Layout 3x TDA7293 parallel

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wiesonich
Stammgast

#1 erstellt: 13. Dez 2009, 22:41

Nabend,

glücklicher Weise findet man im Netz eine Menge zuverlässige Layouts für eine Chip-Endstufe mit drei parallel geschalteten TDA7393. Viele davon sind aber einfach zu groß, jedenfalls für meinen Geschmack. Deshalb habe ich ein Layout im Format einer Zigarettenschachtel erstellt und wüsste gern, was ihr davon haltet. Das Layout hat die Außenmaße 93 x 68 mm.

Top:

Bottom:

Mich interessiert besonders eure Meinung über die Masseführung. Ich habe versucht, mich weitgehend an die Masseführung aus dem Hersteller-Datenblatt zu orientieren, und an plausible Hinweise, die man hier im Forum und im Netz über die Masseführung findet. Aufgrund der kompakten Maße meiner Platine war das natürlich nicht vollständig möglich. Wobei ich aber sagen muss, dass ich an einer Stelle bewusst vom Hersteller-Layout abgewichen bin, und zwar bei der Anbindung der Signalmasse an die Powermasse. Bei mir wird die oben liegende Signalmasse am GND-Anschluss des CONTROLL-Klemmsteins auf die Unterseite der Platine geführt.Von dort geht es dann immer noch getrennt von der Powermasse bis zum SUPPLY-Klemmstein. Erst an dessen GND-Anschluss erfogt bei mir die eigentliche Verbindung mit der Powermasse. Beim Hersteller-Layout liegt die Signalmase zwar auch oben bzw. die Powermasse unten, aber die Verbindung der Signalmasse mit der Powermasse erfolgt bereits an einem der großen Block-Kondensatoren, sozusagen mitten in der Wurst (bei wäre das der Plus-Anschlus des Kondensators C10B). Die Signalströme auf der Platine müssten im Hersteller-Layout also zumindest teilweise durch einen Leiterbahn-Bereich fließen, der mit Ladeströmen der Block-Kondensatoren belastet wird. Interessanter Weise wäre es auch im Hersteller-Layout ohne weiteres möglich gewesen, die Signalmasse getrennt von der Powermasse bis zum GND-Anschluss des SUPPLY-Klemmsteines zu führen. Es sieht fast so aus, als wären die Entwickler des Hersteller-Layouts zumindest an dieser Stelle absichtlich vom Grundsatz der getrennten Masseführung abgewichen. Grübel...

Ich würde mich freuen, wenn ihr den einen oder anderen kritischen Blick auf mein Layout werfen würdet.

Dank im Voraus.

-3dB
Stammgast

#2 erstellt: 14. Dez 2009, 12:41

Hallo,

schönes Layout - aber ...
... die Pins 2, 3, 4 und 15 der slaves sind miteinander verbunden. Absicht?
In der Applikation liegen die Pins 2 und 3 auf GND.

Gruß Wilhelm

wiesonich
Stammgast

#3 erstellt: 14. Dez 2009, 14:29

Hallo,

ja, ist Absicht. Steht so im Datenblatt von Januar 2003 auf Seite 10, Bild 7.

http://www.datasheet...5jsx9108fj3sqq3y.pdf

Es gab' mal ein älteres Datenblatt (von 1998 glaube ich) wo die genannten Pins auf Masse gezeichnet wurden. Da soll es Schwierigkeiten gegeben haben mit der Parallelschaltung der TDAs. Ständige Bausteinausfälle etc.

Oder ist die Schaltung von Januar 2003 der Bausteinkiller?

-3dB
Stammgast

#4 erstellt: 14. Dez 2009, 18:46

Hallo,
ich habe schon seit Jahren eine Dreierkombination in Betrieb
in der Pin 2 und drei auf Masse liegen - bisher keine Probleme. Daraus kann sicher keine gesicherte Statistik abgeleitet werden.
Worauf du achten solltest ist die Überhitzung des IC beim Löten. Die notwendig breiten Leiterbahnen heizen lange nach.
Entweder Wärmeleitfallen oder Wärmeableitzange.
Kann ich dir nur empfehlen.
Gruß Wilhelm

wiesonich
Stammgast

#5 erstellt: 14. Dez 2009, 23:53

Hmm...

habe das Datenblatt mit der Schaltung Pin 2 und 3 auf Masse gefunden. Ist vom Juli 2000. Jetzt bin ich verunsichert. Welche der beiden Schaltungen aus dem Hersteller-Datenblatt ist nun die Richtige?

