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[参考译文] TPA3116D2：当输出功率较高(例如100W)时、THD+N 可能不稳定、并且会逐渐变差(0.6%至5%)。

admin
Guru**** 2380160 points
Other Parts Discussed in Thread: TPA3221, TPA3116D2
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/984209/tpa3116d2-when-the-output-power-is-high-for-example-100w-thd-n-can-not-be-stable-and-is-slowly-getting-worse-0-6-to-5

器件型号：TPA3116D2
Thread 中讨论的其他器件：TPA3221、

您好！

我的电路中使用了一个 TPA3116放大器。 在我的电路中、我使用单电源+24V。  

为了获得100W 的输出功率，我使用 单声道模式(PBTL)。  

我  ）了一个更高的 Isat 电感器(__LW_AT__4.7uH，11A μ H、并且使用了一个2 Ω 的负载。

当输出功率较高(例如100W)时、THD+N 可能不稳定、并且会逐渐变差(0.6%至5%)。

如何解决此问题？

期待您的回复，谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    首先、我想说5%的 THD 是合理的。 您可以在 数据表中看到图25和26、即3 Ω 负载@PBTL 的数据。

    有2个点会影响大功率下的 THD 性能。 在100W 高功率、高达10A 的 IRMS 上、电感器的热性能非常严苛。 电感将减小、并导致非线性度变差。 其次、随着功率增加、内部 RDSon 也 将急剧增加。 它将降低输出并影响 THD 性能。

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好，

    5%不是最差的。 随着时间的推移、结果将继续恶化。

    换句话说、TPA3116在100W 输出下无法长时间工作？

    通过在参考设计中使用散热器、芯片可以在100W 下长时间工作？

    但从图22可以看出、当|THD+N 为1%时、它可以输出120W 的功率。

    那么 、该芯片可以长时间工作多大的功率呢？

    期待您的回复，谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    当然、TPA3116可以支持100W @ 2 Ω PBTL 模式。  

    数据表曲线是在短时间内捕获的。  

    随着运行时间长、热性能变差、THD 将缓慢增加。  

    对100W 输出功率的 THD 要求是什么？

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    我们需要 TPA3116 以100W 的输出功率持续运行、而 THD+N<1%。

    当我们使用10uH 电感器时 、频率响应的平坦度非常差、因此我们改用4.7uH 电感器。

    为了满足这一要求、我们需要使用什么电感器规格？

    我可以做些什么来满足这一要求？

    期待您的回复，谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    4.7 μ H 不合适。 我建议您保持10uH 的电感器。

    您的应用的负载阻抗是多少？

    如果可能、我建议您可以使用4 Ω 或8 Ω 负载、THD 和其他性能将会更好。

    TI 还具有大功率器件。 我推荐 TPA3221、下面是数据表、它可以满足您的要求、在40hm 负载下 THD 小于1%。

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3221.pdf?ts=1615280316424&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPA3221%253FkeyMatch%253DTPA3221%2526tisearch%253DSearch-EN-everything%2526usecase%253DGPN

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    我们使用2 Ω 负载来促进100W 功率的输出。

    如果我使用10uH 电感器、  则频率响应的平坦度会很差。 如何解决此问题？

    期待您的回复，谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    您能否与我分享您的测试数据？

    谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    测试数据如下：

    频率 1kHz
    负载 2Ω μ A
    输出 14.36V（103.1W）
    THD+N 1.05%-5%、甚至7% (__LW_AT__缓慢增加、无法停止）
    频率响应
    频率 输出(dBu)
    40Hz 25.38.
    100Hz 25.37.
    400Hz 25.36.
    1kHz 25.36.
    3kHz 25.11.
    5kHz 24.71.
    8kHz 23.9.
    12kHz 22.64
    15kHz 21.7.

    期待您的回复，谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    你(们)好  

    它表明、当高频输入时、输出功率会降低。 我认为它与电感器有关。

    您可以更改电感器并再次确认。 您也可以降低功耗并再次检查。

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    我尝试降低功耗、平坦度也没有提高。

    但我使用8欧姆负载、 平坦度会更好。

    这似乎仅与负载有关。 但 数据表显示可以使用2欧姆负载。

    期待您的回复，谢谢！

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    您好！  

    随着音频频率的增加、电感器阻抗也会增加。 您可以比较1KHz 和18KHz 音频输入上的输出电压、您将看到在18KHz 相同的输入电平时输出电压将降低。 因此、在高频输入上、输出功率会降低一点、 您会看到频率响应会稍微差一些。

