Liten 30W klass-D förstärkare

[lerneaen_hydra]

En liten (och förhållandevis billig, ca 180kr/stk vid köp av komponenter för 10stk från microkit) klass-D förstärkare. 30W i en kanal eller 2x15W för stereoutgång.

Har gjort klart en manual med bla. komponentlista samt schema/board/gerberfiler som kan hittas här; http://www.rabidmantis.se/cheapamp/

(BTW, är det OK att lägga upp avklarade projekt här?)

[Tekko]

Du får underkänt, jag ser inga induktorer för att filtrera bort PWM'n från utgångarna. Det där med "filterless" är bara ploj, såvida inte förstätrkaren sitter monterad inom samma låda som högtalarelementen.

Har du minsta lilla kabel mellan stärk och låda så är utgångsfilter obligatoriskt!!! Annars kommer den att stråla ut störande fält från högtalarkablarna som slår ut grannens/kvarterets alla radio och tv apparater.

[rikkitikkitavi]

"
Pin-selectable modulation schemes select between filterless modulation and classic PWM modulation. Filterless modulation allows the MAX9736 to pass CE EMI limits with 1m cables using only a low-cost ferrite bead and capacitor on each output. Classic PWM modulation is optimized for best audio performance when using a full LC filter.
"

Är det du som har gjort dokumentationen? Den är utmärkt!

[lerneaen_hydra]

Tekko; Det sitter totalt fyra stycken relativt bra spec'ade ferrite-pärlor samt kondensatorer på utgången som plockar bort det värsta EMI't, enligt MAX9736-databladet så ligger det under EMI-krav om man har kablage under 1m i längd (antagligen bör de vara tvinnade också), men det är förvisso inget jag verifierat själv =)

rikkitikkitavi; Tack! Tanken var att göra en manual som liknar ett datablad som innehåller allt man behöver för att bygga, använda, och förstå innehållet i projektet.

[Tekko]

I "filterless" mode (BD modulering) så spelar det ingen roll om du tvinnar kablarna eller ej då båda utgångarnas PWM ligger i fas, det är bara pulsbredden som är ur fas, detta gör att båda ledningarna har samma signalpolaritet = common mode.

Det är bara "Differential mode" (pwm ur fas) som kan minskas/elimineras genom att tvinna kablarna.

BD modulering(sk filterless, har fördelen med samma prestanda vid halva switchfrekvensen men har samma common mode emi problem som en vanlig "single ended" klass d):


AD modulering(klassisk bryggad klass d, har fördelen med att allt differential mode emi i högtalarkablarna tar ut sig självt vid tvinning):

[Electricguy]

Dock så finns det ju filter..

[lerneaen_hydra]

Tekko; Intressant, jag förutsattte bara att man i princip alltid använde AD-modulering. Använder man BD-modulering så är det ju klart att man framförallt minskar differential-mode störningar och common-mode störningar kan fortplanta sig vidare. Jag antar att man i detta fall klarar sig genom att ha en kort kabelpar samt att man tar upp de allra värsta switch-övertonerna med chip-ferriterna/utgångskapacitanserna. Följdaktligen bör man kanske inte använda just detta projekt om man har väldigt EMI-känslig mätutrustning eller liknande, men i "vanlig" hemmiljö så bör det inte vara något som helst problem IOM. att det enligt databladet uppfyller CE EMI/EMC-kraven. Om något störs ut är det (väl?) förmodligen för att det är dåligt gjort och inte klarar EMI/EMC-krav för påstrålad effekt.

[gkar]

Värt att notera:
Nivåerna för påstrålat är mycket högre än de för emission, normalt 3V/m för konsumentelektronik(80-1000MHz).

Strålar den kraftigt kan vanlig elektronik få problem, men det du och andra vanligtvis kommer att få problem med innan är främst är utstörd radio eller annan kommunikation, dvs allt trådlöst och trådbundet som ADSL, PLC etc.

[JimmyAndersson]

lerneaen_hydra:
"BTW, är det OK att lägga upp avklarade projekt här?"

Det är helt ok.
Däremot ska man visa/skriva mer än du gjorde i första inlägget.
Men iochmed inläggen du gjort sedan så har du ju berättat mer,
så jag ser inga som helst problem.


Precis som rikkitikkitavi så måste jag berömma dig för manualen.
Sådär ska det se ut! Utmärkt!

"Tanken var att göra en manual som liknar ett datablad som innehåller allt man behöver för att bygga, använda, och förstå innehållet i projektet."

Tänk om fler tillverkare resonerade så klokt!

