Egyszerű 2x32 wattos erősítő tda2050-vel

Ha egy egyszerű, olcsó és közepesen nagy teljesítményű erősítő áramkör kiépítésén gondolkodik, amely akár 50 wattos RMS-csúcsértéket képes leadni egy hangszóróba, akkor jó helyen jár. Ebben a cikkben a legnépszerűbb TDA2050 IC-t fogjuk használni az IC tervezésére, bemutatására, felépítésére és tesztelésére a fenti követelmények teljesítése érdekében. Tehát minden további nélkül kezdjük.

Ellenőrizze a többi hangerősítő áramkörünket is, ahol 25 W, 40 W, 100 W hangerősítő áramkört építettünk op-erősítők, MOSFET-ek és IC-k használatával, mint például az IC TDA2030, TDA2040.

Mielőtt nekilátnánk

Mielőtt elkezdené építeni ezt a 32 + 32 Wattos erősítőt, tudnia kell, hogy az erősítő mennyi energiát képes leadni. Figyelembe kell vennie a hangszóró, a mélysugárzó vagy bármi más, amit erősítőjét épít, impedanciáját. További információért fontolja meg az adatlap elolvasását.

Az adatlap áttekintésével megállapítottam, hogy a TDA2050 22 W-os tápegységen 0,5% -os torzítással 28 W-ot képes kimenni 4Ω-os hangszórókba. És egy 20 wattos, 4Ω impedanciájú mélynyomót fogok táplálni, ami a TDA2050 IC-t tökéletes választássá teszi.

A transzformátor kiválasztása

A TDA2050 adatlapján található mintaáramkör szerint az IC-t egyetlen vagy osztott tápegységről lehet táplálni. És ebben a projektben kettős polaritású tápegységet fognak használni az áramkör táplálásához.

A cél itt a megfelelő transzformátor megtalálása, amely elegendő feszültséget és áramot képes leadni az erősítő megfelelő meghajtásához.

Ha egy 12-0-12 transzformátort veszünk figyelembe, akkor az 12-0-12V AC-t ad ki, ha a bemeneti tápfeszültség 230V. De mivel a váltóáramú hálózati bemenet mindig elmozdul, a kimenet is sodródni fog. Ezt a tényt szem előtt tartva most kiszámíthatjuk az erősítő tápfeszültségét.

A transzformátor váltakozó feszültséget ad nekünk, és ha ezt egyenfeszültséggé alakítjuk, akkor

V-ellátás DC = 12 * (1,41) = 16,97 VDC

Ezzel egyértelműen kijelenthető, hogy a transzformátor 16,97 VDC-t képes leadni, ha a bemenet 230 V AC

Ha figyelembe vesszük a 15% -os feszültségeltolódást, láthatjuk, hogy a maximális feszültség

VmaxDC = (16,97 +2,4) = 18,97V

Ami jóval a TDA2050 IC maximális tápfeszültség-tartományán belül van.

Teljesítményigény a TDA2050 erősítő áramkörhöz

Most határozzuk meg, hogy az erősítő mennyi energiát fog felemészteni.

Ha figyelembe vesszük a mélysugárzóm teljesítményét, akkor 20 watt, tehát egy sztereó erősítő 20 + 20 = 40 wattot fog fogyasztani.

Figyelembe kell vennünk az erősítő teljesítményveszteségeit és nyugalmi áramát is. Általában nem számolom ezeket a paramétereket, mert számomra ez időigényes. Tehát ökölszabályként megkeresem a teljes fogyasztott teljesítményt, és 1,3-szoros szorzóval megszorozom a kimenő teljesítmény megismeréséhez.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 watt

Tehát az erősítő áramkörének táplálásához egy 12 - 0 - 12 transzformátort fogok használni, 6 Amper névleges értékkel, ez kissé túlteljes. De jelenleg nincs más transzformátor velem, ezért ezt fogom használni.

Termikus követelmények

Most, hogy ennek a Hifi hangerősítőnek az energiaigénye nincs útban. Fókuszáljunk a hőigény megismerésére.

Ehhez az építkezéshez alumínium, extrudálás típusú hűtőbordát választottam. Az alumínium a hőelnyelő számára jól ismert anyag, mivel viszonylag olcsó és jó hőteljesítményt mutat.

