OEP30W D类音频功率放大器简单测试
简介
OPE30WD类音频功率放大模块是集成了OEP30W IC芯片的模块。这么小的模块可以输出30W的音频功率着实令人惊奇。
除此之外,还有令人不解的是,通过简单的网络搜索,该芯片的数据手册(DATASHEET)居然找不到,所能够找到的就是该芯片已经成型的OEM模块。
OPE30W D类音频功率放大模块
今日在淘宝上订购了该音频功率放大模块,主要用于改造声音信标中的音频功率放大,原来使用是BTL输出的L2726音频功放,在工作时,功放发热厉害。需要借助于信标外部金属壳来完成散热。相应的测试参见下文:
- 声音信标长啥样子?
1. OEP30W模块外部引脚定义
下面是OEP30W外部引脚定义:
OEP30W音频功放模块引脚功能定义
2. OEP30W模块规格
下标给出了OEP30W的主要技术参数指标。
功放的规格
由于购买到的OEP30W模块的引脚采用7PIN,100mil的插针引脚,在实验之前需要将外部的插针焊接在模块上。这样便于使用面包板进行测试器静态参数。
焊接引脚插针
3. 模块使用注意事项
下面是在模块销售淘宝网站给出的模块使用注意事项:
- 功放板供电后,接喇叭的2个焊盘之间的直流电压0V,喇叭焊盘与GND之间直流电压为电源电压一半。
- 选用4欧喇叭,电源电压不能超过16V,否则芯片发热过高容易损坏功放。选用8欧喇叭,电源电压不能超过24V,否则电压过高击穿功放芯片。
- 功放板通电后,手不能触碰板上元器件引脚,因为人体干扰信号干扰数字功放的时序,导致损坏芯片,人体带静电——强高压会出现击穿损坏芯片,人体静电的危害务必要知道。
- 电源电压要稳定,尽量采用开关电源与电池供电。电源不能超过板子工作电压,否则烧坏芯片,数字功放特娇气,不比模拟功放,工作方式完全不一样。
- 喇叭接线尽量用音响线控制在3米以内,线太长负载的电感量增大并产生自感电压过高击穿功放芯片,长线接喇叭建议考虑加二极管(IN5819)实现对自感电压的释放保护芯片。
- 8欧姆喇叭基本无需加散热片,小于8欧姆喇叭,如果芯片温度高于60度,因立即停止工作,加散热片扇热,否则温度升高会立即烧掉芯片。
功能实验测试
1. 实验的电路板
将焊接好的OEP30W模块置于面包板上,将对应的VCC,GND连接12V工作电源。
使用音频信号发生器作为 模块的音频激励信号。
测试电路板
2. 上电静态测试
(1)输出电压:
- VCC:11.80V
- SP+: 5.80V
- SP- :5.81V
- CS: 9.15V
将CS接地,输出的波形就是0了。静态工作电流大约10mA。
CS=0V时模块的SP+,SP-的输出
(2)输出波形:
将CS悬空,此时SP+,SP-的输出如下图所示:
没有输入信号时SP+,SP-的波形
(3)加入测试信号
在IN+加入正弦波信号,频率:1.057kHz,幅度(交流有效值)0.1V。
输入音频测试信号
在IN+加入信号输出信号
2. 加入扬声器
(1)扬声器负载:
在模块SP+,SP-两个引脚加入负载扬声器,组口4Ω。在没有接入音频信号之前,模块工作电流大约为10mA。
负载扬声器,阻抗4Ω
(2)高频辐射干扰:
评估D类扬声器所产生的高频谐波对于外部的干扰,使用DSA815频谱仪外加高频发达接收头,测试在扬声器周围的电磁场的频谱。
下面是音频功放没有开启之前所接受到的射频频谱。其中在高频段是一些北京地区的调频广播的的频谱。
在功放没有开启之前的频谱
将音频功放开启之后,对应的频谱出现了改变,如下图所示。可以看到干扰一直延伸到广播频段。
在功放开启之后的频谱
为了看清前面的频谱的细节,使用DSA815测量0~5MHz之间的空间电磁场的频谱。下面是在OEP30W没有工作时,空间电磁场的背景频谱。
低频部分的空间电磁场,在OEP30W没有工作之前
OEP30W加电之后,对应的空间电磁场的频谱如下图所示。其中清晰的看出,空间的谐波干扰主要来自于OEP30W的PWM的工作谐波频谱。
低频部分的空间电磁场,在OEP30W工作之后
为了消除D类功放对于外部射频干扰,使用磁珠连接在扬声器的引线上。下图的左边是在扬声器的外部引线上增加了一对磁珠。
滤除射频信号的磁珠
测量空间电磁干扰,如下图所示,其中在50MHz以上的电磁干扰明显降低了。
增加了磁珠滤波之后的频谱
3. 加入音频信号
将信号源信号引入OPE30W的IN+管脚之后,扬声器突然出现振荡信号。该信号与输入的音频信号无关。如果将扬声器撤离,OEP30W的输出则是正常的信号,如前面所测量的结果。
将信号源输入IN-管脚,模块输出没有响应。
直接将信号源引入IN-引起的输出振荡
在输入端串接10k欧姆的电阻便可以消除振荡的情况发生。
在IN+输入串接10k电阻
接入串接电阻之后,OEP30W放大倍数降低了。
- 输入信号: 0.538Vrms
- 功放输出:2.63Vrms
放大倍数约为:4.88倍。
在输入端串联10k电阻之后的输出波形
总结
- OEP30W的基本工作配置: VCC=+12V,GND= 0V,CS悬空;
- 在扬声器输出中串入磁珠可以降低空间射频干扰;
- 将信号接入IN+,并串入电阻,改变模块的增益,减少模块的自激振荡。
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