    2欧姆和8欧姆之间的比较结果更好。 这是因为2欧姆负载上的电流高于8欧姆负载、因此电感器非线性度将更差。   

    因此、问题与电感 器非线性相关。

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    您好，

    当使用2 Ω 负载时、输入功率设置非常低、电流也非常小、但平坦度和 THD+N 仍然非常差。 但是、当使用8欧姆负载时、当输入功率设置为最大值时、平坦度和 thd + n 也会很好。

    如何解释这种现象？

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    Vout=R/(jω(L-∆L)+R)∗Vin、jωL 是电感器阻抗、 Ω 是输入频率。

    您可以在高音频下看到频率响应更差、这是因为电感器阻抗在增加。  

    使用8欧姆负载时、8欧姆负载比 电感器阻抗更高、因此电感 器阻抗变化 对于输出电压变化并不是不明显的。

    此致、

    Derek

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    您好，

    我们需要使用2欧姆负载。

    您是否具有推荐的电感器类型？（特定制造商和相应类型）

    我已经更换了多个电感器、结果并不理想。

    期待您的回复，谢谢！

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    您好！

    这是电感 器特性。 如果高频上的频率响应对您非常重要、我建议您使用 TPA3221等大功率器件将负载更改为40hm 或8ohm。

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    当 输出负载为2 Ω 时、使用示波器测试输出波形是否正常、峰间值仅为18V？ (电源电压：24V)

    此时、当输入电压增加时、1kHz 的波谷被削波、失真出现。

    期待您的回复，谢谢！

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！  

    根据之前的通信、我认为这是热影响。 随着时间的推移、温度会升高、从而导致 RDS_ON 升高。 因此、它会使输出功率下降和 THD 更糟。

    阻抗越高、热量越低、越好。

    迪伦

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好，

    但是、在运行过程中、风扇用于吹走热块和电感、结果不会改善。

    如果使用 tpa3116进行长时间运行、最大输出功率是多少？ 相应的负载是多少？

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    你好。

    如果您的项目要求确实需要长时间保持如此高的功率而不会出现任何压降、则风扇或热系统的设计不够好。

    因此、请检查您的项目要求、以确认什么是连续输出功率以及应用场景中的实际电源要求。

    从 TI 方面来看、我们可以保证 器件输出能力、正如数据表图所示。  前提是热设计好。

    迪伦

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    您好！

    我们使用的散热器的尺寸是评估板的两倍以上。

      评估板上使用的导热焊盘的规格是什么？

    期待您的回复，谢谢！

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    您好！

    TI EVM 使用导热油脂而不是散热焊盘。  润滑脂更薄、具有更好的导热性。

    TI EVM 用于评估、热设计与用于产品大规模生产的热设计不同。 对于您的产品、您应该为系统级热设计进行热仿真。

    迪伦

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    您好，

    我们以前使用过导热油脂、效果更差。

    TPA3116实际散热焊盘比数据表中的小。 TPA3116D2有多种封装模型吗？

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    您好！

    请参阅数据表第38页、散热焊盘尺寸为(3.26mm~4.36mm)* (3.31mm~4.11mm)。  

    请反馈您测量的尺寸是多少？  如果裂变超出范围、请联系经销商以获取返修信息。

    迪伦

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    您好，

    我们购买了五款新的 TPA3116，散热焊盘尺寸正确，并且结果得到改善。

    当 TPA3116输出100W 功率时、可通过使用风扇吹扫散热器来使 THD+N 保持稳定。

    但在实际应用中、不使用风扇。 根据参考设计、我们已经完成了足够的散热测量、为什么散热仍然不够？

    期待 您的回复，谢谢！

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    您好！

    您的应用的输出功率是多少？  

    100W @ PBTL 的效率约为88%、因此功耗约为12W。  

    我认为您的散热器设计或散热焊盘设计不合适。

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

     我们的产品的输出功率为100W。  

    换句话说、TPA3116的实际输出功率已超过100W。

    我们使用的散热器的尺寸是 评估板的两倍以上。  它使用8w/m.K 散热焊盘。

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    当℃温度为25 ̊ C 且 TPA3116输出100W 功率时、应控制多大的芯片温升？

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    TI__Guru**** 2380160 points
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    您好！

    热设计还与散热器热阻有关。 由于功耗非常高、因此应仔细设计散热器和散热焊盘。 OTSD 温度为150度。