Усилитель класса D 2 × 50 Вт на TPA3244, который описывается в статье с выходной мощностью 50вт на сопротивление нагрузки 8 ом. Усилитель собран на микросхеме Texas Instruments TPA3244. Использование микросхемы TPA3244 обеспечивает высокую эффективность при значительной выходной мощности.

Начиная с выпуска популярных микросхем LM3886 / LM3875, Texas Instruments параллельно разрабатывает линейку «цифровых» усилителей серии TPA32xx. Описанный усилитель собран на микросхеме TPA3244, содержащей четыре конфигурируемых канала усилителя мощности, с общими схемами коммутации, отключения звука и защиты, которые сконфигурированы как два усилителя мощности в системе BTL. Усилитель может использоваться в многоканальных системах усиления, например, в домашних кинотеатрах, в автомобильных установках с питанием от 24В. Принципиальная схема усилителя показана на рисунке.

Микросхема TPA3244 работает в соответствии с указаниями в технической документации. Он был включен как двухканальный в топологии BTL (мостовой усилитель). Каналы отмечены буквами «А» и «В». Выходной сигнал подается на фильтр нижних частот с использованием дросселей L1 ... L4 и конденсаторов C1 ... C4, C7 ... C10 перед подключением к выходным клеммам OUTA / OUTB. Выбор фильтрующих элементов имеет решающее значение из-за высокой интенсивности выходного тока и импульсного характера работы.

В усилителе используются катушки на сердечниках Laird MGV-1207 и металлизированные полипропиленовые конденсаторы MKP Epcos, что сводит к минимуму потери и позволяет поддерживать очень хорошее качество сигнала. Выходной фильтр и конденсаторы связи выбираются произвольно для работы с нагрузками в диапазоне 6 ... 8 ом. Как и в любой импульсной цепи, и особенно в схеме, где переключаются большие мощности, особое внимание требуется при проектировании источника питания и соответствующей фильтрации напряжения, которые в модели представлены конденсаторами C17 ... C20, расположенными непосредственно на плате с микросхемой U1. Кроме того, конденсаторы CE1 и CE2 общей емкостью 4,4мФ с низким сопротивлением ESR составляют локальный энергетический буфер.

Для платы требуется внешний источник питания 18 ... 30В, подключенный к разъему PWR, с током, подходящим для нагрузки. Прототип питался от 30В. Он выдавал мощность 2 × 50 Вт на нагрузку 8 ом с искажениями THD + N ниже 1%. Эффективность схемы достигает 90%. Типичный импульсный источник питания 24 ... 28В с ограничением тока, минимальной мощностью 150 Вт или типовой мостовой выпрямитель на быстрых диодах с фильтрующим конденсатором емкостью не менее 22мФ, питаемая от тороидального трансформатора 24В, может использоваться для питания.

Для обеспечения напряжения питания 12В в схеме использовался стабилизатор U2 типа LM317HV. Резистор R5 ограничивает потери в U2. Напряжение +12В также подается на стабилизатор 3,3В со стабилитроном DZ, обеспечивающим питание микросхемы U3, то есть генератора нулевого сигнала типа MCP100T. Диод PWL сигнализирует о включении блока питания. Конденсаторы C24 ... C30 работают во внутренних фильтрах цепей питания микросхемы U1. Конденсаторы C13 ... C16 являются элементами цепей поляризации полумостовых силовых транзисторов. Входной сигнал подается на разъемы INA и INB. Сигнал подается на микросхему U1 через конденсаторы CE9 ... CE12 разделяющие постоянную составляющую, а элементы RC, состоящие из резисторов R12 ... R15 и конденсаторов C31 ... C34, фильтруют высокочастотные помехи.

Входной аудио сигнал должен быть симметричным. Если сигнал асимметричен, возможно использовать балансировщик на микросхеме SSM2142 или фазоинвертор, например, на основе NE5532. Сигналы состояния микросхемы U1 доступны на разъеме ERR: CLI - перегрузка и перегрев, FLT - аварийное отключение SHDN. Выходы имеют тип открытого стока и могут питаться напряжением 3,3В. Из-за большой мощности микросхема U1 имеет термопрокладку, припаянную к слою печатной платы.

При тяжелых условиях работы стоит оснастить TPA3244 дополнительным радиатором, прикрепленным сверху винтами M3 на двухсторонней самоклеящейся термопленкой. Следует обратить внимание на высоту элементов в непосредственной близости от микросхемы U1, чтобы предотвратить короткие замыкания с радиатором. В случае тяжелой работы или высокой температуры окружающей среды, возможно применить охлаждение с помощью вентилятора. Усилитель монтируется на двухсторонней печатной плате, расположение элементов показано на рисунке.

Ввод в эксплуатацию лучше всего проводить с использованием лабораторного источника питания с ограничением тока при пониженном напряжении питания, например, до 15В, с проверкой работы каждого канала.