Усилители мощности — микросхемы наше всё (TDA или TPA)
Озадачился — а не сделать ли компактный усилок. Благо китайцы предлагают великое множество готовых и полуготовых решений. Более менее понятные характеристики это: номинальная мощность и класс усилителя. Если с мощностью более-менее понятно (для колонок нужно от 15 и выше), то «класс»-то какой мне нужен?
Про сами классы нашел дельную информацию.
А конкретно:
- Класс А. Усилители этого класса обладают низкой эффективностью, но дают очень «чистый» сигнал. Большинство усилителей класса А имеют К.П.Д. равным 20-30%.
- Класс В. Эффективность усилителя этого класса почти в два раза выше эффективности усилителя класса А.
- Класс С. Усилители этого класса имеют К.П.Д. равным почти 75%, что делает их очень эффективными, но с увеличением К.П.Д. резко увеличиваются искажения.
- Класс АВ. Большинство Hi-Fi усилителей принадлежат именно этому промежуточному классу. Они вобрали в себя возможности усилителей класса А — относительно «чистый сигнал» при относительно неплохой эффективности (немного ниже чем в классе В).
- Класс D. Это самый современный класс усилителей, применяющие цифровую обработку сигнала.
Стало всё более понятней. Либо AB либо D.
В итоге пока выделили всего несколько вариантов микросхем, на базе которых есть смысл выбрать усилитель:
TPA3116: Усилитель класса D,
TDA7498: Усилитель класса D,
TDA7294: Усилитель класса AB,
Ну, а сравнивая мощности пришел к выводу. что не зря так популярна микросхема TDA7498.
По идее она мне и нужна. Хорошая мощность, хорошая энергоэффективность, хорошее качество в рабочих диапазонах.
Купить можно, например, в Китае: «Отличное качество TDA7498 100 Вт + 100 Вт усилитель класса D»
Мощность указанна, конечно, предельная.
Если ориентироваться на доступность питания, то неплохо выглядит вариант конкурирующего предприятия TPA3116.
Эта микросхема питается 4,5-26 В.
Если брать комплектом с регулятором громкости и тона LM1036, который питается 9-16 В, то 12 хватит им обоим.
Поэтому, на данный момент присматриваюсь к связке
► TPA3116D2 2x50W stereo digital power amplifier board
Плата усилителя очень похожа на улучшенную энтузиастами и скопированную китайскими умельцами.
Выглядит, конечно, модно.
Стереоусилитель 2х1 ВтНа рис. 1 приведена принципиальная схема стереофонического усилителя с выходной мощностью до 1 Вт на канал, собранного на одной интегральной микросхеме TDA7053 производства фирмы Philips в корпусе DIP-16, а также двух переменных резисторов, двух керамических и одного оксидного конденсаторов. Особенностью усилителя является наличие в каждом канале не одной, а двух динамических головок сопротивлением по 8 Ом. Здесь возможно использование самых распространенных головок 1ГД-40 старого производства или подобных по конструкции головок с эллиптическим диффузором, например 2ГДШ-2-8. Другой особенностью усилителя является то, что его выходы нигде не соединены с общим проводом питания. Это характерно для мостовых усилителей мощности с бесконденсаторным выходом. Интегральная микросхема рассчитана на работу при напряжении питания 3-15 В и токе покоя около 5 мА. Минимальное сопротивление нагрузки — 8 Ом. Такой усилитель удобно и экономично подключить к карманному плейеру и использовать для музыкального сопровождения. В этом случае целесообразно упростить конструкцию усилителя, убрав регуляторы громкости, поскольку они уже имеются в плейере. Измененная принципиальная схема усилителя приведена на рис. 2. Здесь на входе каждого канала установлен делитель напряжения из двух резисторов во избежание перегрузки усилителя. Сигналы снимаются с гнезда для внешнего телефона плейера с помощью двойного кабеля от стереофонического телефона, вышедшего из строя. При повторении конструкций данных усилителей можно воспользоваться монтажными схемами и чертежами печатных плат, приведенными на рис. 3 и 4, а также рис. 5 и 6 соответственно. Усилитель на выходную мощность до 5 ВтНа рис. 7 дана принципиальная схема самого