Die vom Juli 2000?

Oder die vom Januar 2003?

wiesonich
Stammgast

#6 erstellt: 16. Dez 2009, 00:47

Also, ich vermute jetzt mal ins Blaue hinein, was die Beschaltung der Pins 2 und 3 angeht. Vielleicht ist ja die Spannungsdifferenz von Pin 2/3 zu Pin 4 von Bedeutung.

Beim Master liegt Pin 4 auf Masse. Die Differenz zu Pin 2/3 liegt beim Master somit im Bereich der Signalspannung von vielleicht 1 Volt, sofern die Endstufe nicht übersteuert. Beim Slave liegt Pin 4 auf Minus. Somit kann die Spannungsdifferenz zu Pin 2/3 eigentlich nur dadurch klein gehalten werden, dass Pin 2/3 ebenfalls auf Minus gelegt werden. Auf Masse gelegt würde die Differenz zu Pin 4 immerhin eine volle Rail-Spannung betragen. Bei einem 30 Volt Trafo im Leerlauf wäre das eine Gleichspannung von beinahe 50 Volt. Zwar sollen die Pins 2/3 laut Datenblatt bis zu 90 Volt gegen Minus vertragen können, aber irgendwie beschleicht mich das Gefühl, hier könnte der Faktor 2 mit hinein spielen. Möglicher Weise irrtümlich. Und 90 Volt geteilt durch 2 wären halt nur 45 Volt. Und Peng! Oder auch nicht. Aber warum sollte der Hersteller sonst auf den Trichter kommen, die Pins 2/3 trotz hoher Spannungsfestigkeit gegen Minus lieber nicht mehr auf Masse zu legen. Knifflig...

Nun gut, abgesehen von dieser Kuriosität des Datenblattes werde ich beim Einlöten der TDAs auf jeden Fall die Wärme mit einer Zange ableiten. Ich traue den Wärmefallen auf Platinen nicht über den Weg, was die zu erwartende Stromstärke in den Leiterbahnen angeht. Habe einfach Angst, dass Wärmefallen nach und nach altern und auf Dauer wie eine Sicherung wirken und irgendwann einfach durchbrennen.

Was denkt ihr über die Masseführung des Layouts?

-3dB
Stammgast

#7 erstellt: 16. Dez 2009, 16:09

Hallo,

warum fragst du nicht direkt einmal bei st.com nach?

Gruß Wilhelm

wiesonich
Stammgast

#8 erstellt: 16. Dez 2009, 23:05

Eigentlich eine gute Idee.

War eben auf dem Site des Herstellers

www.st.com, habe dort aber leider keine Email-Adresse gefunden. So wie´s ausschaut, muss man sich dort registrieren, um Email-Kontakt aufnehmen zu können. Für eine technsiche Frage zu einem Produkt finde ich das ein wenig überzogen. Will ja keine Serie starten, nur ein paar zuverlässige Endstufen für mich privat aufbauen. Aber immerhin findet sich eine Telefonnummer der Vertretung in Deutschland, da werd ich morgen mal anrufen und nach der Beschaltung der Pins 2 und 3 fragen.

Die Masseführung lässt sich am Telefon schlecht beurteilen. Da wür ich mich schon freuen, wenn... Nuja.

pacificblue
Stammgast

#9 erstellt: 17. Dez 2009, 13:08

Wie kriegst Du die TDAs an den Kühlkörper geschraubt, wenn die großen Elkos dem Schraubendreher im Weg stehen?

Bezüglich der Pins 2 und 3 empfiehlt es sich dem neueren Datenblatt zu folgen. Es wird einen Grund haben, warum die Schaltung da geändert worden ist. Wahrscheinlich hat die Schaltung von 2000 meistens funktioniert, aber nicht immer. Und die Schaltung von 2003 löst das zugrundelegende Problem.

