DSPiy + Ampli TPA 4ch

[alka]

rabat joie

[louisr]

Désolé

[alka]

ca faisait longtemps. Ca y est il est fini cet ampli intégré

Ca n'a pas été sans mal et quand je le vois terminé, je me demande bien comment j'ai pu y passer autant de temps ces dernières semaines !



A l'intérieur c'est dense sans être trop serré

[alka]

quelques précisions
pour le boitier, j'ai recyclé celui de mon ancien DSPiy et mon ancien ampli 4 canaux.
La nouvelle face avant est formée des deux anciennes retaillées et collées. Pareil pour les cotés. Le bas et le capot sont récupérés de l'ancien DSPiy et la nouvelle face arrière est le recyclage de la plaque de fond de l'ancien ampli. Bref il me reste les anciennes faces arrière et le capot de lex-ampli non recyclés

A l'étage se trouvent la SMPS 300R et l'ampli 3eaudio TPA3251 4CH.
La SMPS a gagné une cage. Elle n'est pas forcément utile mais comme je l'ai faite, je l'ai laissée. C'est la seule trace d'une histoire qui m'a tracassé et occupé un bon moment ! Le système monté sur une plaque de test a l'air libre fonctionnait très bien mais ne fonctionnait plus une fois dans le boitier ! le µC de la carte wdspiy crashait assez régulièrement sans raison apparente. Il m'a fallu pas mal d’abnégation et de débug pour trouver le coupable : un souci sur cablage du capteur IR ! ca m'apprendra qu'un cablage défectueux sur une entrée µC directement relié a une interruption peut avoir des conséquences désastreuses. Ca m'a fait suspecter pas mal d'éléments qui n'y étaient pour rien, dont la SMPS.
Merci à Thierry pour son aide en MP.

[alka]

reste une chose d'importance dont je n'ai pas parlé : la dissipation thermique !

Je sais depuis le début que la température d'un ampli avec deux TPA3251 sous le même "petit" radiateur serait a surveiller. 3eaudio fait un commentaire dans sa doc en recommandant de ne l'alimenter qu'a 24V, ce qui serait dommage pour un tel ampli. Je l'alimente à 35V.

En janvier, j'ai fait quelques mesures de température sans charge et sans signal, ampli à l'air libre.
Mesure avec la sonde de température de mon multimètre confirmée par thermomètre laser : au fond du radiateur, stabilisé vers 50°C au bout d'une heure environ pour une température ambiante de 21°C.

Dans un boiter clos ce serait sans aucun doute plus élevé. Aussi je ne savais pas trop ce que ça donnerait en marche pour de vrai, avec signal et enceintes. Bref, ca me paraissait trop.

Il n'y a pas vraiment de moyen de changer le radiateur qui a une forme bien spécifique, donc je me suis tourné vers la ventilation active. Récupéré un ancien ventilateur du processeur d'un de mes ex-PCHC. C'est un ventilateur 12V et il y a justement une sortie 12V sur l'ampli prévue pour alimenter une carte externe.



Le ventilateur fait 100x100mm et seulement 12mm d'épaisseur. La carte ampli 100x105mm. Pour monter le ventilateur au dessus du radiateur, j'ai fait des colonnes en entretoises 20+12mm avec un petit déport d'un coté pour compenser les 5mm d'écart en longueur.

Avec le ventilateur, la température au fond du radiateur se stabilisé a 26°C. 24°C de moins c'est impressionnant ! C'est un ventilateur silencieux, slim, 1000RPM à 12V, donné pour 14,5dBA. A voir ce que ça donnera dans le boitier fermé.

Pour le montage, plusieurs essais. Sur 4 colonnes avec des vis, sur 4 colonnes avec des silent-bock silicone ou simplement sur deux colonnes en porte a faux. Le plus silencieux et le moins vibrant est aussi le plus simple : deux colonnes seulement. Curieusement le montage sur patins silicone était horrible de vibrations et de bruis divers.
J'ai tenu compte de la hauteur du ventilateur pour faire le boitier.

...

Quatre mois mois plus tard, au moment de tout mettre dans le boitier, pas de vibrations mais un bruit de souffle perceptible. Le capot n'est que de 7mm au dessus du ventilateur et manifestement le ventilateur provoque des bruits d'écoulement. J'ai eu beau faire des trous un peu partout dans la face arrière, difficile de comprendre ou passe l'air. La face arrière est maintenant un emmenthal !
J'ai fini par baisser la tension du ventilateur à 9,7V (résistance série 33ohm). Il tourne moins vite, refroidit moins mais plus de souci de bruit.