простого, надежного, экономичного и широко распространенного в промышленной аппаратуре усилителя мощности звуковой частоты на отечественной интегральной микросхеме К174УН14, имеющей десятки аналогов за рубежом, среди которых самым популярным является ТДА2003. Микросхема предназначена для работы при напряжении источника питания 8-18 В и сопротивлении нагрузки не менее 2 Ом. При этом достигается равномерное усиление сигнала в полосе частот 30 Гц — 20 кГц, а ток покоя составляет 40-60 мА. Чувствительность усилителя — около 50 мВ. Микросхема снабжена собственным теплоотводом, допускающим работу с выходной мощностью не более 2 Вт. Для получения большей мощности обязательно требуется установка дополнительного пластинчатого либо ребристого или игольчатого теплоотвода. Большое усиление микросхемы требует принятия определенных мер по повышению стабильности и устойчивости ее работы. Это достигается двумя способами. Во-первых, для предотвращения самовозбуждения на высоких и ультравысоких частотах громкоговоритель шунтируется последовательно соединенными низкоомным постоянным резистором R4 типа С1-4 и керамическим конденсатором С6. Во-вторых, коэффициент усиления во всей полосе воспроизводимых частот стабилизирован за счет наличия на выходе усилителя делителя напряжения сигнала 1:100 и подачей с него напряжения отрицательной обратной связи на инвертирующий вход усилителя. Через оксидный конденсатор большой емкости С4 громкоговоритель подключен к выходу усилителя через стандартный акустический разъем и своим одним выводом соединен с общим проводом питания, то есть заземлен. Поскольку потребляемый ток быстро меняется в пределах от нескольких десятков миллиампер до ампера и более, конденсатор С2, шунтирующий по постоянному току источник питания, также имеет большую емкость (обычно не менее 2200 мкФ) и напряжение не менее 16 В при источнике 12 В или 25 В при источнике 15 В. Дополнительно источник питания шунтируется керамическим конденсатором СЗ во избежание возможного самовозбуждения на высоких частотах из-за паразитных обратных связей. На рис. 8 и 9 приведены схема размещения навесных деталей на печатной плате, а также чертеж самой платы. Интегральная микросхема монтируется на дополнительном теплоотводе и соединяется с платой посредством тонких изолированных гибких проводов в тефлоновой, то есть фторопластовой изоляции. По возможности длина проводников должна быть минимальной. Обязательным условием нормальной работы усилителя является свободный доступ воздуха к его теплоотводу. Стереофонический усилитель 2х4 ВтНа базе интегральной микросхемы К174УН14 отечественная промышленность выпускает стереофонический усилитель с выходной мощностью до 4 Вт на каждый канал. Особенностью данной микросхемы является то, что два одинаковых кремниевых кристалла, на которых она основана, помещены в общий корпус с небольшими металлическими теплоотводами. Специально для нее выпускается дополнительный игольчатый теплоотвод, способный обеспечивать нормальный тепловой режим работы обоих каналов усилителя при выходной мощности до 4 Вт на каждый канал. Внешне эта интегральная микросхема ничем не отличается от широко распространенных в любительской практике микросхем К174УН7 и К174УН9, но по своим возможностям превосходит их. Микросхема К174УН20 рассчитана на работу с источником питания напряжением до 12 В при токе покоя 65 мА и сопротивлении нагрузки 4 или 8 Ом. Равномерное усиление сигнала производится в полосе частот 50 Гц — 16 кГц, что вполне приемлемо для большинства любительских конструкций. Причем если выходная мощность на каждый канал не будет превышать 0,5-0,8 Вт, то можно обойтись без дополнительного теплоотвода, в противном случае он необходим. Если специального игольчатого теплоотвода приобрести не удастся, его можно заменить пластинчатым, например, из листового алюминия или меди толщиной 1,0-1,5 мм. Его площадь должна быть не менее 9-10 см2 для каждого металлического выступа с отверстием под винт. Теплоотвод можно оформить в