-3dB
Stammgast

#10 erstellt: 17. Dez 2009, 14:21

Hallo,

http://de.wikipedia.org/wiki/Schraubenschl%C3%BCssel
Gruß Wilhelm

wiesonich
Stammgast

#11 erstellt: 17. Dez 2009, 15:06

Der war gut.

Es sollen aber Imbus-Schrauben werden. Der Einwand von pacificblue ist deshalb schon berechtigt. Im Moment schwanke ich noch zwischen abgesägtem Imbus-Schlüssel und Elkos auf die Unterseite der Platine. Ich denke Letzteres ist einfacher.

Bei ST habe ich heute angerufen, um die Frage der Pin-Belegung zu klären. Auf der ST-Hompage findet sich ja die Telefonnummer des Design-Centers. Vom Design-Center wurde ich freundlich auf einen Distributor verweisen. Die haben mich freundlich auf einen anderen Distributor verwiesen. Die haben mich freundlich auf das Design-Center verwiesen. Die haben mich freundlich auf die ST-Homepage verwiesen. Ich habe dann schöne Weihnachten gewünscht.

detegg
Inventar

#12 erstellt: 17. Dez 2009, 15:25

wiesonich schrieb:

... Ich habe dann schöne Weihnachten gewünscht.

... der war auch gut!

Ich würde es aber auch mit pacificblue halten - Datenblätter sind iA sehr verlässlich - eine neue Version nach 3 Jahren macht Arbeit und wird ihre Gründe haben ...

Kannst Du die C´s nicht nach Montage der TDA einlöten?

:-) Detlef

wiesonich
Stammgast

#13 erstellt: 17. Dez 2009, 21:51

Ok, dann bleibe ich lieber bei der Beschaltung der Pins 2/3 mit Minus und lasse das Layout wie es ist.

Die C´s ließen sich schon nachträglich einlöten. Aber ein späterer Ausbau der Endstufen soll auch möglichst einfach sein. Was spricht denn dagegen, die Elkos nach unten stehen zu lassen? Genug Platz nach unten ist vorhanden. Platzmangel besteht lediglich in der Breite und Tiefe.

PS:
Im zweifelhaften Datenblatt vom Juli 2000 mit der Beschaltung der IN-Pins auf Masse findet sich übrigens ein echter Fehler an anderer Stelle der Schaltung. Der Mute-Pin des Slave soll laut Schaltbild mit dem Mute-Pin des Masters verbunden werden. Laut Texbeschreibung hingegen mit Masse. Da stimmen Text und Schaltbild nicht überein. Auch das wurde im Datenblatt vom Januar 2003 korrigiert - es scheint also wirklich das richtige Datenblatt zu sein.

pacificblue
Stammgast

#14 erstellt: 18. Dez 2009, 09:24

wiesonich schrieb:

Was spricht denn dagegen, die Elkos nach unten stehen zu lassen?

Bei dem vorgesehenen Einsatzzweck spricht nichts dagegen. Die Sollbruchstelle sollte genug Platz nach oben - oder in dem Fall nach unten - haben, damit sie im Fehlerfall auch aufgehen kann. Generell sollte zwischen Kondensatoren ein bisschen Luft sein zur Wärmeabfuhr. Du kannst ja mal fühlen oder messen, wie warm die Kondensatoren werden, wenn der Verstärker einige Zeit gespielt hat. Je wärmer sie werden, desto kürzer halten sie, z. B. steht in einem Datenblatt von BC Lebensdauer bei 85 °C = 12.000 h (~1,5 Jahre Dauerbetrieb), bei 40 °C = 200.000 h (~22 Jahre Dauerbetrieb).

tede
Inventar

#15 erstellt: 18. Dez 2009, 10:16

Hallo,

ich habe in den Kühlkörper M3 Gewindebolzen eingeschraubt und die TDA's mit Muttern befestigt, die können dann mit einem 5,5mm Ringschlüssel festgezogen werden.
M3 Sechskantschrauben sind nicht einfach zu bekommen.

Grüße
Thomas

wiesonich
Stammgast

#16 erstellt: 19. Dez 2009, 00:02

@pacificblue
Der wenige Platz zwischen den großen Elkos ist tatsächlich ein Punkt, der mir etwas in die Seite kneift. Eigentlich sogar aus zwei Gründen: Zum Einen, der Wärme wegen, zum Anderen, der magnetischen und elektrischen Felder wegen. Das mit der Wärme werde ich genau so machen, wie du es schreibst, einfach mal die Temperatur messen. Und dann mal schauen, ob es sich lohnt, das Layout nochmal über den Haufen zu werfen, um noch ein paar Jährchen rauszuholen.