Annak ellenőrzésére, hogy a TDA2050 IC maximális csatlakozási hőmérséklete nem haladja-e meg a csatlakozás maximális hőmérsékletét, használhatjuk a népszerű hőegyenleteket, amelyeket ezen a Wikipedia linken talál.

Használjuk az általános elvet, hogy a hőmérséklet csökkenése AT fölött egy adott abszolút termikus ellenállás R _Ø egy adott hőáramlás Q rajta van.

Δ T = Q * R _Ø

Itt Q a hűtőbordán átáramló hőáram, amely így írható

Q = Δ T / R _Ø

Itt ΔT a maximális hőmérséklet-csökkenés a csomóponttól a környezeti értékig

R _Ø az abszolút hőellenállás.

Q az eszköz által elvezetett teljesítmény vagy a hőáram.

Most a számítás érdekében a képlet egyszerűsíthető és átrendezhető

T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS) = Q _max * (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

A képlet átrendezése

Q _max = (T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS)) / (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Itt, T _Jmax a készülék maximális csatlakozási hőmérséklete

T _amb a környezeti levegő hőmérséklete

T _Hs az a hőmérséklet, ahová a hűtőborda csatlakozik

R _ØJC az eszköz abszolút hőellenállása csomópontonként

R _ØB az elasztomer hőátadó párna tipikus értéke egy TO-220 csomag esetében

R _ØHA a TO-220 csomag hűtőbordájának tipikus értéke

Most tegyük fel a tényleges értékeket a TDA2050 IC adatlapjáról

T _Jmax = 150 ° C (jellemzően szilícium-készülékre)

T _amb = 29 ° C (szobahőmérséklet)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (tipikus TO-220 csomag esetén)

R _ØB = 0,1 ° C / W (TO-220 csomag elasztomer hőátadó _párnájára jellemző érték)

R _ØHA = 4 ° C / W (a TO-220 csomag hűtőbordájának tipikus értéke)

Tehát a végeredmény lesz

Q = (150 - 29) / (1,5 + 0,1 + 4) = 17,14 W

Ez azt jelenti, hogy 17,17 wattot vagy annál többet kell leadnunk, hogy megakadályozzuk a készülék túlmelegedését és sérülését.

A TDA2050 erősítő áramkör alkatrészértékeinek kiszámítása

Az erősítés beállítása

Az erősítő erősítésének beállítása a felépítés legfontosabb lépése, mivel az alacsony erősítésű beállítás nem biztosíthat elég energiát. És a magas erősítés beállítása minden bizonnyal torzítja az áramkör erősített kimeneti jelét. Tapasztalataim alapján elmondhatom, hogy a 30 és 35 dB közötti erősítési beállítás jó az audio lejátszásához okostelefonnal vagy USB audiokészlettel.

Az adatlap példa áramköre 32db erősítési beállítást javasol, és csak úgy hagyom, ahogy van.

Az Op-Amp erősítése a következő képlettel számítható ki

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32,3db

Ami remekül működik ennél az erősítőnél

Megjegyzés: Az erősítők beállításához 1 vagy 0,5% -os ellenállást kell használni, különben a sztereó csatornák különböző kimeneteket produkálnak

Az erősítő bemeneti szűrőjének beállítása

A C1 kondenzátor egyenáramot blokkoló kondenzátorként működik, így csökkenti a zajt.

A C1 kondenzátor és az R7 ellenállás létrehoz egy RC felüláteresztő szűrőt, amely meghatározza a sávszélesség alsó végét.

Az erősítő levágási frekvenciája az alábbi képlet segítségével található meg.

FC = 1 / (2πRC)

Ahol R és C a komponensek értéke.

A C értékeinek megtalálásához át kell rendezni az egyenletet:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Megjegyzés: A legjobb hangteljesítmény érdekében ajánlott fémfilmes olajkondenzátorokat használni.

A sávszélesség beállítása a visszacsatolási hurokban

A visszacsatoló hurokban lévő kondenzátor segít aluláteresztő szűrő készítésében, amely elősegíti az erősítő basszusreakciójának fokozását. Minél kisebb a C15 értéke, annál lágyabb lesz a mélyhang. A C15 nagyobb értéke pedig ütősebb basszust kap.

A kimeneti szűrő beállítása

A kimeneti szűrő vagy közismert nevén Zobel hálózat megakadályozza a hangszóró tekercséből és vezetékeiből keletkező rezgéseket. Ez elutasítja a rádiózavarokat is, amelyeket a hosszú vezeték felvesz a hangszórótól az erősítőig; ez megakadályozza őket abban is, hogy bekerüljenek a visszacsatolási körbe.

