25 Wattos erősítő áramkör a tda2040 segítségével

Az erősítők az analóg elektronika gerince. Jelentősen használják őket az elektronikai iparban. Az erősítőket szinte az összes audióval kapcsolatos alkalmazásban használják.

A teljesítményerősítő az audio elektronika része. Úgy tervezték, hogy maximalizálja az adott bemeneti jel teljesítményét. A hangelektronikában az operációs erősítő növeli a jel feszültségét, de nem képes biztosítani az áramot, amely a terhelés meghajtásához szükséges. Ebben az oktatóanyagban egy 25 W-os erősítőt építünk a TDA2040 erősítő IC segítségével, hozzá csatlakoztatva egy 4 Ohm-os impedancia hangszórót.

Az erősítők építési topológiája

Egy erősítő lánc rendszerben a teljesítményerősítőt a terhelés előtti utolsó vagy utolsó szakaszban használják. A hangerősítő rendszer általában a blokkdiagramon bemutatott topológiát használja

Amint a fenti blokkdiagramból látható, a Teljesítményerősítő az utolsó fokozat, amely közvetlenül kapcsolódik a terheléshez. Általában a teljesítményerősítő előtt a jelet korrigálják az előerősítők és a feszültségszabályozó erősítők segítségével. Bizonyos esetekben, amikor hangszabályozásra van szükség, a hangerősítő áramkört hozzáadják a teljesítményerősítő előtt.

Ismerje meg a terhelését

Az Audio Erősítő rendszer esetében az erősítő terhelése és terhelhetősége fontos szempont az építkezésnél. A teljesítményerősítő fő terhelése a hangszóró. Az erősítő kimenete a terhelés impedanciájától függ, így a nem megfelelő terhelés csatlakoztatása veszélyeztetheti az erősítő hatékonyságát és a stabilitást.

A hangszóró hatalmas terhelés, amely induktív és ellenálló terhelésként működik. Az erősítő AC kimenetet szolgáltat, emiatt a hangszóró impedanciája kritikus tényező a megfelelő áramátadáshoz.

Az impedancia egy elektronikus áramkör vagy alkatrész tényleges ellenállása a váltakozó áram számára, amely az ohmos ellenállás és a reaktancia együttes hatásaiból származik.

Az audioelektronikában különböző típusú hangszórók állnak rendelkezésre, különböző teljesítményű, különböző impedanciával. A hangszóró impedanciáját a cső belsejében lévő víz áramlásának összefüggése alapján lehet leginkább megérteni. Gondoljunk csak a hangszóróra, mint egy vízcsőre, a csövön átfolyó víz a váltakozó hangjel. Ha a cső átmérője nagyobb lett, a víz könnyen átfolyik a csövön, a víz térfogata nagyobb lesz, és ha csökkentjük az átmérőt, annál kevesebb víz folyik át a csövön, így a víz Alsó. Az átmérő az ellenállás és a reaktancia által létrehozott hatás. Ha a cső átmérője nagyobb lesz, az impedancia alacsony lesz,így a hangszóró nagyobb teljesítményt kaphat, az erősítő pedig nagyobb teljesítményátviteli forgatókönyvet biztosít, és ha az impedancia magas lesz, akkor az erősítő kevesebb energiát biztosít a hangszóró számára.

Különböző választási lehetőségek vannak, valamint a hangszórók különböző szegmensei állnak rendelkezésre a piacon, általában 4 ohmos, 8 ohmos, 16 ohmos és 32 ohmos, amelyek közül a 4 és 8 ohmos hangszórók széles körben elérhetőek olcsó árakon. Azt is meg kell értenünk, hogy egy 5 Wattos, 6 Wattos vagy 10 Wattos vagy annál nagyobb erősítő az RMS (Root Mean Square) teljesítmény, amelyet az erősítő egy meghatározott terhelésre szállít folyamatos működés közben.

Tehát óvatosnak kell lennünk a hangszóró besorolásával, az erősítő besorolásával, a hangszóró hatékonyságával és az impedanciával kapcsolatban.

Egyszerű 25W-os erősítő építése

Korábbi oktatóanyagainkban 10 W-os erősítőt készítettünk Op-amp és teljesítménytranzisztor segítségével. Ehhez a bemutatóhoz egy 25 W-os erősítőt építünk, amely egy 4 Ohm impedancia hangszórót fog vezetni. Ehhez speciális IC erősítő IC-t fogunk használni. Kiválasztottuk a TDA2040 erősítő IC-t.

A fenti képen a TDA2040 látható. Ez elérhető a legtöbb általános online boltban, valamint az eBay-en. A csomag neve „ Pentawatt ”, 5 kimeneti tűvel. A pinout diagram meglehetősen egyszerű és elérhető az adatlapon,

A fül a 3. érintkezőhöz vagy a –V-ekhez (negatív tápforrás) csatlakozik. Nem beszélve arról, hogy a fülhöz kapcsolódó Heatsink is ugyanazt a kapcsolatot kapja.

Ha megnézzük az adatlapot, megnézhetjük ennek az erősítő IC-nek a jellemzőit is

Az IC tulajdonságai elég jók. Rövidzárlat-védelmet nyújt a földre. Ezenkívül a hővédelem extra biztonsági funkciókat nyújt a túlterhelés miatt. Mint láthatjuk, a TDA2040 képes 25 Watt kimenetet biztosítani 4 Ohm terhelésre, ha osztott tápegység van csatlakoztatva +/- 17 V kimenettel. Ebben az esetben a THD (teljes harmonikus torzítás) 0,5% lesz. Ugyanabban a konfigurációban, ha 30 W teljesítményt kapunk, a THD 10% lesz.

