求ti工程师解答这一个奇怪的问题，关于TPA3110

您好，

是这样的，我们按照tpa3110芯片的datasheet提供的参考原理图进行了布线设计，为了追求高品质音质，采用了高品质的薄膜电容和红环电感。在板子的最初打样后，我们仔细的进行了元器件的焊接四块样板，最初测试一切正常，并且音效非常的好。

但是在第二天，我们重新再次试听音效，却发现有一块电路板突然出现故障，不能发出声音了，我们同时尝试测试其他四块板子，也不能发出声音。对此我们赶到非常的疑惑，于是立刻重新制作了一块新的板子，最后还是无法播放声音。

在接下来的查找错误原因中，我们发现以下几种有价值的情况：

1，首先，如果先在输入端输入音频信号，再接通电源，板子可以短暂的播放一会音乐。但如果暂停或切歌，那么就不能再播放音乐了。

2，我们曾关注到这块芯片有一个speakguard的功能，但不太清楚对应哪一种保护情况，也不清楚如何解决这一问题。

3，我们使用同样的原理图，更换了高品质电容电感后，就没有这个问题了。

4，对于电源，我们使用的是可调的稳压电源。

希望能得到你们的解答！

R+ R- L+ L-的輸出走線太細了! 大電流時板子會發燙吧, 溫度過高也會造成功放保護.

如果不是溫升造成的保護就要確認SD pin的狀態, 功放進入保護後SD pin要拉低再拉高才會恢復.

不能发出声音肯定是由于芯片保护了，你可以测一下FAULT引脚是否有被拉低的情况（用示波器观测一下FAULT引脚的波形）。出错一般是由于过流或DC Detect等引起。

你好，

芯片shut down的直接原因有直流检测或者是输出短路。

如果是输出短路，用SD引脚拉低就会解除保护。从你的PCB上看，fault与shut down直接相连接。所以如果是短路，则会出现反复保护－恢复－(短路)-保护－恢复………的情况。

如果是输入直流检测，只能重新上电才会解除保护。

因而你可以通过这判别是哪一种。另外关于你的描述，我有几个问题请确认：

1，首先，如果先在输入端输入音频信号，再接通电源，板子可以短暂的播放一会音乐。但如果暂停或切歌，那么就不能再播放音乐了。

不考虑暂停或者切歌，只播放一首音乐，先上电，后接信号。能正常播放多长时间？

3，我们使用同样的原理图，更换了高品质电容电感后，就没有这个问题了。

有没有试过，只更换高品质电容，或者只更换高品质电感的情况？这样方便分析是哪里的问题。

 

我的问题和楼主的相似。我用的是TPA3112D1，电路为官方电路图

音源为共地输入信号，电源为12V，因为不考虑EMI，所以输出喇叭部分没有加电感，用10CM线直接连接喇叭。

以下为问题描叙和故障：

１，通电后的1秒内，喇叭有嘟嘟嘟的类似保护的声音出现。用示波器测SD脚。发现有反复方波，时间和保护时间一样。一秒之后SD脚为低电平，喇叭无输出。

２，如果我把音源输入断开，保护没有出现。排除输出短路保护可能。

３，在输入极小音量的情况下，喇叭能听到正常的声音。稍微调大一点点音量，保护动作立刻执行，喇叭没有输出。这个时候只能通过重启通电才能恢复。

 

请问大师们，要如何进一步检查问题？

我怀疑是输入阻抗出现问题。要如何匹配输入阻抗？我把INP脚的输入电容降到0.1uf了，情况稍微改善一点，输入音量能再提高一点也不会出现保护，但再高一些同样保护，和之前的情况变化不大。

你好，

排除短路保护的可能，请将开机一秒内的波形，用示波器记录(将时间调到1S/格)，直到shut down，对比这期间BTL输出两端的波形，测量占空比，看是否有超过420mS以上时间，BTL两端的占空比之差超过了14%。

关于输入阻抗，如果是默认20dB增益，输入阻抗为60kohm，输入耦合电容越大，由于电容本身5%的分散性，RC 时间常数差别越大，造成直流检测的机会越大，因而减小会有改善。同样，增大放大器增益，输入阻抗增大，在同样的耦合电容下，理论上也会有好的改善。可以验证一下。

