TPA3116D2: усилитель класса D, мощность и чем заменить

Что это за усилитель

TPA3116D2 — двухканальный усилитель класса D с подавлением помех радиоприёму, рассчитанный на питание от 4,5 до 26 В и на два канала по 50 Вт на нагрузке 4 Ом при максимальном питании. В реальных модулях мощность обычно ниже, потому что упирается в питание и в радиатор.

Класс D означает ключевой режим: выходные каскады почти всё время либо открыты, либо закрыты, и теряют на нагрев гораздо меньше, чем линейный усилитель. Отсюда КПД выше 90 % и возможность обойтись небольшим радиатором.

У микросхемы есть встроенные защиты: от перегрузки по току, от короткого замыкания, от перегрева, от пониженного и повышенного питания, а также детектор постоянного тока на выходе, и обо всех срабатываниях она сообщает выводом ошибки.

Семейство TPA3116/3118/3130

• TPA3116D2: питание до 26 В, около 2×50 Вт на 4 Ом — самый мощный из трёх.
• TPA3118D2: питание до 26 В, около 2×30 Вт на 8 Ом — вариант с меньшим нагревом на той же плате.
• TPA3130D2: питание до 15 В, около 2×15 Вт на 8 Ом — младший, под низковольтное питание.
• Все три — одна архитектура, но разные пределы по питанию и мощности; по выводам близки, но корпуса и тепловые площадки отличаются.

Мост и моно (PBTL)

Два канала можно соединить в один мостовой (PBTL), и тогда вся мощность уходит в одну нагрузку — это стандартный способ получить больше ватт на один динамик или на сабвуфер.

Микросхема поддерживает и стерео с двумя независимыми каналами, и моно с одним мостом, а также синхронизацию нескольких корпусов по частоте, чтобы они не бились друг с другом.

Входы у неё и дифференциальные, и несимметричные, поэтому подключать её можно и к балансному источнику, и к обычному линейному выходу.

Чем заменить

Внутри семейства ближайшая замена — та же микросхема другой мощности: TPA3118D2 вместо TPA3116D2, если плата рассчитана на такое же питание, или TPA3130D2 под низковольтную схему. При этом обязательно сверяют предельное напряжение питания, иначе младшую микросхему можно сжечь.

Из других производителей по функции подходит PAM8610 — двухканальный усилитель класса D примерно на 2×10 Вт, который часто стоит в дешёвых модулях. Это не прямой аналог ни по плате, ни по мощности, но под небольшую колонку годится.

Если нужна заметно большая мощность, смотрят в сторону драйверов с внешними транзисторами, например IRS2092, — там выходной каскад вынесен наружу, и мощность ограничена транзисторами и питанием, а не самой микросхемой.

Характеристики

• Питание TPA3116D2: 4,5…26 В; выход до 2×50 Вт на 4 Ом при максимальном питании.
• КПД выше 90 %, частота переключения до 1,2 МГц, работа без выходного фильтра.
• Режимы: стерео, моно PBTL, синхронизация нескольких корпусов, дифференциальные и несимметричные входы.
• Защиты: по току, по короткому замыканию, по температуре, по питанию, детектор постоянного тока на выходе.
• Корпус 32 вывода HTSSOP, варианты с тепловой площадкой вверх и вниз.

Частые вопросы

• Чем TPA3116D2 отличается от TPA3118D2 — в основном предельной мощностью: у 3116 до 2×50 Вт на 4 Ом, у 3118 до 2×30 Вт на 8 Ом.
• Можно ли поставить TPA3118D2 вместо TPA3116D2 — при совпадающем питании и посадочном месте обычно да, но мощность и тепловыделение будут другими.
• Что такое PBTL — мостовое моно, когда оба канала соединяют в один ради большей мощности на одну нагрузку.
• Чем заменить на меньшую мощность — PAM8610 на 2×10 Вт, но это не прямой аналог по плате.
• Что ставить, если нужно больше мощности — драйвер с внешними транзисторами, например IRS2092.