Az adatlapon van egy másik grafikon is, amely megadja a tápfeszültség és a kimenő teljesítmény közötti kapcsolatot.

Ha látjuk a grafikont, akkor több mint 26 Wattos kimeneti teljesítményt érhetünk el, ha 15 V-nál nagyobb kimenettel rendelkező osztott tápegységet használunk. Tehát tegyük a teljesítményerősítőt 4 ohmos impedancia-hangszóróval 25 Wattos teljesítményre, anélkül, hogy veszélyeztetnénk a THD-t.

Szükséges alkatrészek

Az áramkör felépítéséhez a következő komponensekre van szükségünk-

1. Vero tábla (pontozott vagy csatlakoztatott bárki használható)
2. Forrasztópáka
3. Forrasztóhuzal
4. Csiszoló és huzal eltávolító eszköz
5. Vezetékek
6. Alumínium hűtőborda
7. 17 V-os sín-sín tápegység + 17 V GND-17 V-os sínnel
8. 4 Ohm 25 Wattos hangszóró
9. 4,7R ellenállás 1/2 watt
10. 680R ellenállás 1/4 ^th watt
11. 22k ellenállás
12. 10k ellenállás
13. 100nF /.1uF kondenzátor 4db
14. 22uF kondenzátor
15. TDA2040

25 Wattos erősítő áramköri rajza és magyarázata

A 25 wattos erősítő vázlata meglehetősen egyszerű; A TDA2040 erősíti a jelet, és 25 Watt effektív effektust biztosít a 4 ohmos hangszóróhoz. C4 és C5 leválasztó szűrőkondenzátorként. C1 és R1 szűrőként működnek. R2, R3 és C2 biztosítja a szükséges visszacsatolást az erősítőhöz. R4 és C3 az induktív terhelés visszacsatolásának szorító áramköre (hangszóró).

A 25 wattos erősítő áramkörének tesztelése

Proteus szimulációs eszközökkel ellenőriztük az áramkör kimenetét; a kimenetet a virtuális oszcilloszkópban mértük. Ellenőrizheti az alábbiakban bemutatott teljes bemutató videót

Az áramkört +/- 17 V feszültséggel tápláljuk, és a bemenő szinuszos jelet kapjuk. Az oszcilloszkóp a kimeneten keresztül 4 ohmos terheléssel van összekötve az A csatornán (sárga), a bemeneti jel pedig a B csatornán (kék).

A videóban láthatjuk a bemeneti jel és az erősített kimenet közötti kimeneti különbséget: -

Megvizsgáltuk a kimeneti teljesítményt is, az erősítő teljesítménye nagymértékben függ több dologtól, amint azt korábban tárgyaltuk. Nagyon függ a hangszóró impedanciájától, a hangszóró hatékonyságától, az erősítő hatékonyságától, a konstrukciós topológiáktól, a teljes harmonikus torzításoktól stb. Nem tudtuk figyelembe venni vagy kiszámítani az összes lehetséges tényezőt, amely az erősítő teljesítményének függőségeit generálja. A valós élet áramköre eltér a szimulációtól, mert sok tényezőt kell figyelembe venni a kimenet ellenőrzése vagy tesztelése során.

Az erősítő teljesítményének kiszámítása

Egy egyszerű képletet használtunk az erősítő teljesítményének kiszámításához -

Erősítő teljesítménye = V ² / R

Csatlakoztattunk egy váltóáramú AC-t a kimenetre. A többméteres váltakozó feszültség csúcstól csúcsig terjedő váltakozó feszültség.

Nagyon alacsony frekvenciájú, néhány 25-50Hz-es szinuszos jelet szolgáltattunk. Mint az alacsony frekvenciánál, az erősítő is nagyobb áramot juttat a terheléshez, és a multiméter képes lesz az AC feszültség megfelelő felismerésére.

A multiméter + 10,1 V AC-ot mutatott. Tehát, a képlet szerint, a teljesítményerősítő kimenete 4 Ohm terhelés mellett

Erősítő Teljesítmény = 10,1 ² /4 erősítő Teljesítmény = 25,50 (25W hozzávetőlegesen)

A 25 W-os erősítő megépítése közben emlékezetes dolgok

Az áramkör kialakításakor a TDA2040 teljesítményerősítőt megfelelően kell csatlakoztatni a hűtőbordával. A nagyobb hűtőborda jobb eredményt nyújt. A jobb eredmény elérése érdekében jó az audiokategóriás dobozos kondenzátorok használata.

Mindig jó választás, ha a NYÁK-t hanggal kapcsolatos alkalmazásokhoz használjuk. A NYÁK elkészítésének legjobb módja az IC gyártói iránymutatások hivatkozása. A TDA2040 adatlapján található egy referencia NYÁK-terv.

A fenti képen egy minta áramkör látható a NYÁK elrendezéssel. Jobb ragaszkodni a referencia elrendezéshez, és 1: 1 arányban van. Csökkenti a kimenet zajkapcsolását.

Ezenkívül próbáljon meg 4 Ohm nagyobb hatékonyságú, megfelelő teljesítményű hangszórót használni ezzel a teljesítményerősítővel.