Class D Amp TAS600

Hier möchte mein neues Class D Verstärkerprojekt vorstellen, welches auf dem TAS5630 von Texas Instruments basiert. Der TAS5630 bzw. der neuere TAS5630B versprechen jeweils 2 mal 300W Ausgangsleistung bei 4 Ohm Last und 10% THD+N. Die nötige Spannungsversorgung liegt bei 25V bis 50V, nicht-symmtrisch.
Die technischen Daten erscheinen auch gut: 0,03% THD+N, 88% Effizienz und 80dB PSRR. Lezteres ist wohl durch den Einsatz des Chips im Brückenbetrieb zu erklären, Single-Ended würde ich einen deutlich schlechteren Wert erwarten. Integriert auf dem Chip sind Überlastschutz, sowie eine Übertemperaturabschaltung. Interessant an dem Chip ist ausserdem, dass man direkt mit einem differenziellen analogen Siganl in den Chip hineingehen kann.


Aufbau:

Zunächst habe ich ein PCB erstellt, um den Chip in Betrieb nehmen zu können. Neben dem TAS5630 sind paar OPA's an Board, diverse Spannungsregler und ein Mikrocontroller der den Betrieb des Verstärkers überwacht.

Teilbestückte Platine:


Fertige Platine:



Fertiges Modul:


Test:

Mit dem oben genannten Aufbau wurden bei 2Vss (Sinus 1kHz) am Eingang eine Ausgangsspannung von knapp 80Vss gemessen. Das entspricht einer Ausgangsleistung von ca. 200W an 4 Ohm. Bei höherer Spannung hat langsam Clipping eingesetzt. Da die Endstufe nur passiv gekühlt würde, ist die Schaltung hübsch warm geworden. Nebem dem TAS5630, der ordentlich Hitze produziert, sind ebenfalls die Spulen am Ausgang recht warm geworden. Nach ca. 1 Minute mit knapp 400W Ausgangsleitung hat der neben dem TAS5630 angebrachte Temperatursensor Temperaturen über 65°C registriert, der TAS5630 hat eine Übertemperaturwarnung ausgegeben. Diese liegt bei ca. 125°C direkt auf dem Chip.
Danach habe ich die Ausgangsleistung auf ca. 100W je Kanal gedrosselt, um das gute Stück nicht zu sehr zu fordern. Dabei bleibt die Kühlkörpertemperatur auf einem moderaten Niveau, sodass man den KK noch ohne Probleme anfassen kann.
Was zusätzlich noch ausprobiert habe, ist die Kurzschlussfestigkeit des Ausgangs. Einfach die Kabel verbunden, in Folge schaltet sich der TAS ab bis der KS behoben ist. Hier wäre sicherlich auch eine Messung des Kurzschlussstromes interessant.

Die angegeben 2x300W bei 10% THD sind wahrscheinlich das äußerste, was man dem Chip zumuten kann. Für den Musikgenuss würde ich aber eher konservative 2x200W angeben, da würde ich den Klirr irgendwo in der Gegend von 1% vermuten. Die von mir gemessenen 200W je Kanal können sicher noch ein wenig "gepusht" werden. Versorgung hoch auf bis 52V, ein 70µ Kupfer starkes PCB und dickere Kabel in der Zuleitung sollten die Spannungverluste weiter reduzieren. Zudem würde ich bei einer 70µ CU-PCB eine klein wenig bessere Wärmeabfuhr erwarten. Wobei wir damit auch schon beim thermischen Design sind. Bei Leistungen bis zu ca. 100W würde ich auf eine rein passive Kühlung gehen, sprich der verwendete KK reicht voll aus. Wenn man die volle Leistung haben möchte, wird man um ein aktives Kühlkonzept nicht herumkommen. Ich habe eine temperaturabhängige Lüftersteuerung auf der Platine integriert, die den 60mm Lüfter ansteuert. Dieser sorgt dann für einen schönen Luftzug über die gesamte Platine, wodurch sämtliche Komponenten deutlich kühler werden sollten.
Im "normalen" Anwenungsfall, also nur Musik und keine Tests mit Sinussignalen, ist der passive Kühlköper für sämtlich Lautstrpecher mit mindestens 4 Ohm Impedanz ausreichend.

Testaufbau mit Netzteil von Meanwell:

Messungen:

Die Messungen wurden druchgeführt mit einem Netzteil von Meanwell HRPG-600-48, eingestellt auf 50V Ausgangssapnnung. Als Oszi kommt ein Rigol DS1102E mit 100MHz Bandbreite zum Einsatz. Zu sehen sind die Ausgänge Out+ (gelb) und Out- (türkis), sowie resultierendes Signal an der Last (Differenz Out+ und Out-) in Lila.

1. (1kHz Sinus) ca. 150W an 4Ohm


2. Maximale Ausgangsleistung, kurz vor Clipping. (1kHz Sinus) ca. 208W an 4Ohm

3.1 kHz Rechteck

4. Rise Time

5. Fall Time

6. Clippingverhalten:

Fazit:

Der Verstärker überzeugt mich klanglich voll, bin sehr überrascht welch gutes Ergebnis mit modernen Class D Verstärkern möglich ist. Ich kann den TAS5630 also nur empfehlen. Zusätzlich sind alle gängigen Schutzschaltungen mit an Board, der verbaute Microcontroller signalisiert über 2 LEDs über den Betriebszustand. Auch in Punkto Leistung bin ich voll zufrieden. Maximal 200W je Kanal an 4 Ohm bzw. 125W je Kanal an 8 Ohm sind locker ausreichend, um jedem Lautsprecher ordentlich einzuheizen. Auch das thermische Design ist sehr gut geworden. Mit aktiver Kühlung durch einen 60mm Lüfter und dem verbauten Kühlkörper konnte ich selbst bei 400W Ausgangsleistung (30 Minuten Dauerbetrieb) den Chip nicht zum Überhitzen bringen.


Nachbau:

Ich arbeite an einer Nachbauanleitung. Bei Interesse schreibt mir ne Mail!

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