基于TL494的D类功放
MicroSound2022/06/26电子技术 IP:北京

最近心血来潮,DIY了一个基于TL494+IR2184+IRF530的Class-D类功放,由于是个人业余娱乐,制作过程乐趣第一,音质第二。

TL494芯片是一款PWM电源芯片,一般根据反馈电压控制脉宽来进行电压调节,我们把音频信号当作反馈信号输入来控制脉宽,然后通过驱动芯片来驱动半桥,进行低通滤波后就可以获得放大的音频信号。这里选取TL494是因为便宜,常用,容易获取。

驱动芯片我选取的是专用半桥驱动芯片IR2184,这个芯片大概3元左右,不算特别便宜,主要考虑半桥驱动上臂需要浮动电压驱动,采用专业半桥驱动芯片使电路简化,而且此芯片驱动电流在1.2A以上,驱动能力比较强。

开关管我采用的是IRF530,100V10A,栅极电荷26nc,比较容易驱动,开关频率是190K,没有采用更高频率主要考虑频率太高,怕驱动难以跟上。


第一步:绘制电路图

Schematic_tl494-class-d_2022-06-15.png

第二步:面包板搭建

微信图片_20220626120005.jpg

第三步:试听

202206152308.mp4 点击下载

视频我也发到B站上了,地址如下

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/video/BV1Q94y117oN

[修改于 2年4个月前 - 2022/08/02 21:11:51]

来自:电子信息 / 电子技术
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~~空空如也
虎哥
2年5个月前 IP:四川
905195

不尽让人想起当年用7805搭功放,放大声音总是很有吸引力的制作 sticker

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UICalc
2年5个月前 IP:浙江
905196

SINAD能到多少?可以用ADC做一下声学测量。

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MicroSound作者
2年5个月前 IP:北京
905198
引用虎哥发表于1楼的内容
不尽让人想起当年用7805搭功放,放大声音总是很有吸引力的制作

在调试过程中,声音可闻的变化,可以带来非常直观的感性反馈

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月下孤狼
2年5个月前 IP:广东
905199

我是从高中接触TL494,那会就是用它驱动高压包那样玩,大学的时候使用TL494的正常用法做开关电源。现在做功率电子有几年了吧,我想发表下我对这个芯片在国内外爱好者领域地位的一些看法。怎么说呢,如果是做开关电源,它目前依然是有自己的优势的,但是TL494做D类功率放大器是一个非常错误的使用方法,因为这些应用场景里面TL494只是作为一个用自然采样法(而且是有占空比失真的)PWM调制器,频率本身也不高而且有非线性。实际上,PWM调制器可以使用普通高速比较器比如LM311构建,你可以做成开环的自然采样法调制器,也可以做成自激振荡的∑-△调制器(实际上就搭一个张弛振荡器就好了)。你可以去看下HIP4081这个栅极驱动芯片的数据手册,使用它直接就能构建D 类功放,实际上就是把输出反馈回给输入;IR系列有一个叫IRS2092的IC,配合IRFB4212可以直接构造频率800K以上D类功率放大器。如果不追求功率(一般实际上3W就很大声音了),我个人建议使用一个LM311自激 + 三极管跟随器搭建D类功放,载波频率可以做到5M以上。


---------------------------------------------后话----------------------------


目前TL494搭建D类功率放大器制作错误的用法依然在流传,我上学那会我的电赛老师就要求我们用TL494 + HIP4081搭建功放,我不听他的,我只用HIP4081就构建了功放,效果比其他人多一个494的好得多~~不仅仅494搭建D功放是错误的用法,构造正弦波逆变器也不是非常好的做法,它就是一个闭环的开关电源芯片,不是一个高速的调制器。

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月下孤狼
2年5个月前 IP:广东
905200

LZ如果希望构造大功率的,超高频的D功率放大器,我还可以提供一个非商业化方案(废话,商业化在乎成本):

BOM清单:

TLV3501 超高速比较器(构造高性能调制器,支持到10M以上输出)

csd97396(2M 频率持续工作,30V 30A 集成功率模块)

如果更不差钱,还可以用LMG5200 (80V 10A 10M氮化镓半桥模块)

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虎哥
2年5个月前 IP:四川
905201
引用月下孤狼发表于5楼的内容
LZ如果希望构造大功率的,超高频的D功率放大器,我还可以提供一个非商业化方案(废话,商业化在乎成本)...

这是中波电台,要是能干到30M就可以搞搞短波功放了。

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MicroSound作者
2年5个月前 修改于 2年5个月前 IP:北京
905202
引用月下孤狼发表于4楼的内容
我是从高中接触TL494,那会就是用它驱动高压包那样玩,大学的时候使用TL494的正常用法做开关电源...

考虑过IRS2092,不过最近芯片荒,那帮炒作的把此芯片炒作到20多一片,有点小贵,现在失真应该不在TL494这里,这里调整占空比是线性的,对失真影响最大的在IR2184这里,这个驱动死区500ns还不能调整,IRS2092最大死区才105ns,下一步计划用IR2110驱动试试,这个死区10ns不能调整,我担心这么小的死区会共通,因为IR2110高低端是正相逻辑,还要再搞个反相器,我总想用最简化的电路,看来效果不易提



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量子隧道
2年5个月前 IP:广东
905206

这是开环功放。估计THD在1%以上。

可以考虑把输出信号反馈回去,与输入做差,将差值积分一下输入给功放。这是简单的sigma-delta抵消失真技术。商用D类功放上这种方法算标配了。

我有一阵对这玩意有兴趣,用此类技术在仿真器里搭了一个用74AC电路实现的,工作频率在5MHz,仿真出来还不错。自己比较懒,没动手实作。


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MicroSound作者
2年5个月前 IP:北京
905225
引用月下孤狼发表于4楼的内容
我是从高中接触TL494,那会就是用它驱动高压包那样玩,大学的时候使用TL494的正常用法做开关电源...