виде уголка, что сэкономит место на плате. На рис. 10 приведена принципиальная схема стереофонического усилителя на основе микросхемы К174УН20. Он обеспечивает выходную мощность 4 Вт по каждому каналу при напряжении питания 12 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом. При увеличении сопротивления нагрузки до 8 Ом в каждом канале выходная мощность уменьшается до 2,2 Вт на канал при том же напряжении питания. Особенностью схемы является отсутствие плавных регуляторов громкости, которые заменены делителями входного напряжения на двух резисторах R1, R2 и R3, R4 с коэффициентом деления 1:2. Это сделано с целью подключения к выходу карманного аудиоплейера входа данного усилителя. В таком случае монтаж на печатной плате может иметь вид, показанный на рис. 11 и 12. При необходимости усилитель разрешается снабдить светодиодным индикатором включения питания, что бывает весьма полезно при работе от автономного источника. Это легко сделать с помощью постоянного резистора R5 и светодиода HL1, подключенных к источнику питания после выключателя. Рис. 11. Монтаж стереофонического УМЗЧ на ИМС К174УН20 Рис. 12. Печатная плата стереофонического УМЗЧ на ИМС К174УН20Двухканальный усилитель 2х10 ВтНа рис. 13 приведена принципиальная схема двухканального усилителя мощности звуковой частоты на одной интегральной микросхеме фирмы Philips TDA7370. При наличии дополнительного теплоотвода и достаточно мощном источнике напряжения постоянного тока 12 В он способен развивать номинальную выходную мощность по каждому каналу 10 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 1%. Особенностью усилителя является очень малое число дополнительных навесных деталей — всего четыре конденсатора и два переменных резистора. Два громкоговорителя сопротивлением 4 или 8 Ом подключены непосредственно к выводам микросхемы без громоздких переходных конденсаторов большой емкости, что имеет место во многих других усилителях мощности звуковой частоты. Известно, что их гордо называют «усилителями с бестрансформаторным выходом», как бы в упрек когда-то существовавшим усилителям на электронных лампах, имевшим громоздкие выходные трансформаторы. Данный усилитель с полным правом можно называть усилителем мощности с бестрансформаторным и бесконденсаторным выходом. Аналогичные усилители уже описывались ранее, но они были малой мощности, всего по 1 Вт на канал. Именно это существенное отличие требует в данном усилителе обязательной установки эффективного дополнительного теплоотвода, к которому плотно (под винт МЗ) прижимается интегральная микросхема. Для этой цели подходят стандартные теплоотводы из дюралюминия под транзисторы КТ818, КТ819. В крайнем случае можно использовать пластину из дюралюминия размером 100х100 мм и толщиной 2-4 мм. Не рекомендуется даже на мгновение включать усилитель без такого теплоотвода, так как при работе с номинальной мощностью внутри микросхемы развивается тепловая мощность 30 Вт, как у паяльника. Рис. 13. Принципиальная схема стереофонического УМЗЧ на ИМС TDA7370Другой особенностью, благодаря которой удается обходиться без конденсаторов на выходе, является мостовая схема выходных каскадов, когда громкоговорители не имеют контакта с общим заземленным проводом. Если такое все же случится, то микросхеме грозит выход из строя. Поэтому как при монтаже деталей, так и в процессе эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы ни один из проводов, идущих к громкоговорителям, не имел контакта с общим проводом питания. Расположение деталей на печатной плате показано на рис. 14 и 15. Усилитель нормально работает при изменении напряжения питания от 9 до 20 В и сопротивлении нагрузки каждого канала не менее 4 Ом. Источник питания должен обеспечивать ток до 3,5 А при напряжении 12В. Если он обеспечит ток до 3,5 А при напряжении 12 В, с громкоговорителями сопротивлением по 4 Ом можно получить по 10 Вт мощности с каждого канала. Если источник может дать не более 2 А при том же напряжении, следует