ZL/2项目现在与R +(ZL/2 || ZC)平行出现。  电路是对称的，因此Vo_1和Vo_2的表达式将完全相同。  最后，输出电压是 Vo =(V1 - V2) (ZL ||())···/(ZL/2 +(ZC ||())···--我没有进一步使用方程式来验证如果V1 =-V2，表达式将减少为类型1的表达式；  但无论如何，从对称性来看，输出必须与(V1-V2)成比例。

    对于低频，用导线替换电感器，用断路替换电容器，我们为两种滤波器类型获得完全相同的输出电压。  问题是高频的行为是否不同，尤其是哪种滤波器配置会产生较低的高频内容(如果有)。

    讽刺的是： 通过观察这些方程式，直觉告诉我，对于BD调制(当输出引脚的电压不被限制为相互补充时)，不应使用2型滤波器-- -在任何情况下，当通过电容器的路径避免电流泄漏时，电阻器(负载)将电流从一个输出引脚"泄漏"到另一个引脚，这看起来就像一个奇怪的复杂情况。

    很抱歉，我可能会使事情变得过于复杂； 但我非常感谢您对此发表任何评论！

    谢谢！
    卡洛斯
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    TI__Guru**** 2362820 points
    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。
    啊----我的论点似乎有一个"停站号码"

    我对1型滤波器的要求是使用两个L/2电感器，而不是两个L电感器... 就1/sqrt(LC)公式而言，这就是数学公式所说的。 但是，由于R的值影响L的选择(前提是需要临界阻尼)，因此对于类型1配置，现在与C并联的电阻将为R，而不是R/2； 因此，对于给定的截止频率和给定的Q因子选择，电感值在类型1配置中加倍，使其返回到两个电感L :-(.

    我要离开上一篇文章(而不是编辑以删除今天上午的编辑内容)，因为我仍然坚持我对文档在类型1筛选器分析中的可疑论点的评论。

    谢谢！
    卡洛斯
    －－