[lerneaen_hydra]

Gkar; Eh, nu är jag inte helt säker på vad jag skriver om men jag förutsätter att de EMI-krav som Maxim lovar för förstärkaren gäller utstrålad effekt? Den här IC'n lär inte vara otroligt mycket mer eller mindre känslig för påstrålad effekt än någon annan switchad effektförstärkare? (Jag antar att man märker framförallt intermodulationsdistorsion från påstrålad EMI).
I varje fall, även om det är mycket RF-effekt som matas ut lär det inte vara så mycket vid 50MHz och uppåt --- chip-ferriterna och utgångskondingarna bör svälja det mesta högfrekventa. Dessutom läggs det på spread-spectrum på "bärvågen", jag antar att eftersom switchfrekvensen är nominellt 300kHz som varierar med 4kHz får man mer eller mindre relativt vita störningar (platta i frekvensspan) vid över 300e3/4e3 * 300e3 = 22.5 MHz, vilket är ganska lågt i ett konsumentelektroniksammanhang. (Eller tänker jag fel?)

JimmyAndersson; Gött! Då får jag se till att lägga upp fler projekt såsmåningom =) Och tack, bra att höra att utomstående personer kan få användning för dokumenten

[gkar]

Det jag menar är att om försärkaren stör, kommer den främst att störa ut radio och dyl.

Halvledartillverkarna lovar sällan någonting, men de brukar visa upp bra bilder för marknadsföring av hur det kan se ut, ofta i ideala fall.
Ofta lastar de inte utgången tex med en normalstor högtalare utan med en resistiv last och ledarna nära varandra.
Det är standard för switchade nätdelar tex.

Angående 22.5 MHz etc, vet jag inte hur du tänker... Jag är lite trög så förklara gärna!

Generellt brukar man säga att om den produkt stör, kan samma del av elektroniken vara känslig för påstrålade fält, men det behöver inte vara så.

Spreadspectrummoduleringen hjälper till att klara EMC-kraven, men bara till en viss del.

[lerneaen_hydra]

Jaha så sett, ja det är klart, radiomottagare lär utan tvekan vara det första som märks skillnad på. Och ja, det är lite surt att man inte vet exakt hur inblandad sälj/marknadsföringsavdelningen varit inblandad; som du säger vet man inte hur det egentligen ligger till, och jag som privatperson har inte råd att EMC-testa en sån här pryl... Det blir bara till att hoppas att det inte ligger alltför långt utanför rimliga gränser

Det jag tänkte (men kanske inte förklarade, he he he...) var att man vid spread-spectrum har två extremswitchfrekvenser, låt säga f_1 = 300e3 - 2e3 Hz och f_2 = 300e3 + 2e3 Hz. För ett visst tidsögonblick kommer alltså då switchfrekvensen vara f_1 <= f_sw <= f_2. Under antagande att f_sw varieras någorlunda vettigt (så att inte stora frekvenser orsakas av att f_sw ändras snabbt) kan man (väl?) se den totala utstrålade effekten som snittet av f_sw samt dess övertoner. Antag att det "bästa" (för en, av många definitioner av "bästa") skulle vara att jämnt fördela den utstrålade effekten över alla frekvenser, dvs. en vit fördelning. Man kommer då få switch-EMI vid n*f_1 <= f <= n*f_2 för heltal n, och när n stiger kommer man tills slut nå en punkt där n*f_2 = (n+1)*f_1, dvs att man övergår från att ha "områden" av EMI (298-302 kHz, 596 - 604 Khz, ...) till ett helt täckt område av EMI. (Som inte kommer vara helt platt IOM att mängden "överlapp" av varje område varierar samt att stigande övertoner har minskad amplitud). Löser man n*f_2 = (n+1)*f_1 för n får man n = f_1 / (f_2 - f_1), vlket för f_1 = 298e3 och f_2 = 302e3 ger n = 74.5, dvs att över den 75'e övertonen kommer alla EMI-områden överlappa varandra och alla frekvenser täcks (men inte nödvändigtvist vitt). Med en grundton på 300kHz blir detta då 300e3 * 75 = 22.5 MHz. Vid då 225MHz kommer EMI't orsakas från totalt 10 olika övertoner, och kommer bli till en hyffsad god approximation vitt i spektrat =)

Men det är klart, det är fortfarande EMI som alstras, vilket kan bli ett problem i vissa sammanhang. Min egna erfarenhet av en handful (kanske 10 stycken moduler) har inte visat på något problem, men så är det ju fortfarande att "absence of evidence is not evidence of absence"...

[gkar]

Snyggt kort btw!