Tja, und was die magnetsichen und elektrischen Felder angeht, habe ich wahrscheinlich mehr Angst als nötig. Immer wieder sieht man ja Fotos von Verstärkern, wo sogar die Wechselspannungsverdrahtung des Transformators unmittelbar am Endstufen-Eingang vorbeiführt... Oder die Trafos selbst sitzen direkt neben der Endstufe usw. Der Einfluss der verschiedenen Felder scheint eher unkritisch zu sein.

Eine Verständnisfrage zu den Elkos:
Knacken die Elkos im Fehlerfall wirklich nicht zur Seite weg? Brauchen die Sollbruchstellen also nur nach oben (bzw. unten) hin Platz zum Nachgeben?

@tede
Wie hast´n die Gewindebolzen in die Kühlkörper geschraubt?

[Beitrag von wiesonich am 19. Dez 2009, 00:06 bearbeitet]

pacificblue
Stammgast

#17 erstellt: 19. Dez 2009, 01:16

wiesonich schrieb:

Tja, und was die magnetsichen und elektrischen Felder angeht, habe ich wahrscheinlich mehr Angst als nötig.

Das Layout im Datenblatt ist ja ähnlich aufgebaut. Wichtig ist, dass die Eingangs- und Ausgangsleitungen und -leiterbahnen nicht zu nah zusammen sind und nicht über lange Strecken parallel laufen um ungewolltes Feedback zu vermeiden. Ein paar cm Abstand reichen da schon und wenn sich die Leitungen kreuzen müssen, dann möglichst rechtwinklig zueinander.

wiesonich schrieb:

Knacken die Elkos im Fehlerfall wirklich nicht zur Seite weg? Brauchen die Sollbruchstellen also nur nach oben (bzw. unten) hin Platz zum Nachgeben?

Im Normalfall schon, solange Du die Elkos nicht an direkt an eine Schuko-Steckdose anschließt.

wiesonich
Stammgast

#18 erstellt: 19. Dez 2009, 13:37

Moin,

pacificblue schrieb:

Wichtig ist, dass die Eingangs- und Ausgangsleitungen und -leiterbahnen nicht zu nah zusammen sind und nicht über lange Strecken parallel laufen um ungewolltes Feedback zu vermeiden.

Da habe ich versucht, alles an Abstand rauszuholen, was nur möglich war für die kleine Platine. Eingang auf der einen Seite, Ausgang auf der anderen Seite. Gegenkopplung außen um den TDA herum, ohne Kreuzung mit dem Eingang. Als Kompromiss musste ich die relative Nähe der Gegenkopplung zu den Eingangsfiltern in Kauf nehmen. Die Gegenkopplung wird ja eigentlich nicht von größeren Strömen durchflossen. Ist hier trotzdem ein Feedback zu erwarten, durch die bloße Nähe der Gegenkopplung zu den Eingangsfiltern?

Ein weiterer Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Tatsache, dass mehrere Platinen dirket nebeneinander montiert werden. Praktisch ohne Abstand. Kann es dadurch passieren, dass die "stromstarke" Ausgangs-Leiterbahn der einen Platine den Eingang oder die Gegenkopplung der daneben montierten Platine beeinflusst?

Klausi745
Stammgast

#19 erstellt: 19. Dez 2009, 14:21

Sollten sie sich beeinflussen wollen, schnall nen Kupferblech zwischen die Platinen das du auf Masse legst

pacificblue
Stammgast

#20 erstellt: 19. Dez 2009, 14:30

wiesonich schrieb:

Die Gegenkopplung wird ja eigentlich nicht von größeren Strömen durchflossen. Ist hier trotzdem ein Feedback zu erwarten, durch die bloße Nähe der Gegenkopplung zu den Eingangsfiltern?

Kaum, dazu sind die Ströme zu gering.

wiesonich schrieb:

Kann es dadurch passieren, dass die "stromstarke" Ausgangs-Leiterbahn der einen Platine den Eingang oder die Gegenkopplung der daneben montierten Platine beeinflusst?

