Paprastas 2x32 vatų garso stiprintuvas su „tda2050“

Jei galvojate apie paprastos, pigios ir vidutiniškai didelės galios stiprintuvo grandinės sukūrimą, kuri per garsiakalbį gali perduoti iki 50 vatų didžiausią RMS galią, esate tinkamoje vietoje. Šiame straipsnyje mes ketiname naudoti populiariausią TDA2050 IC, kad suprojektuotume, demonstruotume, sukurtume ir išbandytume IC, kad įvykdytume aukščiau nurodytus reikalavimus. Taigi, be jokių tolesnių veiksmų, pradėkime.

Be to, patikrinkite kitas mūsų garso stiprintuvo grandines, kuriose mes pastatėme 25 W, 40 W, 100 W garso stiprintuvo grandines, naudodami op amperus, MOSFET ir IC, pvz., IC TDA2030, TDA2040.

Prieš pradedant

Prieš pradėdami kurti šį 32 + 32 vatų garso stiprintuvą, turėtumėte žinoti, kiek energijos gali suteikti jūsų stiprintuvas. Be to, turite atsižvelgti į garsiakalbio, žemų dažnių kolonėlės ar bet ko, ką statote stiprintuvą, apkrovos varža. Norėdami gauti daugiau informacijos, apsvarstykite galimybę perskaityti duomenų lapą.

Peržiūrėdamas duomenų lapą radau, kad TDA2050 gali išjungti 28 W vatą į 4Ω garsiakalbius su 0,5% iškraipymu 22 V maitinimo šaltinyje. Aš maitinsiu 20 vatų žemų dažnių garsiakalbį su 4Ω varža, todėl „TDA2050 IC“ yra puikus pasirinkimas.

Transformatoriaus pasirinkimas

TDA2050 duomenų lapo pavyzdinėje grandinėje sakoma, kad IC gali būti maitinamas iš vieno arba padalinto maitinimo šaltinio. Šiame projekte grandinei maitinti bus naudojamas dvigubo poliškumo maitinimo šaltinis.

Čia siekiama rasti tinkamą transformatorių, kuris galėtų tiekti pakankamai įtampos ir srovės, kad tinkamai valdytų stiprintuvą.

Jei atsižvelgsime į 12-0-12 transformatorių, jis išvestų 12-0-12V AC, jei įėjimo įtampa yra 230V. Bet kai kintamosios srovės įėjimas visada dreifuoja, tai ir išvestis dreifuos. Atsižvelgdami į tai, dabar galime apskaičiuoti stiprintuvo maitinimo įtampą.

Transformatorius suteikia mums kintamosios srovės įtampą ir, jei mes ją konvertuosime į nuolatinę įtampą, gausime

Maitinimo įtampa DC = 12 * (1,41) = 16,97 VDC

Tuo galima aiškiai pasakyti, kad transformatorius gali tiekti 16,97 VDC, kai įėjimas yra 230 V kintamosios srovės

Dabar, jei atsižvelgsime į 15% įtampos dreifą, galime pamatyti, kad didžiausia įtampa tampa

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

Kuris yra TDA2050 IC maksimalaus maitinimo įtampos diapazone.

TDA2050 stiprintuvo grandinės energijos poreikis

Dabar nustatykime, kiek energijos suvartos stiprintuvas.

Jei atsižvelgsime į mano žemų dažnių garsiakalbio galingumą, jis yra 20 vatų, taigi stereofoninis stiprintuvas sunaudos 20 + 20 = 40 vatų.

Taip pat turime atsižvelgti į stiprintuvo galios nuostolius ir ramybės srovę. Paprastai neskaičiuoju visų šių parametrų, nes man tai užima daug laiko. Taigi, remiantis nykščio taisykle, randu visą sunaudotą galią ir padauginu ją iš koeficiento 1,3, kad sužinotumėte išėjimo galią.

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

Taigi, norėdamas maitinti stiprintuvo grandinę, aš naudosiu 12 - 0 - 12 transformatorių, kurio galia yra 6 amperai, tai šiek tiek per daug. Bet šiuo metu neturiu su savimi jokio kito transformatoriaus, todėl ketinu tuo naudotis.

Terminiai reikalavimai

Dabar šio „ Hifi“ garso stiprintuvo energijos poreikis yra netinkamas. Susitelkime į šilumos poreikių išsiaiškinimą.

Šiam pastatymui pasirinkau aliuminio, ekstruzijos tipo šilumos kriauklę. Aliuminis yra gerai žinoma šilumnešio medžiaga, nes ji yra palyginti nebrangi ir pasižymi geromis šiluminėmis savybėmis.

