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Kürzlich gab EPC, Efficient Power Conversion Corporation, die Einführung des Referenzbausatzes EPC9192 bekannt. Der Referenzbausatz ermöglicht einen leistungsstarken, kompakten und effizienten Class-D-Audioverstärker, der in digitalen Verstärkern für Heim-, Studio- und Autoradios weit verbreitet ist. Der EPC9192 verwendet die digitale Hochstromverstärker-Induktivität CPD2315FA-100M, die von Codaca Electronics selbst entwickelt und konzipiert wurde, um die hohe Klangtreue, geringe Verzerrung und niedrige Geräuschentwicklung bei digitalen Verstärkern zu realisieren.
1 - Programmdesign und Anwendung
Die EPC9192 verfügt über eine erdete, geteilte Dualversorgung mit Einzelendesign (Single-Ended), die bis zu 700 W Ausgangsleistung pro Kanal bei 4 Ω Last liefert. 200 V, EPC2307, eGaN® FETs von EPC werden in einer Halbbrückentopologie verwendet. Zwei Kanäle können auch im Brückenmodus (BTL) konfiguriert werden, um bis zu 1400 W / 8 Ω bereitzustellen.
Die EPC9192 verfügt über ein modulares Design für hohe Flexibilität und Erweiterbarkeit. Sie umfasst eine EPC9192 Hauptplatine, zwei EPC9558L PWM-Modulator-Tochterplatinen und zwei EPC9558P Leistungsstufen-Tochterplatinen. Damit lässt sich ein digitaler Zweikanal-Leistungsverstärker mit zusätzlichen Stromversorgungs- und Schutzfunktionen realisieren. Benutzer können eigene Schaltungen für den PWM-Modulator und die Leistungsstufe implementieren. Unterschiedliche Modulationstechniken lassen sich durch Anpassung des PWM-Modulators erreichen, wobei auch die Schaltfrequenz geändert werden kann. Die Leistungsstufenplatine kann ebenfalls angepasst werden, sodass verschiedene Bauelemente evaluiert und verglichen werden können.
Die Referenz-Design-Platine ist in Abbildung 1 dargestellt, und das Schaltbild der EPC9192-Lösungsplatine sowie das Schaltbild der EPC9558P-Leistungsstufen-Tochterplatine sind jeweils in Abbildung 2 und Abbildung 3 gezeigt.
Abbildung 1: EPC9192-Programmierbare Platine
Abbildung 2: Schaltplan der EPC9192-Programmierbaren Platine
Abbildung 3: Schaltplan der EPC9558P-Leistungsstufentochterplatine (Quelle: EPC-Website)
1.1 Hauptmerkmale
◦ 700 W pro Kanal @ 2-4Ω / 350 W @ 8Ω
◦ BTL-fähig (1400 W @ 4-8Ω, 100 VRMS)
◦ < 0,005 % THD+N, > 120 dB SNR
◦ Frequenzgang: 5 Hz - 20 kHz +/- 0,5 dB
◦ Überstrom-, Überhitzungs-, Unterspannungs- und Überspannungsschutzfunktionen
1.2 Leistungsprüfung
Das Audio-Signal wurde mit einem Audio-Analysator gemessen und die Effizienz bei verschiedenen Versorgungsspannungen und Ausgangsleistungen unter 8Ω-Lastbedingungen getestet.
Abbildung 4 zeigt die Effizienz des auf GaN-Transistoren basierenden Class-D-Audioverstärkers in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung im niedrigen Leistungsbereich (a) und hohen Leistungsbereich (b) bei Versorgungsspannungen von 48 V, 70 V und 82 V. Die Tests zeigen, dass das EPC9192-Evaluierungsboard bei einer 350-W/8Ω-Last eine Effizienz von ca. 96 % aufweist.
Abb. 4a: Effizienz bei niedriger Leistung
Abb. 4b: Effizienz bei hoher Leistung
Abbildung 5: THD+N in Abhängigkeit vom Ausgangsleistungspegel, 4Ω-Last
Abbildung 6: THD+N in Abhängigkeit von der Frequenz bei 1 W (durchgezogene Linie), 10 W (gestrichelte Linie), 100 W (punktierte Linie), 4 Ω-Last
2 - Digitale Verstärker Sensor Produktmerkmale
Die Leistungsstufen-Tochterplatine des EPC9192 Referenzdesigns verwendet Codaca 's hochstrom-Digitalverstärkerinduktivität CPD2315FA-100M Mit einem Induktivitätswert von 10μH und einem Sättigungsstrom von 45,50A hat das Produkt die Abmessungen 23x23x15mm und einen Arbeitsbereich von -40°C bis +125°C. Die Drossel ist mit Materialien für breite Temperaturbereiche und geringen Stromverbrauch sowie einer flachen Spulenwicklung konzipiert. Die Drosseln sind mit Materialien für breite Temperaturbereiche und geringen Stromverbrauch sowie flacher Spulenwicklung ausgelegt und zeichnen sich durch geringen Widerstand, geringe Temperaturerhöhung, geringe Verluste, hervorragende Stromstabilität und Signalübertragungseigenschaften sowie eine kompakte Gehäusedesign aus, das für verschiedene Lösungen mit kleiner Bauform geeignet ist.
2.1 Elektrische Eigenschaften
CPD2315FA-100M Sättigungsstromkurve:
CPD2315FA-100M Temperaturanstiegsstromkurve:
Die CPD2315FA-Serie umfasst derzeit drei Modelle mit einem Induktivitätsbereich von 10 bis 22μH, einem Sättigungsstrom von 45,5 bis 23,5A und einem Temperaturanstiegsstrom von 14A, die den Anforderungen verschiedener Schaltungslösungen gerecht werden.
Als weltweit führender Anbieter von Magnetkomponententechnologie konzentriert sich Cortaca Electronics seit 23 Jahren auf die Entwicklung von Leistungsinduktoren. Um den Designanforderungen von kompaktem Format, hoher Leistung, geringer Abstrahlung und geringer Verzerrung bei digitalen Verstärkern gerecht zu werden, hat Cortarge mehrere Serien von Digitalverstärker-Induktoren eigenständig entwickelt. Zum Beispiel: CPD , CSD , CPE , CSAD , VSAD , VSD und viele weitere Serien. Dabei wurde die CPD-Serie aufgrund ihrer Vorteile wie hoher Strombelastbarkeit, geringer Verluste, hoher Effizienz und starker Störfestigkeit von Infineon und anderen weltweit bekannten IC-Lösungsanbietern bereits mehrfach in Referenzdesigns aufgenommen.
2.2 Merkmale von Codaca CPD-Serie Produkte
◦ Die CPD-Serie Digitalverstärker-Induktoren weisen folgende Merkmale auf:
◦ Kompaktes Design, das Platz auf der Leiterplatte spart.
◦ Magnetisch abgeschirmte Bauweise für hohe EMV-Festigkeit.
◦ Flachdrahtwicklung mit geringem Widerstand und geringer Temperaturerhöhung.
◦ Werkstoffe mit breitem Temperaturbereich und geringem Leistungsverbrauch, niedriger Kernverlust.
2.3 Einsatzumgebung
Betriebstemperatur: -40 °C bis +125 °C (einschließlich Spulenwärme).
2.4 Umweltstandards
Erfüllt die Anforderungen von RoHS, REACH, halogenfrei und weitere Umweltvorschriften.
2.5 Produktion
Serienproduktion, Lieferzeit 4–6 Wochen, Muster können angefordert werden.
Weitere Informationen und Musteranfragen unter Codaca offizielle Website.