Дешевая мощность: обзор платы усилителя ZK-2001 на чипе TPA3221

Спасибо селлерам на Aliexpress, теперь DIY проекты в аудиотехнике упростились до крупноузловой сборки по платам. В чем-то это даже хорошо, не нужно иметь продвинутую инженерную квалификацию, чтобы получить гарантированно неплохой звук. Но нужно примерно понимать особенности популярных плат. Сегодня кратко рассмотрим собранную плату усилителя мощности звуковой частоты с чипом класса D (TPA3221). Вариант ZK-2001 может работать в стерео и в мостовом (PBTL) режиме (например, для сабвуфера), выдает примерно 80 Вт на канал и оснащен пассивным радиатором. Подробнее об особенностях ее работы и звуке ниже.

Технические характеристики

Упаковка и комплект

В посылке картонная коробка, значит шансы на доставку без повреждений из Китая выше.

Еще дополнительный упаковочный материал есть и карточка с QR-кодом с инструкцией.

Комплектность платы:

Положили экранированный кабель 30 см с разъемом 3jst.

Внешний вид

Плата небольшая, компоновка типовая, радиатор (60х30х12 мм) по центру платы. Сетка крепежных отверстий диаметром 3,2 мм: 95х60 мм. Подача входного сигнала на выбор: AUX 3.5 мм или трехпиновым разъемом (как часто на китайских аудиоблоках).

Что сразу необычно — сдвоенный переключатель режимов, он управляет режимами BTL/PBTL (стерео и мостовой) и усилением 28/38 дБ. На обратной стороне нанесена иснтрукция по пользованию. Операционные усилители без возможности оперативной замены (без пайки), стоят китайские 5532.

Подключение питания и динамиков на клеммах:

Видим достаточно крупные электролиты по питанию (аж смонтировали боком) и диод для защиты от смены полярности.

Масса ZK-2001 92 г.

Под радиатором (ничего не жужжит сверху в отличии от Wondom BDM8-A):

Термопаста имелась в нужном количестве, маркировка чипа TPA3221 похожа на оригинал (но с китайскими производителями никогда нельзя быть уверенным на 100%). Вторая микросхема микроконтроллер HK32F030 на ядре ARM Cortex-M0 для управления функциями и защитами усилителя.

Эксплуатация

При включении платы, щелчка в акустике нет. Но в паузах есть небольшой фоновый ВЧ шум, с использованием экранированного кабеля входного сигнала почти проходит. Индикатор (синий) показывает текущий режим (стерео/мостовой/превышение напряжения питания). Чувствительность входа 2 В.

Работает плата от 8 В DC (однополярное напряжение), но есть нюанс — где-то до 15-18 В есть высокие искажения формы сигнала на выходе. Оптимальное питание — 24 В, или если нужно мощнее — 30 В (но тут уже желательно ставить активное охлаждение и тоже растут искажения).

Погонял ZK-2001 в разных режимах и измерил мощность (без значительного искажения формы синуса) при разном питании:

Режим BTL (нагрузка 4,5 Ом). Питание 12 В — мощность около 19 Вт, 24 В — около 48 Вт, 30 В — 80 Вт. В мостовом режиме 30 В — 106 Вт. КПД примерно 90-91%.

Судя по графику из даташита чипа искажения от мощности, выше 50 Вт «разгонять» TPA3221 для музыки и не нужно.

В мостовом режиме схожая картина.

Греется радиатор только при высокой мощности. На фоновом прослушивании мощность потребляется в районе 2-5 Вт. В режиме ожидания — меньше 1 Вт. Горячий стабилизатор питания 12 В для питания ОУ.

По звуку этот чип что-то среднее между классом D TPA3116 и TPA3255. Не совсем пластмассовый звук на верхах, но и нет той упругой напористости как у мощной 3255. Вариант без явных огрехов, но и не супер детальный и музыкальный. Сам производитель позиционирует этот чип для саундбаров, беспроводных колонок и компактных полочных звуковых систем.

Итог

Плата усилителя ZK‑2001 на базе чипа TPA3221 — убедительный пример удачного сочетания доступной цены и достойных технических характеристик и высокой мощности. Тут рабочие встроенные защиты для безопасной эксплуатации, можно выбрать коэффициент усиления, высокая эффективность. Но как оказалось, диапазон питания не такой широкий — оптимально 24 В.

На мощности 20-40 Вт подойдет для базовой полочной акустики (и перегрева не будет), нужно выбрать хороший БП 24 В и короткие экранированные кабели. Мостовой режим годится для небольшого сабвуфера, для стерео делать двойное моно тут мало смысла.

Покупал эту плату тут. Артикул на Али (чтобы проще искать) ALI90126132.

Еще популярные варианты плат усилителей мощности класса D, регуляторы громкости для них и импульсные блоки питания с низкими пульсациями.

Спасибо за просмотр. Удачных покупок!