Yksinkertainen 2x32 watin audiovahvistin tda2050: llä

Jos ajattelet yksinkertaisen, halvan ja kohtalaisen suuren tehovahvistinpiirin rakentamista, joka pystyy toimittamaan jopa 50 watin RMS-huipputehon kaiuttimiin, olet oikeassa paikassa. Tässä artikkelissa aiomme käyttää suosituinta TDA2050 IC: tä suunnittelemaan, osoittamaan, rakentamaan ja testaamaan IC: tä yllä olevien vaatimusten saavuttamiseksi. Joten ilman lisäkysymyksiä, aloitetaan.

Tarkista myös muut äänivahvistinpiirimme, joihin olemme rakentaneet 25w, 40w, 100w -vahvistinpiirin käyttämällä op-vahvistimia, MOSFET-yksiköitä ja IC: tä, kuten IC TDA2030, TDA2040.

Ennen kuin aloitamme

Ennen kuin aloitat tämän 32 + 32 watin audiovahvistimen rakentamisen, sinun tulisi tietää, kuinka paljon tehoa vahvistimesi voi tuottaa. Lisäksi sinun on otettava huomioon kaiuttimen, bassokaiuttimen tai kaiken muun, mitä rakennat vahvistimesi kuormitusimpedanssi. Jos haluat lisätietoja, harkitse datalehden lukemista.

Käymällä esitteessä olen havainnut, että TDA2050 voi tuottaa 28 wattia 4 Ω: n kaiuttimiin 0,5%: n vääristymällä 22 V: n virtalähteessä. Aion käyttää 20 watin bassokaiutinta 4Ω impedanssilla, mikä tekee TDA2050 IC: stä täydellisen valinnan.

Muuntajan valinta

TDA2050: n tietolomakkeen näytepiiri kertoo, että IC: tä voidaan käyttää yhdestä tai jaetusta virtalähteestä. Ja tässä projektissa piirin virtalähteeksi käytetään kaksoisnapaista virtalähdettä.

Tavoitteena on löytää oikea muuntaja, joka pystyy toimittamaan riittävän jännitteen ja virran vahvistimen oikeaan käyttämiseen.

Jos otetaan huomioon muuntaja 12-0-12, se tuottaa 12-0-12V AC, jos syöttöjännite on 230V. Mutta verkkovirran tulo aina kulkeutuu, joten lähtö myös kulkeutuu. Ottaen huomioon tämän tosiasian voimme nyt laskea vahvistimen syöttöjännitteen.

Muuntaja antaa meille vaihtojännitteen ja jos muunnamme sen tasajännitteeksi, saamme

VsupplyDC = 12 * (1,41) = 16,97 VDC

Tällöin voidaan selvästi sanoa, että muuntaja voi tuottaa 16,97 VDC, kun tulo on 230 V AC

Nyt kun otetaan huomioon jännitteen kulkeutuminen 15%, voimme nähdä, että suurin jännite

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

Mikä on hyvin TDA2050 IC: n maksimijännitealueella.

Tehovaade TDA2050-vahvistinpiirille

Määritetään nyt, kuinka paljon vahvistinta kuluttaa virtaa.

Jos otetaan huomioon bassokaiuttimeni teho, se on 20 wattia, joten stereovahvistin kuluttaa 20 + 20 = 40 wattia.

Meidän on myös otettava huomioon vahvistimen tehohäviöt ja lepovirta. Yleensä en laske kaikkia näitä parametreja, koska se on minulle aikaa vievää. Joten nyrkkisääntönä löydän kokonaiskulutetun tehon ja kerro se kertoimella 1,3 saadaksesi selville lähtötehon.

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

Joten voin käyttää vahvistinpiiriä virtana 12 - 0 - 12 muuntajaa, 6 A: n luokituksella, tämä on vähän ylimitoitusta. Mutta tällä hetkellä minulla ei ole muuta muuntajaa, joten aion käyttää sitä.

Lämpövaatimukset

Nyt tämän Hifi-äänivahvistimen tehontarve on poissa. Keskittykäämme lämpövaatimusten selvittämiseen.

Tätä rakennusta varten olen valinnut alumiinisen, ekstruusiotyyppisen jäähdytyselementin. Alumiini on tunnettu jäähdytyselementti, koska se on suhteellisen halpaa ja sen lämpöominaisuudet ovat hyvät.