Coté température j'ai fait pas mal de relevés. Boitier clos, ampli en fonctionnement sur de la musique a niveau raisonnable pour moi (-30dB sur le volume DSPiy) :
- sans ventilateur : stabilise vers 74°C après 60min. Sans signal vers 69°C.
- avec ventilateur : stabilise vers 47°C après 30min. Sans signal vers 42°C. Monter le volume à -20dB ne change rien. Baisser le volume a -35dB fait baisser la température à 42°C, cad la même que sans signal.
Le tout avec une température ambiante qui varie de 23 à 24°C. Il fait chaud en ce moment !
La température du capot monte au maximum à 28 / 30°C au point le plus chaud.

Coté bruit : il y a bien une vibration due au ventilateur, qui est inaudible même dans le silence le plus total que je puisse obtenir chez moi.

Mesures à 10cm de de l'ampli :
A gauche, ampli éteint (cad le silence dans le salon) et à droite allumé sans signal (ventilo tourne)


J'avais un apriori sur le fait de mettre une ventilation. Finalement, c'est inaudible, efficace, et ne prend que peu de place. Si j'y avais pensé plus tôt, j'aurai rajouté les quelques composants pour faire une régulation pwm du ventilateur avec mon µC. Pas super utile, mais pour le fun

[alka]

Pour le bruit de fonctionnement :
- a la mise en marche de l'ampli, un "Tik" audible dans la compression. Pas très fort mais bien audible. 3eaudio dit qu'il n'y a rien a faire et je n'ai pas mis de relais "protection-HP-retardateur".
- a la coupure, discrétion totale.
- allumé sans signal, il faut mettre la tête dans la compression pour entendre le bruit.

Maintenant j'écoute la musique en rangeant le bazar qui traine depuis des semaines pour le montage, mise au point, mesures. Pas très waf tout ça

Reste à revoir le filtrage des enceintes que j'avais fait il y a trois ans et qui mérite surement d'être affiné.



PS: la face avant en POM est légèrement translucide. La led rouge de l'ampli se trouve toute proche de la face avant. Ca fait un joli halo lumineux rouge visible la nuit. joli

[dekron]

Bonjour Alka, la limite basse des 24V tu trouves cela ou ?
Dans la doc du TPA ou celle de 3e audio de leur carte ? Dans celle de 3E il est simplement évoqué une borne basse et haute de tension d'alimentation globale de la carte (dailleurs tu es au dessus)
Single supply voltage range 24V~30V(UVP:24V)

Mais pour connaitre l'impact de la tension augmentée tu t'es donc référé à un graph de la doc TI en particulier ? Tu es certain de la réaction de la carte 3e audio dans son ensemble si tu n'as pas d'info officielles de leur part la dessus ?

En tout cas j'en déduis qu'il faut prévoir une ventilation active (pour mémoire j'ai 3 cartes de chez eux avec les TPA 3255 dans l'idée de faire un ampli 6 canaux avec le dspiy par ex).

[alka]

Hello,

En tout cas j'en déduis qu'il faut prévoir une ventilation active (pour mémoire j'ai 3 cartes de chez eux avec les TPA 3255 dans l'idée de faire un ampli 6 canaux avec le dspiy par ex).

pas forcément.

J'ai la carte 4 canaux. Elle a quasiment les mêmes dimensions que les autres alors qu'elle porte 2xTPA3251 partageant un seul dissipateur.
Pour cette carte, la tension d'alimentation recommandée par 3eaudio est plus faible que les autres pour motif de dissipation thermique. C'est un peu confus car il y avait des plages de tension différentes dans le pdf et dans la description produit sur ebay. Dans le pdf, UVP(tension recommandée utilisée pour leurs mesures) est 24V ce qui est vraiment bas surtout que mes HPs font 8ohm. Je les ai contacté pour valider que les composants sur la carte supportent bien 36V.
Je savais que ce serait un risque coté dissipation thermique. Il n'y a qu'en mettant tout en place et en mesurant la température du dissipateur que je me suis vraiment rendu compte. Hors boitier, ça pouvait passer sans ventilation active. Une fois enfermé dans mon boitier compact j'ai trouvé ça trop chaud.

Si tu as 3 cartes stéréo qui portent chacune 1xTPA3255 sous le dissipateur ce sera tout différent. Ton boitier sera aussi plus grand par la force des choses.

