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：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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

1. OEP30W的基本工作配置： VCC=+12V，GND= 0V，CS悬空；
2. 在扬声器输出中串入磁珠可以降低空间射频干扰；
3. 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。