DIY 大神叫你製作 T類功放設計、製作(TA2024、TA2020、TA2022)

音箱 DIY 科技宅神 科技宅神 2017-11-06

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什麼是T類

T類是Tripath生產的具有D類功放效率、同時音質媲美AB類功放的新功放類型(詳細工作原理請參考Tripath官方資料)。所謂T,就是取Tripath首字母。目前最多被DIYer熱捧的有TA2024、TA2020和TA2022等型號;在成品機中,Sonic Impact Technologies早在2003年就有T-AMP推出。

(本文屬小弟原創,如引用請註明出處,謝謝高看)

T類功放電路(TA2024篇)

TA2024的電路板設計

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在電路中,Pin1(+5VGEN)是芯片輸出其內部產生的5V基準電源,電阻分壓後得到約2.4V 偏壓,通過1M左右電阻接輸入管腳,調節分壓電阻,就可以調節輸出的直流電平(注:最佳輸出直流U0=0V,過大的直流電平可能引起靜態噪音並導致開關機衝擊聲,甚至損壞揚聲器)。功放輸入採用比較典型的電容耦合形式,R5和R6是反饋電阻,和輸入電阻一起決定了功放增益Av,例如第一個聲道增益 Av1=12×(R5/R2)。

Pin12是MUTE(靜音)控制輸入引腳。將該引腳上拉到高電平(5V邏輯)時候,處於“靜音”狀態;接地時候則為“非靜音”,即正常工作狀態。需要注意該引腳具有內部上拉,所以如果懸空不用,芯片默認處於“靜音”狀態。

Pin19 是Fault(出錯標誌)輸出引腳。如果電路出現過熱、輸出對地短路等情況,該引腳輸出高電平。

將Pin12和Pin19連接起來,如果有出現上述錯誤,則會自動將功放置為“靜音”狀態,防止芯片燒燬。

另外芯片還有SLEEP(休眠)輸入控制和Over Load(過載)狀態輸出引腳,顧名思義諸位可以加以利用。

注意到功放的輸出實際上是平衡形式的,沒有公共地。輸出接有LC濾波網絡,這是因為T類功放的輸出帶有高頻信號。10uH電感和0.47uF電容大概設置頻率截止點73kHz。輸出另外帶有阻容串連的茹貝爾(Zobel)濾波網絡,同樣也是為了濾去高頻,同時可以降低負載阻抗變化。另外還有一個電容跨接在揚聲器兩極,這個可以使負載接近“純電阻”。

在輸出還接有4個肖特基二極管,靠近輸出引腳,可以防止輸出信號水平低於地電平,防止損壞芯片內的輸出功率管。選擇合適的反向擊穿電壓的型號,還可以防止過高的輸出電平出現。

TA2024的效率和散熱

TA2024構成的電路具有80%以上的效率,在10W(@8歐)情況下,效率達到了88%,所以不需要大的散熱器來支持(除非電路設計不合理,導致異常發熱),一般情況下使用電路板的露銅來散熱就足夠了。所以TA2024芯片也設計成貼片(而不是TO-220類型),下方有金屬導熱塊。目前有看到市面上一些設計在TA2024上額外增加散熱器,我認為這個根本無助於散熱,因為TA2024的芯片晶體是貼在下表面金屬塊上的,發熱傳導到上方很少,也很慢,在芯片上方增加散熱器反而導致空氣不流通,影響散熱效果。TA2024芯片封裝:

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那麼什麼情況下加散熱器有效呢?看看這個芯片封裝:

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金屬散熱塊在上方,才是適合外加散熱器的。

TA2024實做

合理的佈局不僅有助於佈線的簡化,還可以提升T類功放品質。一般的原則是嚴格區分電路上的功能模塊:輸入、輸出、電源等。另外PCB需要留出足夠的空間來幫助芯片散熱,大面積鋪銅,同時阻焊開窗(露銅),作為散熱用。請參考實物圖:

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細節圖片:

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組裝完成品1:

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完成圖2:

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T類功放電路(TA2022篇)

如果說TA2024的功率和輸出(4線形式)是短板,那TA2022絕對是你的不二選擇。 70W @4Ω(0.015% THD+N ),最大達到不小於125W每聲道輸出。這麼大的功率已經不再可能用12V供電,所以是雙電源,可以使用最高正負36V的直流電源,另外額外需要一組5V 基準供電。保證了大幅度輸出和高品質音質。而且效率也保持在90% 左右。

TA2022的晶體封裝在大塊的厚銅基板上,保證良好導熱,實際使用,不需要很大的散熱器就可以工作。

TA2022實做圖片

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T類功放電路(TA2020篇)

TA2020-020芯片封裝類似TA2022,前者卻可以工作於單電源。功率較TA2024大一些,可達到20多瓦@4歐。

觀察2020的輸出可以發現和2024很相似,甚至可以認為2020是2024的增強版本,供電上限到了14.6V,功率達到了25W最大。另外,對於焊接新手來說,相對2024的貼片封裝,2020的SSIP封裝可以說是一個福音。

TA2020功放實做:

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