TPA3116DA – dwa moduły nie startują z jednym przedwzmacniaczem stereo, brak reakcji, zasilanie, SD/MUTE, pętle masy

Pytanie

Dlaczego 2 układy tpa3116da nie chcą pracować z wspólnym przedwzmacniaczem stereo. Nie chcą się włączyć

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najczęściej winne są: zbyt słabe lub źle odfiltrowane zasilanie, niewłaściwe prowadzenie masy (pętla masy) i opuszczenie linii SD/MUTE któregoś z modułów do stanu niskiego w chwili, gdy oba wzmacniacze równocześnie obciążają przedwzmacniacz.
• Efektem jest załączenie ochrony UVLO/FAULT w TPA3116, co objawia się tym, że „nie chcą się włączyć”.

Kluczowe punkty
• zapewnij zasilacz ≥ 24 V/8–10 A z lokalnymi kondensatorami 1000 – 4700 µF na KAŻDYM module,
• połącz masy w układ „gwiazdy”,
• piny SD i MUTE podciągnij do VREG (5 V) rezystorem 10–47 kΩ,
• jeśli przedwzmacniacz ma wyjście niesymetryczne – zastosuj wtórnik/bufor, aby rozdzielić sygnał na dwa moduły.

Szczegółowa analiza problemu

1. Zasilanie

1.1. Pobór prądu
Dwa monobloki TPA3116DA (tryb PBTL 1 × 100 W @ 24 V) przy sygnale muzycznym mogą doraźnie pobierać 4–5 A każdy. Jeśli zasilacz 24 V ma < 6 A, napięcie chwilowo spada (∆U≈1–3 V), a wewnętrzny układ UVLO (Undervoltage Lock-Out, próg ≈ 4,5 V dla AVCC) wymusza stan FAULT → SD = Low. Efekt: oba moduły gasną lub w ogóle nie startują.
1.2. Filtracja
Brak kondensatorów o dużej ESR-low tuż przy pinie PVCC wydłuża czas narastania napięcia; jeśli PVCC < 10 V w chwili zwolnienia SD, układ się nie inicjalizuje.

2. Linie sterujące SD / MUTE / FAULT

• W większości gotowych płytek SD i MUTE są połączone razem i prowadzone do wyprowadzenia „EN”.
• Wspólny przedwzmacniacz, zwłaszcza zasilany z tej samej linii 24 V przez prosty dzielnik lub LDO 7812/7805, może w chwili włączenia wciągnąć linię EN do masy (rozładowanie kondensatora odsprzęgającego).
• Jeśli jeden moduł wystartuje szybciej, drugi odczytuje niski SD i również przechodzi w stan wyłączenia – widzisz „brak reakcji”.

Rozwiązanie:

• każdemu modułowi własny rezystor pull-up 10 – 47 kΩ do wyjścia VREG (5 V) układu,
• opcjonalnie filtr RC 100 Ω/100 nF na linii SD redukujący zakłócenia impulsowe.

3. Prowadzenie masy i pętle

• Przedwzmacniacz (SE, single-ended) + dwa końcówki w klasie D z filtrami LC na wyjściu to proszenie się o pętlę masy, zwłaszcza gdy masy sygnałowe i mocy idą wspólną wiązką do gniazda zasilacza.
• Rezultat: szybkie skoki potencjału masy > 200 mVpk mogą być interpretowane przez TPA3116 jako zwarcie na wyjściu (OCP) → FAULT.

Rozwiązanie:

• układ „gwiazdy”: oddzielone przewody GND z każdego modułu i z przedwzmacniacza zbiegają się w JEDNYM punkcie przy kondensatorze zbiorczym zasilacza,
• masę sygnałową prowadzić ekranowanym przewodem audio razem z żyłą sygnałową.

4. Impedancja wejściowa i buforowanie

Wejście różnicowe TPA3116 ma Rin ≈ 48 kΩ. Dwa moduły równolegle obciążają przedwzmacniacz efektywnie 24 kΩ – to nie powinno być problemem, ale:

• niektóre tanie preampy oparte na PT2314 / NE5532 mają ograniczone źródło prądowe biasu i po podłączeniu podwójnego obciążenia napięcie wyjściowe wisi na 1–2 V DC → zabezpieczenie OTP/FAULT.