Det du räknar på, om jag förstår dig rätt, stämmer typ, men jag tror inte att du kommer att få det resultatet som du förväntar dig?.. eller det kanske du får?

Om vi blandar fyrkantvågor, blandar vi två oändligt långa fourierspektra med varandra vilket blir mycket junk...
Dock faller amplituden på harmonierna på en fyrkantvåg med 1/n, dvs när vi kommer upp på höga frekvenser har vi inte så mycket energi kvar. Fast nu är ju detta FM modulerat...
Den största delen ligger iaf alltså kvar kring grundfrekvensen.
Detta gäller teoretiskt, eller uppmätt om vi mäter ledningsbundet i en mycket kontrollerad miljö.

När du mäter EMC på konsumentprodukter använder man Quasi-peak detektor, definerad i CISPR 16.
Denna är "förlåtande" för korta spikar av energi, en blandning av peak och averagedetektor skulle man kunna säga, dvs, om du har en bärvåg och flyttar den snabbt, kommer den inte att mäta peak-styrkan av bärvågen. Står bärvågen still får du samma värde som en peak-mätning.
Det är därför främst detta som gör att man använder sig av spreadspektrummodulerade klockor och switchar etc.
Man "går runt" hur man enligt standard skall mäta...


Oki, för göra något enkelt mer komplicerat...

Anta att vi driver med en drivimpedans som inte är resistiv. Anta att lasten inte heller är det.
Anta att vi har filter som inte är perfekta, utan kanske läcker på högre frekvenser. Dvs, det kanske finns ett bandpassområde pga av tex SRF, självresonensfrekven i en spole eller dyl. Energin kan nu ta sig igenom filtret eftersom det inte är idealt.

Det kanske inte finns mycket till spänning, men impedansen kanske är låg, vi får hög ström och det ger hög effekt, eller tvärt emot.
Allt detta säger fortfarande inte någonting alls egentligen om hur produkten kommer att stråla.
Vi måste veta hur bra antenn produkten är, och antennens och drivgeneratorns impedans vid varje frekvens.
Sedan måste vi känna till antenngain och riktningsdiagram för alla frekvenser.

Anta att vi mäter fältburen emmission från "DC" och uppåt., ("normalt" civilt mäter man från 30MHz, men det är olika.) Vid 300KHz är våglängden jättelång, dvs 1 meter högtalarkabel är oftast ingen bra antenn.
Så trots av att vi har mycket energi på låga frekvenser kanske det inte strålar så mycket där?
Övertonerna däremot, säg 100-tal MHz har våglängder runt metern, men låg energi, detta ger ofta mer utstrålad energi än grundtonerna.
Eller också kanske det ser helt annorlunda ut pga av att antennens impedans matchar drivgeneratorns impedans vid vissa frekvenser, eller inte alls...


I slutändan är det svårt att uttala sig om hur det kommer att se ut. Utan att mäta då, vill säga.

[lerneaen_hydra]

Tack! Det blev ett kompakt och fint kort tycker jag =)

Tja, det jag ville få fram var egentligen bara att om man mäter snitteffekt så kommer man vid 100-200MHz och uppåt ha ett ungefärligt jämnt fördelat EMI-spektra (men som givetvis faller av med någon faktor; 1/n som du nämner), till skillnad från diskreta övertoner som man hade fått utan någon form av spread-spectrum. Men precis som du säger så ja, sättet att svepa "bärvågen" mellan 298kHz och 302kHz kommer även ha inverkan (fm-modulerat), så transient kommer man se annat skräp... Och två-porten som består av högtalarensladd och högtalarelement (och kanske tom. ett passivt delningsfilter :O ) lär ha flera ställen där det är relativt högt Q-värde och lågimpediv -> bra på att stråla ut EMI vid vissa frekvenser. *försöker inte ens tänka på hur strålningsdiagram hade sett ut IOM. hög permeabilitet och förlust i järnet runt talspolen*

Intressant med sättet som EMI defineras vid testning, det skall jag kika mer på! Ja, lite fult är det, men det är väl ändå en ganska vettig definition?

Det blir ju ändå att det inte är så mycket man kan säga utan att mäta --- det är ju verkligen långt ifrån ett enkelt fall när man har en sladd med lite godtycklig karaktäristisk impedans med okänd last (högtalarelement/delningsfilter) som ligger lite hursomhelst. Och en mätning kommer ju inte säga ett skvatt om nästa uppställning med ett annat element

Slutgiltligen, kanske inte ett kort man borde ha i ett känsligt utrymme, men det bör (?) vara skapligt OK att ha i vanlig konsumentmiljö.