Varmistaaksemme, että TDA2050 IC: n suurin liitoslämpötila ei ylitä liitoksen enimmäislämpötilaa, voimme käyttää suosittuja lämpöyhtälöitä, jotka löydät tältä Wikipedia-linkiltä.

Käytämme yleistä periaatetta, jonka mukaan lämpötilan lasku ΔT tietyllä absoluuttisella lämpöresistanssilla R _Ø tietyllä lämpövirralla Q on.

Δ T = Q * R _Ø

Tässä Q on lämpövirta jäähdytyselementin läpi, joka voidaan kirjoittaa muodossa

Q = ΔT / R _Ø

Tässä ΔT on suurin lämpötilan pudotus risteyksestä ympäristöön

R _Ø on absoluuttinen lämpövastus.

Q on laitteen tai lämpövirran hukkaama teho.

Laskennan vuoksi kaavaa voidaan yksinkertaistaa ja järjestää uudelleen

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

Kaavan järjestäminen uudelleen

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

Tässä, T _Jmax on laitteen suurin _{liitoslämpötila}

T _amb on ympäristön ilman lämpötila

T _Hs on lämpötila, johon jäähdytyselementti on kiinnitetty

R _ØJC on laitteen absoluuttinen lämmönkestävyys risteyksestä tapaukseen

R _ØB on tyypillinen arvo elastomeerilämmönsiirtotyynylle TO-220-pakkaukselle

R _ØHA tyypillinen arvo jäähdytyselementille TO-220-paketille

Laitetaan nyt todelliset arvot TDA2050 IC: n tietolomakkeesta

T _Jmax = 150 ° C (tyypillinen piilaitteelle)

T _amb = 29 ° C (huoneen lämpötila)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (tyypilliselle TO-220-pakkaukselle)

R _ØB = 0,1 ° C / W (tyypillinen arvo elastomeerilämmönsiirtopehmusteelle TO-220-pakkaukselle)

R _ØHA = 4 ° C / W (tyypillinen arvo jäähdytyselementille TO-220-paketille)

Joten lopullisesta tuloksesta tulee

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

Tämä tarkoittaa sitä, että meidän on haihduttava vähintään 17,17 wattia, jotta estämme laitteen ylikuumenemisen ja vahingoittumisen.

TDA2050-vahvistinpiirin komponenttiarvojen laskeminen

Vahvistuksen asettaminen

Vahvistimen vahvistaminen vahvistimelle on rakennuksen tärkein vaihe, koska matalan vahvistuksen asetus ei välttämättä tarjoa tarpeeksi tehoa. Ja korkea vahvistusasetus vääristää varmasti piirin vahvistettua lähtösignaalia. Kokemukseni perusteella voin kertoa, että 30-35 dB: n vahvistusasetus on hyvä äänen toistamiseen älypuhelimella tai USB-äänisarjalla.

Datalehden esimerkkipiiri suosittelee 32 dB: n vahvistusasetusta, ja jätän sen sellaisenaan.

Op-Amp: n vahvistus voidaan laskea seuraavalla kaavalla

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

Mikä toimii hienosti tälle vahvistimelle

Huomaa: Vahvistimien asettamiseen on käytettävä 1% tai 0,5% vastuksia, muuten stereokanavat tuottavat erilaisia lähtöjä

Vahvistimen tulosuodattimen asettaminen

Kondensaattori C1 toimii tasavirtaa estävänä kondensaattorina, mikä siten vähentää kohinaa.

Kondensaattori C1 ja vastus R7 luovat RC-ylipäästösuodattimen, joka määrittää kaistanleveyden alemman pään.

Vahvistimen rajataajuus voidaan löytää käyttämällä seuraavaa kaavaa.

FC = 1 / (2πRC)

Jossa R ja C ovat komponenttien arvot.

C: n arvojen löytämiseksi meidän on järjestettävä yhtälö uudelleen:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Huomautus: Parhaan äänentoiston saavuttamiseksi on suositeltavaa käyttää metallikalvoöljykondensaattoreita.

Kaistanleveyden määrittäminen palautesilmukassa

Palautepiirin kondensaattori auttaa tekemään alipäästösuodattimen, mikä auttaa vahvistimen bassovastetta tehostamaan. Mitä pienempi C15-arvo, sitä pehmeämpi basso saa. Ja suurempi arvo C15: lle antaa sinulle iskevämmän basson.