применить громкоговорители сопротивлением 8 Ом. Тогда выходная мощность каждого канала составит 6 Вт. Рис. 14. Монтажная схема стереофонического УМЗЧ на ИМС TDA7370 Рис. 15. Печатная плата стереофонического УМЗЧ на ИМС TDA7370С учетом выделения большого количества тепла конструкция усилителя должна обеспечивать свободный приток свежего воздуха к микросхеме и дополнительному теплоотводу. Это будет гарантией надежной долговременной работы усилителя. Усилитель звуковой частоты на 20 ВтУсилитель, принципиальная схема которого приведена на рис. 16, также выполнен по бестрансформаторной и бесконденсаторной схеме мостового оконечного каскада со всеми присущими ей достоинствами и недостатками. Главное отличие его от предыдущего в том, что имеется только один канал усиления на 20 Вт. Такой усилитель потребляет большой ток (до 3,5 А), поэтому его можно питать или от достаточно мощного выпрямителя, или от автомобильного аккумулятора напряжением 13,6 В. Рис. 16. Принципиальная схема монофонического УМЗЧ на ИМС TDA7240AРасположение деталей на печатной плате показано на рис. 17 и 18. Интегральная микросхема устанавливается на дополнительном теплоотводе (стандартном или самодельном), как упоминалось выше, под винт МЗ. Для улучшения отвода тепла рекомендуется смазать соприкасающиеся поверхности теплоотвода и микросхемы тонким слоем вазелина. Как и в предыдущем случае, можно увеличить сопротивление нагрузки с 4 до 8 Ом, снизив, таким образом, выходную мощность до 10-12 Вт и потребляемый ток до 2 А. При отсутствии сигнала потребляемый ток составляет 80-100 мА, что является первым признаком работоспособности усилителя. Значительно больший или меньший ток свидетельствует либо об ошибке в монтаже, либо о неисправности деталей, включая микросхему. Однако опыт применения подобных микросхем при использовании исправных деталей показывает, что усилитель начинает работать сразу и не требует дополнительных регулировок. Его чувствительность равна 50-80 мВ, а полоса воспроизводимых частот составляет 20 Гц — 20 кГц. Рис. 17. Монтажная схема монофоническою УМЗЧ на ИМС TDA7240A Рис. 18. Печатная плата монофонического УМЗЧ на ИМС TDA7240AБудут вопросы, пожелания, предложения — пишите. Юрий yooree (at) inbox.ru |
Микросхема TDA7388. Часть 1 – описание и характеристики
Микросхема TDA7388 представляет новую технологию четырехканальных (4 x 45 Вт) усилителей мощности класса AB для систем HI-END в автомобильных приложениях.
Благодаря полностью комплементарной структуре PNP/NPN выходной сигнал TDA7388 может практически достигать значения питающего напряжения (Rail to Rail) без применения вольтодобавочного конденсатора.
ОСОБЕННОСТИ
- Высокая выходная мощность 4 x 45W @ 4R
- Малые искажения и минимальный выходной шум
- Функции STD-BY и MUTE
- Автоматическое включения режима MUTE при детектировании пониженного напряжения питания
- Минимум внешних компонентов
- Фиксированный коэффициент усиления 26 dB
- Отсутствует внешняя обратная связь и вольтодобавочный конденсатор
- Корпус Flexiwatt25
ЗАЩИТЫ
- Короткое замыкание выхода на общий или питающий провод
- Большая индуктивность нагрузки
- Перегрев кристалла
- Пропадание нагрузки
- Обрыв общего провода
- Переполюсовка
- Статическое напряжение
| Таблица максимальных значений | ||
| Символ | Параметр | Величина |
| VS | Рабочее напряжение питания | 18 V |
| VS(DC) | Напряжение питания (микросхема в ждущем режиме) |
28 V |
| VS(pk) | Напряжение питания (импульс t = 50 ms) | 50 V |
| IO | Выходной ток — периодический (D = 10%, f = 10 Гц) — непереодический (t = 100 мкС) |
4.5 A 5.5 A |
| Ptot | Мощность рассеивания (температура корпуса 70 0С) |
80 W |
| Tj | Температура кристалла | 150 0С |
| Tstg | Температура хранения | — 55 … + 150 0С |
| Rth j-case | Тепловое сопротивление кристалл-корпус (max) |
1 0C/W |
Распиновка микросхемы TDA7388
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Условия теста (если не указано другое): VS = 14.4 В; f = 1 кГц; Rg = 600 Ом; RL = 4 Ом; Tamb = 25 °C.
