TPA3116D2 – dwa moduły nie startują z jednym przedwzmacniaczem, brak wspólnego uruchamiania

Pytanie

Dlaczego 2 układy tpa3116da nie chcą pracować z wspólnym przedwzmacniaczem stereo. Nie chcą się włączyć ale każdy włącza się gdy drugi jest odłączony

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najczęściej oba TPA3116D2 blokują się, bo przy ich równoczesnym rozruchu spada napięcie zasilania (UVLO) lub piny SD/MUTE są wzajemnie „ściągane” do stanu niskiego przez wspólną masę/podciągnięcie.
• Każdy moduł uruchamia się samodzielnie, bo wtedy ani linia zasilania, ani linie logiczne nie są przeciążone.

Szczegółowa analiza problemu

1. Zasilanie
   • Dwa TPA3116D2 w konfiguracji 2 × 50 W potrafią pobierać łącznie 6-8 A (prąd rozruchowy >10 A).
   • Przy wspólnym starcie prąd ładowania kondensatorów filtrujących >1000 µF/osobno powoduje chwilowy zanik VCC do ≈18-20 V. Układ wykrywa UVLO (typ. 4,5 V dla DVDD, 7…8 V dla PVCC) → FAULT.
   • Typowe zasilacze impulsowe 24 V/5 A nie mają zapasu i ich pętla regulacji „przysiada”.

2. Linia SD (Shutdown) / MUTE
   • Na gotowych płytkach oba piny są podciągane do VCC rezystorami 47-100 kΩ.
   • Gdy dwa moduły pracują równolegle, rezystancja dzielnika zmniejsza się o połowę → większy prąd startowy, spadek napięcia na słabo filtrowanej linii sterującej → oba wzmacniacze przechodzą w FAULT.

3. Sygnał z przedwzmacniacza
   • Równoległe obciążenie dwóch wejść 20 kΩ tworzy efektywnie 10 kΩ. Jeśli przedwzmacniacz ma impedancję wyjściową ≳1 kΩ (typowe pasywne lub lampowe), poziom i kształt sygnału podczas startu potrafią ulec zniekształceniu, wywołując przerzut pinu MUTE (niektóre moduły zwierają wejście z pinem MUTE).

4. Masa i pętle GND
   • Wspólne punkty GND sygnał–moc często nie są prowadzone w topologii „gwiazdy”. Zanik VCC = przepływ dużych prądów powrotnych → wzrost potencjału masy sygnałowej o setki mV → układ interpretuje to jako zwarcie wyjścia do masy (zabezpieczenie OC/OT) i wyłącza się.

5. EMI podczas rozruchu
   • „Klejenie” HF-PWM dwóch końcówek bez synchronizacji taktów (TPA3116 nie ma pinu master/slave) powoduje impulsy do 400 kHz na zasilaniu; przy słabym filtrze LC >100 mVpp na VCC może ściągnąć BTL_– do GND → FAULT.

Aktualne informacje i trendy

• W nowych aplikacjach TPA3116/TAS5614 stosuje się „soft-start MOSFET” (Ti app note SLOA266, 2023 r.) – łagodny ramp-up 50 ms eliminuje UVLO.
• Moduły klasy D najnowszej generacji (TAS5825M, MA12070) mają wbudowaną synchronizację taktów oraz I²C-kontrolowane piny MUTE, co rozwiązuje problem.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Próg FAULT układu: PVCC < 7 V lub ΔVCC/dt > 1,5 V/µs przy starcie.
• Impedancja wejściowa: typ. 20 kΩ ± 30 %. Dwa moduły → 10 kΩ.
• Prąd ładowania: I ≈ C·dV/dt. Dla 2 × 2200 µF i dV=24 V w 5 ms: ok. 2 A tylko na kondensatory.

Aspekty etyczne i prawne

• Klasa D emituje szerokopasmowe EMI; w urządzeniach komercyjnych wymagane są filtry LC oraz certyfikacja CE/EMC.
• Nieprawidłowe uziemienie może doprowadzić do porażenia przy dotyku RCA (pływające masy).

Praktyczne wskazówki

1. Zasilanie
   • Zasilacz 24 V / 10 A (peak 15 A) lub dwa osobne 24 V / 5 A.
   • Soft-start: MOSFET P-channel + RC 100 kΩ/100 nF w bramce.
   • 2 × 2200-4700 µF/35 V blisko każdego modułu + 0,1 µF ceramika.

2. SD/MUTE
   • Oddzielne rezystory pull-up 10 kΩ do VCC każdego mod./ lub bufor np. 74HC125.
   • Test: podnieś oba piny do 3,3 V ze stabilizatora LDO zamiast do VCC.

3. Sygnał audio
   • Wtórniki op-amp (OPA1652, NE5532) na każdym kanale → Zout < 100 Ω.
   • Jeśli przedwzmacniacz pasywny – dodać rezystory 2,2 kΩ szeregowo z każdym wejściem TPA.

4. Masa
   • Gwiazda: punkt wspólny przy kondensatorach elektrolitycznych zasilacza.
   • Osobny przewód GND (≥1,5 mm²) dla mocy; cienki ekranowany dla sygnału.

5. EMI
   • Dławik 10 µH + 470 nF na każdej gałęzi VCC modułu.
   • Synchronizacja PWM: zwarcie OSC_IO między układami (jeśli wystawiony na module) lub różnica >25 kHz (nieco inny rezonator RC).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Niektóre tanie moduły TPA3116 mają wspólny rezystor pull-up 100 kΩ dla obu wejść – wymaga przecięcia ścieżki.
• Jeśli preamp jest lampowy, różnice potencjałów mogą przekraczać ±0,5 V – konieczna izolacja galwaniczna (trafko 1 : 1).

Sugestie dalszych badań

• Porównać zachowanie z różnymi kondensatorami wejściowymi (1 µF vs 2,2 µF) – wpływ prądu ładowania na MUTE.
• Użyć oscyloskopu z sondą prądową do pomiaru I-inrush i weryfikacji progu UVLO.
• Przetestować synchronizację PWM przy wspólnym taktowaniu 400 kHz (TI app note SLOS708E).

Krótkie podsumowanie

Niewystarczająca rezerwa prądowa i błędnie prowadzone linie SD/MUTE powodują, że równoczesny rozruch dwóch TPA3116D2 wywołuje zabezpieczenie UVLO/FAULT. Zastosowanie mocniejszego lub rozdzielonego zasilacza, soft-startu, osobnych rezystorów pull-up dla SD/MUTE oraz buforowania sygnału z przedwzmacniacza rozwiązuje problem w > 90 % przypadków.