Lähtösuodattimen asettaminen

Lähtösuodatin tai yleisesti tunnettu Zobel-verkko estää kaiuttimen kelasta ja johtimista syntyvät värähtelyt. Se hylkää myös radiohäiriöt, jotka pitkä johto ottaa vastaan kaiuttimesta vahvistimeen; se myös estää heitä menemästä palautesilmukkaan.

Zobel-verkon rajataajuus voidaan laskea seuraavalla yksinkertaisella kaavalla

Datalehti antaa arvot R: lle ja C: lle, joka on R6 = 2,2R ja C15 = 0,1uF. Jos laitamme arvot kaavaan ja laskemme, saadaan rajataajuus

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

723 kHz on yli 20 kHz: n ihmisen kuuloalueen, joten se ei vaikuta lähtötaajuusvasteeseen ja estää myös langallisen melun ja värähtelyt.

Virtalähde

Vahvistimen virran saamiseksi tarvitaan kaksinapainen virtalähde, jossa on asianmukaiset irrotuskondensaattorit, ja kaavio on esitetty alla.

Tarvittavat komponentit

TDA2050 IC - 2
100k vaihteleva potti - 1
Ruuviliitin 5mmx2 - 2
Ruuviliitin 5mmx3 - 1
0,1 uF kondensaattori - 6
22 k ohmin vastus - 4
2,2 ohmin vastus - 2
1 k ohmin vastus - 2
47µF kondensaattori - 2
220µF kondensaattori - 2
2.2µF kondensaattori - 2
3,5 mm: n kuulokeliitäntä - 1
Verhottu levy 50x 50mm - 1
Jäähdytyselementti - 1
6Amp-diodi - 4
2200µF kondensaattori - 2

Kaavio

TDA2050-vahvistinpiirin kytkentäkaavio on annettu alla:

Piirirakenne

Tämän 32 watin tehovahvistimen esittelyä varten piiri on rakennettu käsintehdylle piirilevylle kaavamaisen ja piirilevyn suunnittelutiedostojen avulla. Huomaa, että jos yhdistämme suuren kuorman vahvistimen lähtöön, valtava määrä virtaa virtaa piirilevyn jälkien läpi, ja on mahdollista, että jäljet palavat. Joten PCB-jälkien palamisen estämiseksi olen sisällyttänyt joitain hyppääjiä, jotka auttavat lisäämään nykyistä virtausta.

TDA2050-vahvistinpiirin testaus

Piirin testaamiseksi käytettiin seuraavaa laitetta.

Muuntaja, jolla on 13-0-13 hana
4Ω 20W kaiutin kuormana
Meco 108B + TRMS-yleismittari lämpötila-anturina
Ja Samsung-puhelimeni äänilähteenä

Kuten yllä voit nähdä, olen asentanut yleismittarin lämpötila-anturin suoraan IC: n jäähdytyselementtiin mittaamaan IC: n lämpötilaa testauksen aikana.

Voit myös nähdä, että huoneen lämpötila oli 31 ° C testauksen aikana. Tällä hetkellä vahvistin oli pois päältä ja yleismittari näytti vain huoneen lämpötilaa. Testauksen aikana olen lisännyt suolaa bassokaiuttimeen osoittamaan sinulle bassoa. Se tuottaa tällä piirillä bassoa matalalla, koska en käyttänyt äänensäätöpiiriä basson vahvistamiseen. Aion tehdä sen seuraavassa artikkelissa.

Yllä olevasta kuvasta näet, että tulokset olivat enemmän tai vähemmän hyviä ja IC: n lämpötila ei ylittänyt 50 ° C: ta testin aikana.

Lisäparannus

Piiriä voidaan edelleen muokata suorituskyvyn parantamiseksi, kuten voimme lisätä ylimääräisen suodattimen korkean taajuuden äänien hylkäämiseksi. Jäähdytyselementin koon on oltava suurempi, jotta saavutetaan 32 W: n täysi kuorma. Mutta se on toisen projektin aihe, joka on tulossa muuten pian.

Toivottavasti pidit tästä artikkelista ja opit siitä jotain uutta. Jos sinulla on epäilyksiä, voit kysyä alla olevista kommenteista tai käyttää foorumeitamme yksityiskohtaiseen keskusteluun.

Tarkista myös muut äänivahvistinpiirimme.