| Параметр | Условия теста | Значение |
| Ток покоя | RL = ∞ | 120 — 350 mA |
| Выходное смещение | Режим воспроизведения | ±100 mV |
| Скачек напряжения во время вкл./выкл. |
±80 mV | |
| Усиление по напряжению | 25 — 27 dB | |
| Выходная мощность | THD = 10 %, Vs= 14.4 V | 26 W (typ) |
| Максимальная выходная мощность (немузыкальная) |
Vs= 14.4 V Vs= 15.2 V |
41 W 45 W |
| Гармонические искажения | POUT = 4 W | 0.04 % (typ) |
| Подавление пульсаций источника питания |
f = 100 Hz, VR = 1 VRMS | 50 — 65 dB |
| Верхняя частота среза | POUT = 0.5 W | 100 — 200 kHz |
| Входное сопротивление | 70 — 100 kOhm | |
| Стереоразделение | f = 1 kHz, POUT= 4 W | 60 — 70 dB |
| Потребляемый ток в ждущем режиме |
VST-BY = 0 | 20 uA (max) |
Зависимость выходной мощности от напряжения питания (RLOAD = 4 Ом)
СОВЕТЫ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
На рисунке ниже приведена типовая схема включения микросхемы TDA7388 для использования в четырехканальном режиме.
SVR конденсатор C6 регулирует время включения и выключения микросхемы, а, следовательно, играет существенную роль в оптимизации щелчков во время переходных процессов. Минимальная рекомендуемая величина составляет 10 мкФ.
Входной сигнал для TDA7388 подается относительно общего провода (ground-compatible inputs) и может достигать пиковой величины до ±8 В без боязни вывести микросхему из строя. При использовании входных конденсаторов C1 – C4 по 0,1 мкФ нижняя частота среза будет 16 Гц.
Для управления режимами ST-BY и MUTE может быть использованы CMOS выводы микроконтроллера или любые внешние маломощные транзисторы. RC цепи (R1C9 и R2C10) используются для сглаживания управляющих сигналов, что препятствуют возникновению каких-либо слышимых щелчков при управлении микросхемы.
Поскольку нормальный ток управления 22 вывода (цепь MUTE) составляет около 10 мкА, то максимальное значение резистора R2 равно 70 кОм. Данный факт позволяет использовать небольшой по величине конденсатор 1 мкФ (C10).
Для бесшумного (без щелчков) возврата усилителя из режима ожидания (ST-BY) скорость напряжения перехода должна быть меньше 2.5 В/мс. Если использовать режимы ST-BY и MUTE не планируются, то соответствующие выводы можно подключить непосредственно к шине питания.
При появлении паразитных шумов на выходе усилителя, следует на вход микросхемы подключить ФНЧ первого порядка (1 кОм плюс конденсатор 220 пФ).
За более подробной информацией следует обратиться к заводскому техническому описанию.
АНАЛОГИ (PIN TO PIN)
В таблице приведены микросхемы, имеющие одинаковую распиновку (pin-to-pin аналоги). Прежде чем менять одну микросхему на другую, следует внимательно изучить заводское техническое описание на предмет совместимости.
Автор не несет ответственности за достоверность информации по аналогам, приведенную в данной таблице. Тщательно проверяйте соответствие микросхем по техническому описанию.