C'est un super projet de faire un intégré dspiy + ampli 6 canaux avec ces cartes. Tu devrais en être satisfait. En tout cas, pour moi qui voulait un bon ampli compact, je suis ravi

[dekron]

Comment estimes tu les modifications attendues en passant à 36V, ce que tu en attendais en théorie ? Tu as des tableaux particuliers d'une doc TI à laquelle tu te réfères ?

[dekron]

Bonjour,

Bon je m'adresse régulièrement à vous mais en tant que novice je peine à trouver des infos, compréhensible, sur d'autres forum (et diyaudio est un peu une jungle).

En plus de la question ci dessus ( 1) connaitre les différentes impacts d'une élévation de tension d'alim sur les cartes, ou bien la source documentaire employée), je souhaiterais éclaircir les points suivants :

2) L'alimentation SMPS, plus la fréquence est élevée, meilleur cela est, vis à vis des perturbations électroniques du signal ? (car je crois que coté efficience énergétique, c'est l'inverse). A ce regard la gamme EPP maxwell avec ses 100khz serait suffisant au regard de la "qualité" relative de la carte 3e audio ?

3) Les carte 3e audio, on y colle une bête alim et magie, l'ampli est fini, ou il y a des compléments pertinents à apporter ? (pertinent = gain existant au regard du coût de la carte et de l'alim). De quoi éviter les ploc au démarrage/extinction ou limiter le bruit de l'ensemble par exemple ?

4) Ayant pour but d'alimenter 3 cartes identiques (pour un ampli 6 canaux) en parallèle, mais après quelques simulations percevant mieux les limites physiques des HP employés (qui ne pourront pas atteindre leur max de puissance sur l'ensemble du spectre utilisé) je peux estimer le besoin total à environs 200W -où plutot, chaque woofer pourrait atteindre sans altération 30w et chaque tweeter 40w- je relativise le besoin de puissance total.
A puissance donnée, (par ex 300w), faut il privilégier la tension ou l'ampérage, car les différentes version d'alimentations existent ? Par ex le modèle 24V 300W, mais aussi le modèle 36V avec 2/3 de l'ampérage max précédent.
Les HP sont pilotés en tension, aussi celle ci importe. Mais comme l'alim distribue trois cartes, ne faut il pas avoir une réserve de courant plus importante ? En filtrage passif, une seule carte, une grosse tension de sortie est préférable mais la, la tension serait identique mais il faudrait arroser en ampères trois circuits (cartes) en simultané.

Ou alors il faut passer sur des alim plus petites, mais une par carte ? La compacité (et déperdition de chaleur dans l'ampli) en prends un coup.

[thierryvalk]

Bonjour,

Ti qui avait développé une alim spéciale pour ampli classe D fournit dans ses docs beaucoup de réponses à tes questions.

2/ La fréquence de PWM de l'alim doit être bien supérieur au spectre audio, mais surtout pour bien faire travailler sous le principe de la fréquence fixe.
En effet, le "bruit" couramment audible d'une SMPS provient non pas de la PWM mais bien des variations de PWM dues à la régulation de l'alim.

3/ Un relai en sortie avec protection DC est toujours une bonne chose.

4/ Bien que cela se fasse, idéalement il faudrait une alim par carte d'ampli ou synchroniser les cartes entre-elles au niveau de la PWM.
Dimensionnement : toujours le gros problème, trop gros c'est pas bon et trop petit non plus. Il faut aussi voir le courant max de max que peut donner l'alim un court instant.
Comme le dit Alain, 24V sur des HP de 8 ohm c'est dans beaucoup de cas un peu faible, car c'est bien l'impédance vs puissance max qu'il faut regarder pour dimensionner la tension.

[alka]

En effet, le "bruit" couramment audible d'une SMPS provient non pas de la PWM mais bien des variations de PWM dues à la régulation de l'alim.

je me permets : "couramment audible" laisse penser que c'est "fréquent". C'est assez rare dans mon expérience, mais quand ça arrive, ça vient de là.

@dekron: pour la question 1) je pensais y avoir répondu mais j'ai du mal cliquer : ça change la puissance disponible et la chaleur a dissiper. Je n'ai pas trouvé de mesures de température publiées par TI pour les TPA.

pour ton point 4) tu es exactement dans ma situation , qui est fréquente : la forte disparité des rendements des HPs de grave/médium/aigus et la différence d'impédance influent sur le choix des amplis.
Dans un monde idéal on mettrait un ampli par voie, avec gain et alim adaptés à chaque HP et à la source employée.
Dans le monde réel, on fait des compromis.
Dans mon cas, le compromis a consisté en 1 seul type d'ampli, une seule alim, une atténuation passive ajustée (cad corriger le gain apparent des amplis des compressions) pour éviter de trop atténuer en numérique dans le DSPiy.