只用HIP4081咋搭建D类功放,没想出来啥结构,有电路图吗?

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月下孤狼
2年5个月前 IP:广东
905252
引用MicroSound发表于9楼的内容
只用HIP4081咋搭建D类功放,没想出来啥结构,有电路图吗?

条件:输入原始信号幅度较高,为了利用IC自带输入的迟滞特性,相当于把这些逻辑电平口当一个迟滞比较器输入口来用,然后把功率输出像类似IRS2092的方式通过积分环节反馈到输入上(与输入信号进行叠加),这个系统就会自激振荡起来的~其实这就是个∑-△ D功放。如果觉得这个方法不好,可以外部加一个LM311这样的高速比较器去做迟滞比较器。


你可以去看下,现在主流D类功放芯片很多都是闭环的∑-△型了,频率都不是固定的,2092就是一个典型的自激型。自激型不需要专门去构建一个三角波发生器,失真还更小。我说TL494有失真是因为,工作在开环模式,TL494不是一个理想三角波,NE555也不是,用这样的波形去做D功放失真是调制环节引入的。建议去查阅下∑-△型D功放相关资料,这是一种先进的调制方法,不仅仅D类功放在用,开关电源领域也有使用类似的方法。所以,不得不说什么TL494做D功放,NE555做D功放,本质都是用这些电源芯片,时钟芯片去产生一个不是非常三角的三角波(然而明明三角波发生器有更好的实现方式,用运算放大器就能搭,线性度高)。而∑-△型调制器不依赖什么高线性度三角波的,同样的芯片,你做成自激的,失真就小了~

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MicroSound作者
2年5个月前 IP:山东
905304
引用月下孤狼发表于10楼的内容
条件:输入原始信号幅度较高,为了利用IC自带输入的迟滞特性,相当于把这些逻辑电平口当一个迟滞比较器输...

感谢指引,我去尝试下

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WZB616
2年5个月前 IP:广东
905510

这种电路听全频一般,但可以用于低音炮功放绝对可以,很容易做超大功率

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WZB616
2年5个月前 IP:广东
905511

开环(无反馈)适合大功率低音炮功放,成本低廉,容易制作,用驱动芯片或隔离驱动变压器都可以,实际应用中感觉驱动芯片脆弱了点,MOS管一旦有问题的情况下驱动芯片也会坏,用隔离驱动变压器那是杠杠的。

闭环(有反馈)适合HIFI,音质没得说,对器件要求高,成本会高一点点,制作调试麻烦点

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WZB616
2年5个月前 IP:广东
905512

494 mod1.png 494 mod1a.png

看国外的TL494制作的



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WZB616
2年5个月前 IP:广东
905513

驱动芯片现在国产的也有不错选择,屹晶微电子的EG系列,大多数可以直接替代IR驱动芯片,性能还不错

驱动频率在500K左右大把,几毛钱一片


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WZB616
2年5个月前 修改于 2年5个月前 IP:广东
905514

最近我打算也制作一款超大功率的D类低音炮功放,也是用TL494,驱动用隔离驱动变压器,驱动电流够大,不用担心驱动能力不够,载波频率200K以内足够应付低音炮的工作音频频率范围20~300HZ,实际用100K足够了。

采样H桥4个IRFP260,用两个驱动变压器,单电源,工作电压160V,预计输出功率超过2000瓦4欧


电路在设计中..................................


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MicroSound作者
2年4个月前 IP:山东
905519

对于个人业余来说,制作过程乐趣第一,能在制作过程中学习些东西那是最佳,成本只要不是太高都能接受,个人制造一般来说就不是一个便宜的方案, sticker


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MicroSound作者
2年4个月前 IP:山东
905520
引用WZB616发表于15楼的内容
驱动芯片现在国产的也有不错选择,屹晶微电子的EG系列,大多数可以直接替代IR驱动芯片,性能还不错驱动...

有机会可以尝试下国产芯片

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WZB616
2年4个月前 修改于 2年4个月前 IP:广东
905525


你把你那个电路改成这样试试,就改494音频输入部分,利用494内置放大器缓冲并限幅一下,后面改不改无所谓


tl494 class d.jpg



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MicroSound作者
2年4个月前 修改于 2年4个月前 IP:山东
905528
引用WZB616发表于19楼的内容
你把你那个电路改成这样试试,就改494音频输入部分,利用494内置放大器缓冲并限幅一下,后面改不改无...

最近我想搞一个sigma-delta自激的试试,不过这两天出差,要出差回来后才能搞,在出差期间在恶补adc方面的知识,TL494的能搞出声,音质想提高有些难度

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WZB616
2年4个月前 修改于 2年4个月前 IP:广东
905549
引用MicroSound发表于20楼的内容
最近我想搞一个sigma-delta自激的试试,不过这两天出差,要出差回来后才能搞,在出差期间在恶补...

自激的很多,大致有两种,我全部玩过了,音质也非常不错,但做大功率就不容易了。给一款简单低成本的你参考一下,驱动芯片可以用EG2104,频率500K,音质不错的


AAA.jpg

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MicroSound作者
2年4个月前 修改于 2年3个月前 IP:北京
906441

经过一个周末的时间实验,基于Delta-Sigma原理的D类功放终于成功了,Delta-Sigma原理如下

2.png

电路图如下

Delta-Sigma Class-D.png

面包板搭建

微信图片_20220801232706.jpg

我制作了视频,大家可以感受一下效果哈

202208022155.mp4 点击下载

B站地址

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/video/BV1XG4y1e7vP/


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