Norėdami patikrinti, ar TDA2050 IC maksimali sandūros temperatūra neviršija maksimalios sankryžos temperatūros, galime naudoti populiarias šilumines lygtis, kurias galite rasti šioje „Wikipedia“ nuorodoje.

Mes naudojame bendrą principą, kad temperatūros kritimas ΔT per tam tikrą absoliučią šiluminę varžą R _Ø, esant tam tikram šilumos srautui Q, yra.

Δ T = Q * R _Ø

Čia Q yra šilumos srautas per radiatorių, kurį galima parašyti taip

Q = Δ T / R _Ø

Čia ΔT yra didžiausias temperatūros kritimas nuo sankryžos iki aplinkos

R _Ø yra absoliuti šiluminė varža.

Q yra prietaiso arba šilumos srauto išsklaidyta galia.

Dabar, norint apskaičiuoti, formulę galima supaprastinti ir pertvarkyti

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

Formulės pertvarkymas

Q _maks = (T _jmax - (T _AMB + trikampio T _HS)) / (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Čia

T _Jmax yra didžiausia prietaiso jungties temperatūra

T _amb yra aplinkos oro temperatūra

T _Hs yra temperatūra, kur pritvirtintas radiatorius

R _ØJC yra prietaiso absoliuti šiluminė varža nuo sankryžos iki atvejo

R _ØB yra tipinė TO-220 pakuotės elastomero šilumos perdavimo padėklo vertė

R _ØHA tipinė TO-220 paketo aušintuvo vertė

Dabar įdėkime tikrąsias vertes iš „TDA2050 IC“ duomenų lapo

T _Jmax = 150 ° C (būdinga silicio įtaisui)

T _amb = 29 ° C (kambario temperatūra)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (tipinei TO-220 pakuotei)

R _ØB = 0,1 ° C / W (tipinė elastomero šilumos perdavimo padėklo vertė TO-220 pakuotei)

R _ØHA = 4 ° C / W (tipinė TO-220 paketo aušintuvo vertė)

Taigi, galutinis rezultatas tampa

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

Tai reiškia, kad mes turime išsklaidyti 17,17 vatus ar daugiau, kad prietaisas neperkaistų ir nesugadintų.

TDA2050 stiprintuvo grandinės komponentų verčių skaičiavimas

Pelno nustatymas

Stiprintuvo stiprinimo nustatymas yra svarbiausias kūrimo žingsnis, nes mažo stiprinimo nustatymas gali neužtekti pakankamai energijos. Didelio stiprinimo nustatymas tikrai iškraipys sustiprintą grandinės išėjimo signalą. Remdamasis savo patirtimi, galiu pasakyti, kad garso atkūrimui išmaniuoju telefonu ar USB garso rinkiniu tinka 30–35 dB stiprinimo nustatymas.

Duomenų lapo grandinės pavyzdyje rekomenduojama nustatyti 32db stiprinimą, o aš tiesiog paliksiu jį tokį, koks yra.

„Op-Amp“ padidėjimą galima apskaičiuoti pagal šią formulę

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

Kuris puikiai tinka šiam stiprintuvui

Pastaba: nustatant stiprintuvus reikia naudoti 1% arba 0,5% rezistorius, kitaip stereo kanalai gamins skirtingus išėjimus

Stiprintuvo įvesties filtro nustatymas

Kondensatorius C1 veikia kaip nuolatinės srovės blokavimo kondensatorius, todėl sumažėja triukšmas.

Kondensatorius C1 ir rezistorius R7 sukuria RC aukšto dažnio filtrą, kuris nustato apatinį dažnių juostos galą.

Stiprintuvo ribinį dažnį galima rasti naudojant šią žemiau pateiktą formulę.

FC = 1 / (2πRC)

Kur R ir C yra komponentų vertės.

Norėdami rasti C reikšmes, turime pertvarkyti lygtį:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Pastaba: geriausiam garso darbui atlikti rekomenduojama naudoti metalines plėvelės alyvos kondensatorius.

Pralaidumo nustatymas grįžtamojo ryšio juostoje

Kondensatorius grįžtamojo ryšio kontūre padeda padaryti žemo dažnio filtrą, kuris padeda sustiprinti stiprintuvo boso atsaką. Kuo mažesnė C15 vertė, tuo švelnesnis bus bosas. Didesnė C15 vertė suteiks jums daugiau mušamųjų bosų.

