Stefan Dreyer TAS AMP 600. Aufbauanleitung und Beschreibung des Moduls Rev2 Vorläufige Version Stand

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1 2015 Stefan Dreyer TAS AMP 600 Aufbauanleitung und Beschreibung des Moduls Rev2 Vorläufige Version Stand

2 Inhalt 1. Technische Daten und Kurzbeschreibung Kurzbeschreibung Technische Daten Nachbau Nachbau der TASAMP Platine Bestückungsvarianten Variante mit Lüftersteuerung Variante ohne Lüftersteuerung Netzteil Erste Inbetriebnahme Betrieb des TASAMP Interner Aufbau des TASAMP Betrieb BOM und Schaltpläne... 10

3 1. Technische Daten und Kurzbeschreibung 1.1. Kurzbeschreibung Beim TAS AMP 600 handelt es sich um einen leistungsstarken HiFi-Class-D-Verstärker mit bis zu 2x 300W Ausgangsleistung, der mit einer Spannung von 25V bis 50V versorgt werden kann. Eine hohe Effizienz und ein niedrige Verzerrungen (THD+N) zeichnen diesen Verstärker aus. Integriert sind ein Überlastschutz, Übertemperaturabschaltung und wahlweise eine temperaturgesteuerte Lüfterregelung. Aufgrund der internen Plopp-Unterdrückung ist kein Relais am Ausgang notwendig Technische Daten Class D Amp mit TAS5630B 2x 10% THD+N 2x <0.5 THD+N Dynamic Range >127dB THD+N < 1W Überlast- und Temperaturschutz Effizienz >88% Plopp-freies Aufstarten

4 2. Nachbau Das Projekt wird größtenteils mit SMD Bauteilen in 0603 (passive Bauteile) oder 0805 realisiert, die ICs sind teilweise in kleinen SMD Gehäuse. Aufgrund der Anzahl an Bauteilen ist der Aufbau eher für fortgeschrittene Anfänger im Umgang mit dem Lötkolben geeignet. Für Arbeiten an elektronischen Schaltungen sind gewisse Grundkenntnisse erforderlich, damit eine Schaltung ohne Gefahr nachgebaut werden kann. Bei diesem Projekt treten nur bis 50V, sodass der Aufbau als ungefährlich einzustufen ist. Beim Anschluss des Trafos oder des Netzteils wird am 230V-Netz gearbeitet. Spannungen in diesem Bereich sind lebensgefährlich! Wer also keine Ahnung hat was er tut oder sich nicht sicher ist, Finger weg und sich von einem Fachmann helfen lassen! Auch ist bei der Wahl der Materialen (Schalter, Stecker, etc.) darauf zu achten, dass diese für 230V geeignet sind, das betrifft besonders die Isolation. Außerdem sollte primärseitig eine Sicherung eingebaut werden. Wird die Schaltung in ein Metallgehäuse gebaut, muss das Gehäuse geerdet werden (Schutzleiter)! Es sind die aktuellen VDI / VDE Richtlinien zu beachten! Darüber hinaus soll darauf hingewiesen werden, dass Haftungsansprüche gegen den Autor, welche sich auf Schäden materieller oder ideeller Art beziehen, die durch die Nutzung oder Nichtnutzung der dargebotenen Informationen bzw. durch die Nutzung fehlerhafter und unvollständiger Informationen verursacht wurden, grundsätzlich ausgeschlossen sind, sofern seitens des Autors kein nachweislich vorsätzliches oder grob fahrlässiges Verschulden vorliegt. Ich möchte auch darauf hinweisen, dass die kommerzielle Nutzung dieses Projekts untersagt ist. Bei Fragen jeglicher Art schreibt mir gerne eine an: Ich empfehle Lötspitzen von ca. 0,8mm Dicke und eine Löttemperatur von 330 C bis 350 C, dünnes Lötzinn von 0,5mm bis 0,8mm ist am besten geeignet. Es ist grundsätzlich auf kurze Lötzeiten zu achten, damit man Platine und Bauteile nicht "kaputtbrät". Für Pads, die mit der Massefläche verbunden sind, kann ruhig eine dickere Spitze und eine höhere Temperatur benutzt werden.

5 2.1. Nachbau der TASAMP Platine Folgt in Kürze. Abbildung 1 Unbestückte Platine (Rev0) 2.2. Bestückungsvarianten Es sind zwei Bestückungsvarianten möglich, entweder mit oder ohne der temperaturgesteuerten Lüftersteuerung. Für den normalen Wohnzimmergebrauch ist die passive Kühlung mehr als ausreichend, sodass die aktive Kühlung mit Lüfter nur für Anwendungen gefordert ist, wo dauerhaft sehr hohe Leistungen benötigt wird Variante mit Lüftersteuerung Hierbei werden alle Bauteile entsprechend der Stückliste (BOM) bestückt Variante ohne Lüftersteuerung Folgende Bauteile können entfallen: Variante ohne Unbestückt Lüftersteuerung Widerstände R50, R51, R52, R53, R54