谢谢，我现在是G0=1, G1=1，增益是36dB，这样输入阻抗是9K，因为怕低频不够，我把输入耦合电容改为4.7uF。现在无论接入或者断开输入信号，开机时和开机后的SD波形都是40Hz左右的方波。通电一直持续。

输入耦合电容改为0.1uF，SD亦如此。

你好，

用示波器观察了从上电起SD为高时BTL两端输出PWM的关系了吗？是什么样的

什么也没有动过，只改了输入的0.1uf电容。但目前无论有没有断开信号输入。　都会出现SD保护。示波器显示频率在40hz左右呈方波状态。BTL输出没有信号。

一上电就开始一直持续保护。不会消失。

我们现在用TPA3001作为量产功放IC，但是，这个芯片的效率不够高，在满功率下，就算利用整块PCB散热（涂了导热硅脂了），在封闭环境下还是达到烫手的温度，会出现热保护。

所以想用TPA3110或者TPA3112来代替3001，但是一直没有成功。

我测试了4块样板，有三块情况都是如此。另外一块板，在中小音量的时候能正常工作，但输入在大些音量的时候，SD出现断断续续保护现象。即SD脚出现频率在40Hz左右的方波。不接喇叭，用示波器看，保护依旧，所以排除输出滤波的问题（输出没有加任何滤波）。

1请确认目前的的输入是0.1uF电容，配合9K输入电阻（GAIN=36dB），

不给输入信号。开机上电，会出现SD，而且SD引脚的频率是40Hz左右？

2 BTL没有信号，

按照你所描述，没有使用滤波器，则没有SD，即SD为高的时候，BTL输出应该是PWM信号。你指的没有信号，是指不管SD为高或者为低，输出PWM都没有吗？

谢谢解答，焊下芯片后，检查PCB无短路。已经确认是芯片损坏，输出短路造成的保护。

 

又焊了几片测试，如今的问题是音质的改善，以及大音量下会SD保护的问题。

无论在大小音量下，音质都沙哑。换了几种输入电容效果一样。求解。

你好，

音质沙哑是听感，有用正弦波测过SNR吗？

输出仍然是没有滤波器？

是听感，直接用手机音频信号输入测试的。非常沙哑。

没有滤波器的。因为喇叭线只有10cm左右

大音量的时候，相对没有小音量沙哑。输入是有9k电阻+0.1uf电容,36db增益。输出没有任何滤波。

你好，

能否播放单频信号用示波器观察下沙哑对应的波形是怎么样的？看是否有很多失真，还是是叠加了很多噪声。这样方便找出问题。

 

好的。我抓了两个图。

上面这张是示波器本身输出的1Khz的测试方波，黄色是原始方波。红色是接IC的PWM输出一个脚的波形。

下面这张，是两根表笔都分别接了PWM的两个脚。

从图片上看，我发现不了什么问题。但是声音就是非常沙哑。一开声就想关了的那种。音源是手机耳机孔输出（单通道输入），用耳机听很好。

音量调大点，音质情况会好转一些。

你的波形，是没有输入信号时，芯片输出引脚上50%占空比的方波吧？

1我的想法是将示波器的时间scale调得大一点，记录一下有音源输入时，输出的波形，看是否正常。

2如果有AP2700以及配套的滤波器，将信号接入AP，再将AP的out put monitor接到示波器(两头都是BNC的线)。可以看到恢复的正弦波。

如果没有条件，可以在输出加一个RC滤波器，再接到示波器，但注意不要将信号经过R后再给到喇叭。滤波器的聚值可以按以下取；

另外，你没有加滤波器，直接将PWM给到喇叭，THD应该会比较差。

这里没有AP设备。我加了22uH功率电感和0.22uF电容做输出滤波，基本听不出什么改善。

因为现在是模拟音源输入，请教一下我想改成pwm信号输入，但是利用Plimit来做功率控制。这样可作为音量控制用不？

你好，

你的意思是用PWM直接给到TPA3110的输入？

用Plimit来作为音量控制不合适，Plimit是提供一个虚拟的电源轨道，通过失真来压制功率。开始失真后，趋势上波形由正弦波转变为方波。如果改变Plimit的虚拟电压轨道，会造成较大的失真。

 

好的。我在前几天无意中把前级音源的pwm直接输入到TPA3001D1上，发现音质很不错。只是音量不好控制。所以才想出是否能够同样的方式输入到3110或者3112上。