A Zobel hálózat határfrekvenciáját a következő egyszerű képlettel számíthatjuk ki

Az adatlap megadja az R és C értékeit, amelyek R6 = 2,2R és C15 = 0,1uF. Ha az értékeket a képletbe tesszük és kiszámoljuk, akkor a

Fc = 1 / (2π x 2,2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 kHz

A 723 kHz meghaladja az emberi 20 kHz hallási tartományt, tehát nem befolyásolja a kimeneti frekvencia választ, és megakadályozza a vezetékes zajt és a rezgéseket is.

A tápegység

Az erősítő táplálásához kettős polaritású tápegységre van szükség, megfelelő leválasztó kondenzátorokkal, és a vázlatot alább mutatjuk be.

Szükséges alkatrészek

• TDA2050 IC - 2
• 100 ezer változó edény - 1
• Csavaros kapocs 5mmx2 - 2
• Csavaros kapocs 5mmx3 - 1
• 0,1µF kondenzátor - 6
• 22 k Ohmos ellenállás - 4
• 2,2 ohmos ellenállás - 2
• 1 k Ohmos ellenállás - 2
• 47µF kondenzátor - 2
• 220µF kondenzátor - 2
• 2,2µF kondenzátor - 2
• 3,5 mm-es fejhallgató-csatlakozó - 1
• Burkolt tábla 50x 50mm - 1
• Hűtőborda - 1
• 6Amp dióda - 4
• 2200µF kondenzátor - 2

A sematikus

A TDA2050 erősítő áramkörének kapcsolási rajza az alábbiakban látható:

Áramkörépítés

Ennek a 32 wattos erősítőnek a bemutatásához az áramkört egy kézzel készített NYÁK-ra építik fel a sematikus és a NYÁK-tervfájlok segítségével. Felhívjuk figyelmét, hogy ha nagy terhelést csatlakoztatunk az erősítő kimenetéhez, akkor hatalmas áram áramlik át a NYÁK nyomvonalain, és van esély arra, hogy a nyomok kiégjenek. Tehát, hogy megakadályozzuk a NYÁK nyomainak kiégését, felvettem néhány jumpert, amelyek növelik az áramlást.

A TDA2050 erősítő áramkörének tesztelése

Az áramkör teszteléséhez a következő készüléket használtuk.

1. Transzformátor, amelynek 13-0-13 csapja van
2. 4Ω 20W-os hangszóró terhelésként
3. Meco 108B + TRMS multiméter, mint hőmérséklet-érzékelő
4. És a Samsung telefonom, mint audio forrás

Amint az fent látható, a multiméter hőmérséklet-érzékelőjét közvetlenül az IC hűtőbordájára szereltem fel, hogy mérhessem az IC hőmérsékletét a teszt ideje alatt.

Láthatja továbbá, hogy a teszt ideje alatt a helyiség hőmérséklete 31 ° C volt. Ebben a pillanatban az erősítő kikapcsolt állapotban volt, és a multiméter éppen a szoba hőmérsékletét mutatta. A teszteléskor némi sót adtam a mélysugárzó kúpjába, hogy megmutassam neked a basszust. Ebben a körben a mélyhang alacsony lesz, mert nem használtam hangvezérlő áramkört a mélyhangok fokozásához. Ezt a következő cikkben fogom megtenni.

A fenti képből látható, hogy az eredmények többé-kevésbé remekek voltak, és az IC hőmérséklete a vizsgálat során nem haladta meg az 50 ° C- ot.

További fejlesztés

Az áramkör tovább módosítható a teljesítményének javítása érdekében, például hozzáadhatunk egy további szűrőt a nagyfrekvenciás zajok elutasításához. A hűtőborda méretének nagyobbnak kell lennie ahhoz, hogy elérje a teljes terhelés 32W-os állapotát. De ez egy másik projekt tárgya, amely egyébként hamarosan érkezik.

Remélem tetszett ez a cikk, és valami újat tanultál belőle. Ha kétségei vannak, kérje az alábbi megjegyzéseket, vagy használhatja fórumunkat a részletes megbeszéléshez.

Ellenőrizze a többi hangerősítő áramkörünket is.