Pour dimensionner, tu pars du niveau sonore que tu veux au point d'écoute, des HPs que tu as déjà choisis (rendement, impédance, puissance max et éventuellement atténuation nécessaire pour les corriger) et du niveau de sortie de ta source (un DSPiy à 1,9Vrms c'est pas comme un machin bluetooth analogique qui sort 1Vp). Le dimensionnement du reste en découle.

[thierryvalk]

je me permets : "couramment audible" laisse penser que c'est "fréquent". C'est assez rare dans mon expérience, mais quand ça arrive, ça vient de là.

Tu fais bien, en effet ma phrase est mal faite.
J'aurais du dire : si jamais on entend des petit bonhommes verts discuter c'est couramment un problème dû à la régulation et non la fréquence de la PWM.

[dekron]

Bonjour,

J'ai retrouvé le bon graph dans la doc TI P(w) = F(Pvdd) p11. En fait c'est uniquement la tension d'alim qui détermine la puissance de sortie maximale de l'ampli. Mes woofers ne dépasseront pas les 30w (contrainte xmax atteinte). Le tweeter prévu est plus sensible et en 4 ohm : comme tu le décris alka, il lui faudra une puissance bien inférieure à celle du woofer.
Si possible je souhaiterais éviter une protection physique, mais c'est peut etre plus simple que de devoir naviguer en numérique entre 0 et 10% pour ne pas dépasser en effet. Je n'ai pas encore affiné le filtrage.

Néanmoins sur vos retour et les infos que j'ai réussi à glaner sur diyaudio, ainsi que la conso estimée pour l'usage domestique je vais me limiter à 36V, d'autant plus qu'il y aura 3 ampli dans la boite + dspiy + alim ... autant limiter les sources de chaleur je serais sans doute contraint de prévoir une ventilation mécanique. Si jamais j'ai besoin de plus, un jour, on changera l'alim et la disposition de l'ampli.

Globalement, chez meanwell j'ai le choix entre ces types de gammes :
- Les RPS/EPP 500w 36v (quelle diff entre les deux ???) qui ont des fréquences à 90/100khz mais pas de limitation de courant d'entrée
- Les RSP/HPRG/MSP 500-600 36v qui ont l'active current inrush limiting, mais une fréquence limitée à 70 khz.

Il y a une raison de choisir l'une ou l'autre à partir de cela, ou bien a ce niveau je ne choisi qu'en fonction du prix et de la compacité ?

Alka > Pour quelle raison n'as tu pas choisi d'utiliser l'alimentation auxiliaire 5V de l'ampli pour alimenter le dspiy, le besoin de courant ? Voire celle de l'alimentation mais celle que tu as choisie ne dispose peut etre pas de 5V auxiliaire ?

[thierryvalk]

RPS vs EPP :
L'une est "médicale" l'autre pas. Une "médicale" n'apporte rien de plus pour nos applications, voir moins vu qu'elle ne dispose pas de capas entre Live et Terre.

Un vrai PFC actif me semble mieux dans notre cas.

[dekron]

Seuls les fins limiers tels que toi peuvent le savoir les notices tech m apparaissent identiques.

Le vrai pfc actif c est celui prévu dans les alim précitées ou un circuit supplémentaire ajouté ?

[alka]

Alka > Pour quelle raison n'as tu pas choisi d'utiliser l'alimentation auxiliaire 5V de l'ampli pour alimenter le dspiy, le besoin de courant ? Voire celle de l'alimentation mais celle que tu as choisie ne dispose peut etre pas de 5V auxiliaire ?

parce que mon DSPiy est alimenté en permanence alors que SMPS+Ampli ne sont allumés que lorsque le DSPiy sort de veille.
Sur ma carte ampli il n'y a pas de 5V mais 12V auxiliaire que j'utilise pour le ventilateur.


Il me semble que le PFC sur une SMPS c'est uniquement une contrainte imposée pour que l'opérateur (EDF) facture bien la puissance réelle consommée (PFC = ajuster le cosphi). Ca ne change rien sur la qualité en sortie de SMPS. Je me trompe ?

[GoodNoize]

Hello,
suivant le marketing powersoft le PFC :
S'adapte en fonction de la tension secteur donc utilisable dans plusieurs pays tranquilou
Meilleur régulation générale
Chauffe moins
Adaptation à la charge
Et si on lit entre les lignes : sauve le monde, consomme pas