在PHD封装I中对基于TAS5613A的2通道音频放大器进行热测试时,遇到了芯片输出上的外部保护肖特基二极管故障的问题。
放大器配置
放大器原理图与TAS5613PHD2EVM评估板原理图类似,采用BTL模式的两个通道由36V 300W SMPS供电。 该放大器设计为在4Ω Ω 额定负载下工作。
四个TAS5613A半桥输出OUT_x中的每一个都有两个具有反极化连接的肖特基二极管。 一个在输出和板接地之间,另一个在输出和芯片PVDD电源导轨之间。 使用的二极管是ON Semiconductor的MBRS360T3G (SMC封装)。
两个50Ω 器输出驱动两个升压变压器,加载两个2 Ω 电阻负载。 变压器初级绕组通过耦合电容器(2 x 1000µF串联)连接至放大器输出。 放大器板,SMPS和两个带耦合电容器的变压器置于完全封闭的金属外壳(19英寸机架类型)中。
测试
为了估计与芯片2温度过高警报阈值(100°C和125°C)对应的外壳内部温度,放大器由连续1kHz正弦波源驱动,因此它将在两个电阻负载上各产生71W。 考虑到变压器和耦合电容器的效率,这相当于每个芯片的两路BTL输出(总计164W)大约82W (18.5VRMS,4.44ARMS)。
故障
当外壳内的空气温度约为57°C时,触发了对应于TAS5613A结温100°C的报警输出,放大器继续按预期工作。 在与芯片125°C结温对应的第二个警报输出激活之前或之后,一个或两个保护肖特基二极管出现故障(它们发生短路)。 此时,放大器外壳中的温度达到62°C左右
二极管安装在主板底部,因此它们位于机箱底部和主板之间的小区域(5 mm 间隙周围)。
二极管似乎出现故障,因为在这种温度下,它们无法散热所需的功率。
问题
假设在实际实施中,用户可以将放大器持续驱动到其最大功率,但仅受电源提供的限制,如何估计八个肖特基二极管中每个二极管所需的耗电?
如果输出变压器在低频下可以饱和(即放大器输入上没有高通滤波器),情况可能会更加复杂。