Išvesties filtro nustatymas

Išvesties filtras arba paprastai vadinamas „ Zobel“ tinklu apsaugo nuo garsiakalbio ritės ir laidų generuojamų svyravimų. Jis taip pat atmeta radijo trukdžius, kuriuos pasiima ilgas laidas nuo garsiakalbio iki stiprintuvo; tai taip pat neleidžia jiems patekti į grįžtamąjį ryšį.

Zobel tinklo ribinį dažnį galima apskaičiuoti pagal šią paprastą formulę

Duomenų lape pateikiamos R ir C vertės, kurios yra R6 = 2,2R ir C15 = 0,1uF. Jei reikšmes įtrauksime į formulę ir apskaičiuosime, gausime ribinį dažnį

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

723 kHz yra didesnis nei 20 kHz žmogaus klausos diapazonas, todėl tai neturės įtakos išėjimo dažnio atsakui, taip pat išvengs laidinio triukšmo ir svyravimų.

Maitinimo šaltinis

Stiprintuvui maitinti reikalingas dvigubo poliškumo maitinimo šaltinis su tinkamais atjungimo kondensatoriais, o schema parodyta žemiau.

Būtini komponentai

TDA2050 IC - 2
100 tūkst. Kintamas puodas - 1
Sraigtinis gnybtas 5mmx2 - 2
Sraigtinis gnybtas 5mmx3 - 1
0,1 µF kondensatorius - 6
22 k omų rezistorius - 4
2,2 omų rezistorius - 2
1k omo rezistorius - 2
47µF kondensatorius - 2
220µF kondensatorius - 2
2.2 µF kondensatorius - 2
3,5 mm ausinių lizdas - 1
Dengta lenta 50x 50mm - 1
Radiatorius - 1
6Amp diodas - 4
2200µF kondensatorius - 2

Schema

TDA2050 stiprintuvo grandinės schema pateikta žemiau:

Grandinių konstrukcija

Norėdami parodyti šį 32 vatų galios stiprintuvą, schema sukonstruota ant rankų darbo PCB, naudojant scheminius ir PCB dizaino failus. Atkreipkite dėmesį, kad jei mes prijungsime didelę apkrovą prie stiprintuvo išvesties, per PCB pėdsakus tekės didžiulė srovė ir yra tikimybė, kad pėdsakai išdegs. Taigi, kad PCB pėdsakai neišdegtų, įtraukiau keletą džemperių, kurie padeda padidinti dabartinį srautą.

TDA2050 stiprintuvo grandinės testavimas

Norėdami patikrinti grandinę, buvo naudojamas šis aparatas.

Transformatorius, turintis 13-0-13 čiaupą
4Ω 20W garsiakalbis kaip apkrova
„Meco 108B + TRMS“ multimetras kaip temperatūros jutiklis
Ir mano „Samsung“ telefonas kaip garso šaltinis

Kaip matote aukščiau, multimetro temperatūros jutiklį montuoju tiesiai prie IC radiatoriaus, kad matuočiau IC temperatūrą bandymo metu.

Be to, bandymo metu kambario temperatūra buvo 31 ° C. Šiuo metu stiprintuvas buvo išjungtas, o multimetras rodė tik kambario temperatūrą. Bandymo metu į žemų dažnių garsiakalbį įdėjau šiek tiek druskos, kad galėčiau parodyti žemuosius dažnius. Šioje grandinėje žemų dažnių garsas bus žemas, nes nenaudojau tono valdymo grandinės, kad sustiprinčiau žemųjų dažnių garsą. Aš tai padarysiu kitame straipsnyje.

Iš aukščiau esančio vaizdo matosi, kad rezultatai buvo daugmaž puikūs, o bandymo metu IC temperatūra neviršijo 50 ° C.

Tolesnis tobulinimas

Grandinė gali būti toliau modifikuojama, siekiant pagerinti jos veikimą, pavyzdžiui, mes galime pridėti papildomą filtrą, kad atmestume aukšto dažnio garsus. Radiatorius turi būti didesnis, kad būtų pasiekta visa apkrova - 32 W. Bet tai yra kito projekto tema, beje, netrukus.

Tikiuosi, kad šis straipsnis jums patiko ir iš jo sužinojote kažką naujo. Jei turite kokių nors abejonių, galite paklausti žemiau pateiktų komentarų arba pasinaudoti mūsų forumais išsamiai diskusijai.

Taip pat patikrinkite kitas mūsų garso stiprintuvo grandines.