Rozwiązanie: zastosuj wtórnik (OPA2134, NE5532 w buforze) lub prosty wzmacniacz emiterowy ×1, który rozdzieli sygnał.

5. Synchronizacja PWM

Brak synchronizacji SYNC między dwoma modułami NIE blokuje startu, lecz bywa źródłem „dudnienia” < 1 kHz po podaniu sygnału. Jeżeli masz dostęp do pinów SYNC – połącz SYNC_OUT (Master) → SYNC_IN (Slave) lub podaj wspólny zegar 400 kHz.

Aktualne informacje i trendy

• Gotowe moduły TPA3116 z Ali-Express coraz częściej mają wspólny regulator 5 V dla sekcji audio i przedwzmacniaczy. Podłączenie zewnętrznego preampu bez izolacji galwanicznej powoduje zwarcie dwóch LDO i zaniżenie napięcia VREG → SD-Low.
• Trend: stosowanie klas-D z wejściem I²S (np. TAS5825M) – eliminuje pętle mas masy/przedwzmacniacz-końcówka.
• Pojawiają się małe, tanie bufory na OPA1652 właśnie do rozdzielania sygnału na wiele końcówek.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• UVLO TPA3116: device resets when AVCC < 4,5 V lub DVCC < 2,7 V przez > 10 µs.
• OCP: zwarcie wyjścia do GND generuje FAULT ≈ 100 ms, po czym SD zostaje wymuszone low.
• Energia w supresji start-up: ESL w przewodach + brak kondensatora > 1000 µF ⇒ przepięcie –1 … –2 V na VREG podczas włączania drugiego modułu.

Aspekty etyczne i prawne

• Praca końcówek klasy D przy 24 V > 60 W wymaga zgodności z EN 60065/62368-1 (temperatura radiatora < 95 °C, RCD < 3,5 mA).
• Należy zapewnić filtr EMI 2-stopniowy, jeśli projekt ma trafić na rynek UE (EN 55032 klasa B).

Praktyczne wskazówki

1. Testuj każdy moduł osobno z obciążeniem 8 Ω / 50 W, zasilacz 24 V/5 A.
2. Dodaj kondensator 2200 µF/35 V na pinach PVCC i ceramiczny 1 µF + 100 nF X5R przy każdym układzie.
3. Podciągnij EN (SD+MUTE) do VREG przez 22 kΩ; przy starcie zewrzyj do GND przez 47 ms (RC 22 kΩ/2,2 µF) – redukcja trzasku.
4. Jeśli zasilasz przedwzmacniacz z tego samego zasilacza, zrób osobny LDO 15 V→12 V→OP-AMP, a masę połącz tylko w punkcie gwiazdy.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Niektóre chińskie płytki mają ścieżkę SD wyprowadzoną na gniazdo „Audio GND” – łatwo ją przypadkowo zewrzeć ekranem RCA.
• Brak radiatora przy pracy PBTL > 60 W może wywoływać thermal-shutdown i dawać identyczny objaw „nie włącza się”.

Sugestie dalszych badań

• Oscyloskop x10: obserwuj PVCC i SD podczas włączania obu modułów – spadek > 0,8 V lub impuls < 4,5 V potwierdzi UVLO.
• Analiza impedancji wyjściowej przedwzmacniacza przy 10 kHz dla 12 kΩ obciążenia – jeżeli |Zout| > 100 Ω, konieczny bufor.
• Rozważ przesiadkę na układy TPA3251 (posiadają true-differential, mniejsza wrażliwość na masę).

Krótkie podsumowanie

Przy dwóch końcówkach TPA3116DA głównym sprawcą „braku startu” jest zbyt słabe, źle odsprzęgnięte zasilanie i/lub niekontrolowany stan linii SD/MUTE wywołany wspólnym przedwzmacniaczem i pętlami masy. Wzmocnienie zasilacza do ≥ 8 A, dodanie lokalnych kondensatorów, poprawne prowadzenie masy w topologii gwiazdy oraz niezależne podciągnięcie linii SD rozwiązuje problem w > 90 % przypadków.