 

如果Plimt控制会造成比较大的失真，那我还是解决掉目前模拟信号输入放大失真的问题吧。谢谢解答。

这个无意的发现很有意思，音源的PWM是指音频模拟信号和三角波比较得出的PWM吗？相当于进行了两次调制,能否截取下输入PWM，输出PWM的波形？

是一个语音芯片输出的PWM信号，什么合成的倒是没有去研究。没有这个经验。看波形是占空比在不断变化的方波。

这种PWM直接接喇叭的音质是非常好的，只是没有试过接TI的D类功放。偶然的发现，确定了一个结果。然后今天让另外一个城市的朋友做了个实验。把这样的PWM输入到3001D1上（他手上只有3001D1），结果让他大吃一惊，音质非常好。声音相当宏大又不失真。比原来DAC输入明显好听不少。

所以，我现在正在画PCB。打样试试能否这样做：输入PWM到3112上，通过Plimit来控制试试，因为不接输出滤波，在3112的输出上也是PWM波，Plimit是控制虚拟电压的。那会不会控制Plimit，　那输出的PWM的PP电压值也是变化的呢？如果是这样，那就不会失真，且能控制音量了？不知是否这样理解，请更正。

PLease reference attached file. Your schematics and layout have problems.

thanks for your help.  I'd read this document before,but it's not substantive help for my project.

你好，控制Plimit不会使PWM的Peak-Peak值减小，而是控制PWM的占空比，从输出滤波后看，是控制了输出信号的Peak to peak值，如下图所示：

 

对的，经你这样一说，我反应过来了。非常感谢。

看来还是要找其他方法去解决之前的问题。

好的，你可以重新整理下之前问题的一些现象和问题，放上来一起分析分析。

我现在用TPA3112D1测试，电路是官方电路，元件参数也一样。如下图

 

11脚，12脚通过1uF电容后接手机音频输入。小音量下失真严重，并在通电几秒后立刻保护，输入电平大一些，则失真相对减小，也能播放十几秒钟才保护。

输出同样不加任何滤波。20和23脚直接通过10cm音频线接喇叭。

电源12V开关电源。

请帮忙分析一下，谢谢。

输出端加上磁珠和1000pF电容看看有没有改善？PVCC到AVCC之间的R-C换成磁珠加电容也试试。

谢谢回复。我按照你的建议，在输出端加上了22uH磁珠和102PF的电容。没有丝毫改善。

PVCC到AVCC之间的10欧姆电阻也换成了22uH的磁珠，电容1uF不变。也没有改善。故障情况完全一样。在大音量下失真比较小，小音量下能听到严重失真。而且在小音量下保护特别快，3秒内就保护。芯片不热。大音量下，可以维持到10秒以上才保护。

3112和3110的官方文档时的btl电路是完全一样的，参数也完全一样。我把3112焊下来，换上3110。这下可以了，不会保护了，基本正常使用。3112是从TI申请的4片样片。情况都一样。不知是芯片问题还是其他问题。

现在用3110唯一的问题是：小音量下，还是失真，越大音量越正常，大音量下基本听不出失真。

 

无论是单音源输入（11脚交流接地），还是双输入，失真情况一样。

谢谢各位帮忙，问题解决了。失真的问题出在喇叭。换了个喇叭就好了。原因是喇叭被我测试太多，里面线圈烧坏了……有摩擦。………所以小音量下失真明显。

现在音质很好了。

再次感谢各位。

OK，现在TPA3110和TPA3112都能正常工作吧。

3110是完全正常了。

3112还是问题依旧……各种保护都不变。

我放弃3112了。使用3110就行了。  ：）

TPA3110的问题又来了。

因为之前粗测试没有问题，我打样了10片。但是在使用中发现。

通电时，偶尔会出现保护。偶尔不会。随机的。请问问题有可能出在哪里？

如果我把输入关了。先打开功放的电源，之后再输入，则没事。

 

 

有可能是输入直流检测保护了，你用示波器的两个通道分别抓一下输入引脚的IN+和IN-上电时的波形，看看这两个波形有无偏差。

参考附件文档：1638.TPA311x音频功放 POP噪声分析及控制.pdf

是的，因为我用的是单通道输入。11脚交流接地。

所以容易引起POP声。我让1脚延时启动就解决了。

 

谢谢。