6 Kondensatoren C86, C88, C89, C90, C91, C92, C93 ICs IC8, IC10 Tabelle Netzteil Für den Betrieb ist ledig eine Versorgungspannung notwendig, diese darf im Bereich von 25V bis 50V liegen. Die 50V sind als absolute Obergrenze anzusehen, ab 52V kann der Verstärker Schaden nehmen! Das Netzteil sollte je nach gewünschter Dauerausgangsleistung ausgelegt werden. So reichen für den Wohnzimmergebrauch Netzteile mit einer Ausgangsleitung von ca. 150W bis 200W aus, für höhere Dauerleistung sollte das Netzteil 500W oder mehr bei 48V bis 50V liefern. Für den Fall, dass ein geregeltes Netzteil zum Einsatz kommt (z.b. ein Schaltnetzteil) so stellt man dieses am besten auf ca. 48V bis 50V Ausganggspannung ein. Für ungeregelte Netzteile mit Trafo ist zu beachten, dass sich nach der Gleichrichtung eine um den Faktor 1,4142 höhere Gleichspannung also die Trafonennspannung ergibt. Daher darf der Trafo nur max. 35V Ausgangsspannung liefern: V V 2.4. Erste Inbetriebnahme 2 35V 2 49, Supply Trafo 5 Die Versorgungsspannung wird an die PADs X1 und X2 laut Tabelle 2 angeschlossen. Die Eingänge sind für den ersten Test offen zu lassen! Hinweis: Die Schaltung ist nicht verpolgeschützt! Pad Versorgung X 1 Spannung +25V +50V X 2 GND Spannung +25V +50V Tabelle 2 Ist die Spannung korrekt angeschlossen, so sollten sich auf der Platine folgende Spannungen messen lassen (mit Bezug zu GND): Name Art Wert Messpunkt +15V Hilfsversorgung 15,0V TP1 +12V Analoge Versorgung 12,0V TP2 Amp +3,3V Digitale Versorgung Controller 3,3V TP3 Tabelle 3 Die grüne LED beginnt nun zu blinken. Nach ca. 4 Sekunden sollte die LED dauerhaft grün leuchten, der Verstärker ist nun betriebsbereit. Die Versorgung kann nun wieder abgeschaltet werden. V

7 3. Betrieb des TASAMP 3.1. Interner Aufbau des TASAMP In Abbildung 2 ist der prinzipielle Aufbau des TAS Amp dargestellt. Zentrales Element stellt der TAS5630B dar, hier ein ClassD Verstärkerchip von Texas Instruments. Die Audiosignale werden über Cinchbuchsen in den Verstärker geführt, der Operationsverstärker wandelt dieses Signal in ein differentielles Signal, welches anschließend in den TAS5630B geführt wird. Die Schaltung rund um den OPA1632 arbeitet als Hochpassund Tiefpassfilter, sodass nur Signale aus dem Audioband an den eigentlichen Verstärker weitergegeben werden. Der TAS5630B setzt nun intern das analoge Audiosignal in ein PWM Signal um, das wiederrum die beiden internen H-Brücken ansteuert. Aufgrund der Brückenschaltung und der integrierten internen Rückkopplung werden ein hoher PSRR sowie ein geringer Klirrfaktor erreicht. Nachgeschaltet ist für jeden Kanal ein Tiefpassfilter (LC-Filter), das die Schaltflanken der H-Brücken herausfiltert. Abbildung 2 Da der TAS5630B im Brückenbetrieb arbeitet, ist nur eine Versorgungsspannung von 50V notwendig. Die Hilfsspannung von 12V versorgt die Operationsverstärker sowie den Analognach-PWM-Umsetzer. Es ist zu beachten, dass die Ausgänge (X3/X4 und X5/X6) ein differentielles Signal ausgeben, das eine Offsetspannung von 25V (V Supply / 2) besitzt. Das bedeutet konkret, dass keiner Ausgänge mit GND verbunden werden darf, die ist v.a. dann zu beachten wenn Messung mit dem Oszilloskop durchgeführt werden sollen. Ein Mikrocontroller auf dem Board überwacht den Verstärker und schaltet ihn bei Übertemperatur ab, so steuert den Lüfter an insofern diese Option bestückt ist. Zudem wird die Eingangsspannung überwacht, ist diese zu hoch oder zu niedrig wird der Verstärker ebenfalls abgeschaltet.

8 3.2. Betrieb Nachdem der Verstärker wie in Kapitel 2.4 beschieben auf Funktion geprüft wurde, kann dieser nun verwendet werden. Wichtiger Hinweis: Es ist zu beachten, dass während dem Betrieb die Signale am Eingang nicht ein- oder ausgesteckt werden dürfen. Dies kann dazu führen, dass die interne Regelschleife im Chip gestört wird. Dies führt einer Zerstörung des Verstärkerchips! Der Verstärker ist mit einer internen Plopp-Unterdrückung ausgestattet, sodass kein externes Relais notwendig ist. Während des Betriebs können folgende Zustände auftreten, die durch die LEDs signalisiert werden: LEDs Bedeutung Grüne LED leuchtet Normaler Betrieb Grüne LED blinkt Verzögerung beim normalen Aufstarten Grüne und rote LED blinken Chip nähert sich max. abwechselnd erlaubter Betriebstemperatur Rote LED blinkt Spannung zu niedrig oder zu hohe Chiptemperatur Rote LED leuchtet Fehler im Chip Tabelle 4

9 3.3. Messungen

10 4. BOM und Schaltpläne

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