| ИМС | Описание | Примечание |
| TDA7381 | 4 x 25 W quad bridge car radio amplifier | Отличие: 25 вывод — диагностика |
| TDA7382 | 4 x 22 W four bridge channels car radio amplifier | Отличие: 25 вывод — клип-детектор |
| TDA7383 | 4 x 30 W quad bridge car radio amplifier | Отличие: 25 вывод — клип-детектор |
| TDA7384A | 4 x 46 W quad bridge car radio amplifier | |
| TDA7385 | 4 x 42 W quad bridge car radio amplifier | Отличие: 25 вывод — диагностика |
| TDA7386 | 4 x 45W quad bridge car radio amplifier | |
| TDA7387 | 4 x 41 W quad bridge car radio amplifier | |
| TDA7388 | 4 x 45 W quad bridge car radio amplifier | |
| TDA7389 | 4 x 45W quad bridge car radio amplifier | отличие: 25 вывод — клип-детектор |
| TDA7454 | 4 x 35 W high efficiency quad bridge car radio amplifier | отличие: 16 вывод — переключение режимов и 25вывод — клип-детектор |
| TDA7850 | 4 x 50 W MOSFET quad bridge power amplifier | отличие: 25 вывод — выход HSD/OD |
| TDA7851F | 4 x 48 W MOSFET quad bridge power amplifier | отличие: 25 вывод — выход OD |
| TDA7854 | 4 x 47W MOSFET quad bridge power amplifier | отличие 25 вывод — выход клип-детектор |
| STPA001 | 4 x 50 W MOSFET quad bridge power amplifier | Только в корпусеFlexiwatt25. Отличие: 25 вывод – OFFSET DETECTOR OUT |
| STPA002 | 4 x 52 W quad bridge power amplifier with low voltage operation | Только в корпусеFlexiwatt25. Отличие: 25 вывод – OFFSET DETECTOR OUT |
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ
Усилители мощности на интегральных микросхемах TDA7293 и TDA7294
Как не странно, но сначала европейский производитель вылупил на свет микросхему TDA7294 с максимальной музыкальной мощностью 100Вт при напряжении питания ±40V, а спустя несколько лет со словами: «маловато будет» разродился и ИМС TDA7293, с увеличенной до 120Вт мощностью и максимальным значением напряжения питания ±50V.
За счёт применения полевых транзисторов в выходных каскадах микросхем, играют они субъективно несколько приятнее и мягче, чем LM3886 — американский конкурент со схожими параметрами, но построенный на биполярных транзисторах.
С тех пор прошло не мало лет, в журналах и на форумах горели страсти по улучшению и без того приличных характеристик микросхемы, а пронырливые китайские коммерсанты вовсю клепали готовые модули на TDA7293/TDA7294 в строгом соответствии с datasheet-ом производителя, причём особо продвинутые снабжали их симпатичными писюльками, выполненными в стиле промышленной радиотехники.
А вот так выглядят готовые изделия.
Типовая схема включения TDA7294 отличается от указанной для TDA7293 только изменением подключения минусового вывода конденсатора 22,0 Мкф (не к 12 ножке микросхемы, ввиду её незадействованности, а к 14).
Данными схемами я бы и рекомендовал воспользоваться при желании самостоятельно соорудить усилительный агрегат. Все факультативные ухищрения по увеличению мощности, снижению нелинейных искажений, введению токовых обратных связей, не предусмотренные производителем, кроме приключений на собственную задницу никакого существенного эффекта не дадут.
Теперь, что касается мощности. Конечно, и 120 Вт у TDA7293, и 100 Вт у TDA7294 — от лукавого.
Посмотрим документацию на более мощную TDA7293.
Из графиков видно, что максимальная мощность, ограниченная 1%-ом нелинейных искажений, составляет 80 Вт на 4 Омной нагрузке и
90 Вт — на 8 Омной. Далее идёт резкий, практически лавинный рост параметра TDH вплоть до 10%.
А почему изображённая на правом графике характеристика приведена для значения напряжения питания ±40 В при максимальном — ±50 В?
Это напряжение ограничено допустимым нагревом микросхемы и в значительной степени зависит от сопротивления нагрузки.
Зависимость допустимого напряжения питания микросхемы от сопротивления нагрузки сведём в таблицу.
| Сопротивление нагрузки | 4 Ом | 6 Ом | 8 Ом |
| Максимальное напряжение питания TDA7293 | ±29 В | ±34 В | ±40 В |
| Максимальное напряжение питания TDA7294 | ±27 В | ±31 В | ±35 В |
Тогда на кой казан-чурек сдались нам эти ±50V, указанные в datasheet-е на TDA7293?
Ну, во-первых — для 16-ти Омной нагрузки.
Во-вторых, производитель предусмотрел для TDA7293 возможность параллельного включения двух или нескольких микросхем. