40 Wattos erősítő tda2040 és tranzisztorpár segítségével

Az erősítő a hangelektronika része. Úgy tervezték, hogy maximalizálja az adott bemeneti jel teljesítményének nagyságát. A hangelektronikában az operációs erősítő növeli a jel feszültségét, de nem képes biztosítani az áramot, amely a terhelés meghajtásához szükséges. Ebben az oktatóanyagban egy 40 W-os erősítőt építünk a TDA2040 erősítő IC és két teljesítménytranzisztor segítségével, amelyekhez 4 Ohm impedancia hangszóró csatlakozik.

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 40W-os erősítő építése

Korábbi oktatóanyagainkban 10 W-os erősítőt készítettünk Op-amp és power tranzisztorok felhasználásával, valamint egy 25 W-os erősítőt is készítettünk a TDA2040 segítségével. Ehhez a bemutatóhoz egy 40 W-os erősítőt építünk, amely egy 4 Ohm impedancia hangszórót fog működtetni. Ugyanazt a TDA2040-et fogjuk használni, amelyet 25 wattos erősítőben használtunk, de 40 wattos teljesítmény eléréséhez további teljesítménytranzisztorokat fogunk használni.

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, amint azt már láttuk, hogy a TDA2040 révén 25 wattos folyamatos teljesítmény érhető el. De 40 wattos erősítőt akarunk készíteni. Tehát, ez a további 15 watt, hozzá kell adnunk két NPN és PNP teljesítménytranzisztort, hogy további erősítést és kimeneti teljesítményt biztosítsunk a 4 Ohmos hangszórón.

Ennek a további teljesítményerősítésnek az eléréséhez párosított BD712 és BD711 tranzisztorokat használtunk. Mindkét tranzisztor TO-220C csomagban kapható.

A BD711 és BD712 kitűző diagramja az

A THD kompromisszuma nélküli tökéletes működéshez 36 V-os tápegységre van szükségünk a 40 W-os teljesítmény eléréséhez. Bár ezt az áramkört 15 V és 40 V DC között lehet táplálni.

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. KS-58 alumínium hűtőborda
7. 36 V egyfeszültségű tápegység
8. 4 Ohm 40 Wattos hangszóró
9. 4 db 1,5R-os ellenállás 1/2 wattos ellenállások
10. 4db 100k ellenállás 1/4 ^th watt
11. 12k ellenállás
12. 1R-os ellenállás 2 wattos névleges teljesítmény mellett
13. 470nF kondenzátor
14. 100uF kondenzátor
15. TDA2040
16. 1N4148 Dióda két db
17. 220nF kondenzátor
18. 2200uF kondenzátor
19. 4.7uF kondenzátor
20. BD711 és BD712 tranzisztorpár.

Áramkör diagram és magyarázat

A sematikus 40 wattos erősítő nagyon egyszerű; a TDA2040 felerősíti a jelet, és 25 Watt effektív effektív értéket biztosít. A további teljesítményerősítést BD711 és BD712 tranzisztorpárok segítségével végezzük. A 470nF bemeneti kondenzátor az egyenáramú blokkoló kondenzátor, amely csak az AC jel átengedését teszi lehetővé. Az egyik legfontosabb dolog az egyetlen tápfeszültség. Mivel az erősítőt egyetlen tápellátással táplálják, a bemeneti jelet néhány volt fölé kell emelni, hogy az erősítő a jelet pozitív és negatív csúcsban egyaránt fel tudja erősíteni. Az R6, R9 és R7, R8 ellenállások torzító feszültséget biztosítanak a teljesítménytranzisztorok és a teljesítményerősítők számára. Az R10 és C5 a snubber vagy RC bilincs áramkör, amely megvédi az erősítőt a hangszóró hatalmas induktív terhelésétől.

A 40 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 36 VDC-vel tápláljuk, és a bemenő szinuszos jelet biztosítjuk. Az oszcilloszkóp a kimeneten keresztül 4 ohmos terheléssel van összekötve az A csatornán (sárga) és a bemeneti jel a B csatornán keresztül (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 szinuszos jelet szolgáltattunk 200Hz-en. Mint az alacsony frekvenciánál, az erősítő is nagyobb áramot juttat a terheléshez, és a multiméter képes lesz az AC feszültség megfelelő felismerésére.

A multiméter + 12,5 V AC-ot mutatott. Tehát, a képlet szerint, a teljesítményerősítő kimenete 4 Ohm terhelés mellett

Erősítő Teljesítmény = 12,5 ² /4 erősítő Teljesítmény = 39,06 (40W hozzávetőlegesen)

A 40 W-os erősítő építése 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 használjuk az audióval kapcsolatos alkalmazásokhoz. A NYÁK elkészítésének legjobb módja az IC gyártói iránymutatások hivatkozása.

1. Tegye a lehető legkisebbre az audiojel nyomát, hogy csökkentse a nem kívánt zajkapcsolódást.
2. A teljesítménytranzisztorokat megfelelő hűtőbordákkal kell összekötni. A KS-58 sorozatú hűtőborda használható.
3. Ne használjon egyetlen nagy hűtőbordát, és rögzítse a TDA2040, BD711 és BD712 elemeket. Külön alkatrészekhez használjon külön hűtőbordákat, mert rövidzárlat állhat fenn.
4. Különben ügyeljen a hangszóró teljesítményére, különben a hangszóró megéghet és megsérülhet.
5. Ne távolítsa el a bilincset vagy az áramkört. Ez nagyon fontos a tranzisztorok és az erősítő biztonsága szempontjából.
6. Ne alkalmazzon nagy erősített jelet az erősítőben, a THD megnő.