Das kann passieren. Deine Eingangs- und Gegenkopplungsleiterbahnen sind nicht durchgängig gerade, sondern mäandern so ein bisschen herum mit einigen Bauteilen im rechten Winkel. Das sollte den Effekt abschwächen. Und das Wichtige ist, dass es sich nicht um Ein- und Ausgang des gleichen Kanals handelt, so dass kein Feedback entsteht. Du kannst ja vor dem endgültigen Zusammenbau mal testen ob sich was ändert, wenn die Platinen weiter auseinander liegen oder sich ein möglichst dickes Alublech zwischen ihnen befindet.

wiesonich
Stammgast

#21 erstellt: 21. Dez 2009, 20:39

Sorry für die späte Antwort, aber angeregt durch den Threat, wo es um Brummprobleme mit einem Gainclone geht, bin ich in tiefes Grübeln verfallen, was die Masseführung meines Layouts angeht.

Zu den stromstarken Ausgangsleiterbahnen der Platinen ist mir vorher aber noch etwas eingefallen:
Ein Stück weit relativiert sich der Einfluss der Ausgangsleiterbahn zur benachbarten Platine sogar noch zusätzlich, weil die benachbarten Platinen verschiedene Frequenzbänder übertragen sollen. Es gibt also eine Endstufe für den Tiefton, eine für den Mittelton und eine für den Hochton. Lediglich in den Übernahmebereichen der Frequenzbänder könnte es demnach zu Beeinflussungen kommen. Im Zweifel werde ich versuchen, mit Blechen zu arbeiten. Danke für den Tipp! (Wäre MU-Blech nicht besser geeignet als Kupfer oder Alu?)

Nun zur Masseführung:
Die Verbindung der Signalmasse mit der Powermasse bereitet mir immer noch ein wenig Kopfzerbrechen. Laut Hersteller-Datenblatt werden beide Massen auf der Platine miteinander verbunden. Eigentlich müsste es den Links aus dem Nachbarthreat zur Folge aber besser sein, beide Massen überhaupt nicht auf der Platine zu verbinden, sondern am Sternpunkt des Verstärkers. Hier mal ein Bild wie ich die Verdrahtung bisher geplant hatte (Variante 1) und wie es dem Nachbarthreat zur Folge vermutlich besser wäre (Variante 2).

Welche Variante würdet ihr wählen?

[Beitrag von wiesonich am 21. Dez 2009, 20:41 bearbeitet]

tede
Inventar

#22 erstellt: 22. Dez 2009, 10:46

Hallo,

zum Kühlkörper:
in den Kühlkörper 2,5mm bohren, in diese Bohrung mit einem 3,2mm Bohrer ca 2mm tief bohren (für den Isoliernippel). M3 Gewinde in die verbleibende 2,5mm Bohrung schneiden.

auf einen Gewindebolzen (oder abgeschnittene Schraube) 2 Muttern verspannen, dies in den kühlkörper einschrauben, Muttern wieder entfernen. Den IC probewise montieren, den überstehenden Gewindebolzen kürzen.

zur Masseführung:
Ich bevorzuge Variante 1, dabei auf dem Layout die Eingangsmasse & Gegenkopplung zusammen an Pin 4 (SGND) führen und von diesem zum (Power)Massepunkt der Leiterplatte.

Grüße
Thomas

wiesonich
Stammgast

#23 erstellt: 22. Dez 2009, 16:50

Tag,

viel Aufwand für die Schrauben. Ich kann mir aber gut vorstellen, dass die Montage der Endstufen durch die Gewindebolzen einfacher ist. Die fummelige Suche nach den Gewindelöchern bei der Montage entfällt. Auf der anderen Seite stelle ich es mir fummeliger vor, die klitze kleine Mutter auf eine Schraube zu drehen, als die etwas größere Schraube in ein Gewindeloch. In jedem Fall eine gute Idee.

Meine Bedenken zur Masseführung der Verdrahtungs-Variante 1 zielen auf den Spannungsabfall der Masseleitung von der Endstufe zum Netzteil. Diese Masseleitung wird ja vom Laststrom durchflossen, und durch den Widerstand dieser Leitung entsteht ein Spannungsabfall, der das Spannungspotenzial der Powermasse auf der Endstufen-Platine abhängig vom Laststrom anhebt. Da in der Verdrahtungs-Variante 1 die Signalmasse über eine Leiterbahn auf genau dieses schwankende Potenzial der Powermasse geführt wird, müsste die Signalmasse durch dieses schwankende Spannungspotential doch abhängig von der Höhe des Lastroms moduliert werden. Mit anderen Worten, es liegt eine Kopplung des Ausganges mit dem Eingang vor => Feedback.

Nun wird das im Hersteller-Datenblatt des TDA ja genau so vorgeschlagen im Beispiel-Layout. So wirklich schlimm dürfte das also gar nicht sein mit dieser Kopplung. Ich vermute aber, das trifft nur auf solche Gerätekombinationen zu, bei denen entweder das Signalquellen-Gerät oder der Verstärker nicht mit dem Schutzleiter verbunden ist. Sobald das Signalquellen-Gerät und der Verstärker eine Schutzleiterverbindung aufweisen, kann diese Kopplung in der Verdrahtungs-Variante 1 einen Strom durch die Masseschleife über den Schutzleiter treiben. Hier ein Bild, was ich meine:

In der Verdrahtungs-Variante 2 läge zwar auch eine Masseschleife über den Schutzleiter vor, aber der Spannungsabfall über der Leitung zwischen Endstufe und Netzteil würde keinen Strom mehr durch diese Schleife treiben können.

Oder?

tede
Inventar

#24 erstellt: 22. Dez 2009, 19:53

Hallo,

der Referenz(masse)punkt für den Endstufen-IC ist der Punkt, an dem der Gegenkopplungswiderstand auf GND liegt, dies sollte an einem Ort sein, der gleich dem Eingangs-GND ist und an dem möglichst keine Ströme fließen.

Dass die Spannungs-abfälle (oder heist das neuerdings Wertstoffe ?) in der Masseleitung von dem Netzteil zur Endstufen-LP nicht auf den Lautsprecher gelangen muss wie in der Zeicnung, der Lautsprecher-GND direkt an der Endstufen-LP angeschlossen werden.

Mit diesem Aufbau habe ich die besten Erfahrungen gemacht und die meisten Endstufen beim ersten Aufbau brummfrei hinbekommen.

Ich bin kein Freund von einem über-alles ZMP, der sich sowiso nicht 100%tig verwirklichen lässt.

Grüße
Thomas

p.s. eine M3 Mutter ist ca. gleich groß wie ein M3 Schraubenkopf.

[Beitrag von tede am 22. Dez 2009, 19:59 bearbeitet]

pacificblue
Stammgast

#25 erstellt: 22. Dez 2009, 21:43

Den von Dir gezeigten Schleifenstrom verringern manche Konstrukteure indem sie die Verbindung zwischen S-GND und P-GND über einen Widerstand kleiner gleich 10 Ohm herstellen. Insofern kann es nicht schaden auf der Platine einen entsprechenden Platz vorzusehen, eine Brücke einzusetzen und beim Auftreten von Brumm durch einen Widerstand zu ersetzen.

Andere benutzen einen [url=http://sound.westhost.com/earthing.htm}Ground Loop Breaker[/url] mit dem selben Ziel.

wiesonich
Stammgast

#26 erstellt: 22. Dez 2009, 22:38

@tede
Das leuchtet mir ein mit der Gegenkopplungs- und der Signalmasse. Danke für die Erklärung. In diesem Punkt ist mein Layout dann wohl nicht ganz sauber, weil sich der Ladestrom der Mute-/StBy-Elkos in der Signalmasse herumtreibt - ein weiteres Zugeständnis an die geringe Baugröße der Platine. Im Hersteller-Layout ist das tatsächlich besser gelöst, braucht aber deutlich mehr Platz. Negativ auswirken müsste sich das bei meinem Layout aber nur im Ein- bzw. Ausschaltmoment, weil im Normalbetrieb kein Strom durch die Mute-/StBy-Elkos fließt. Vielleicht "ploppt" meine Platine ja beim Ein- und Ausschalten. Mal sehen, ob ich da noch eine Lösung für finde.

@pacificblue
Der Platz wird jetzt vorgesehen!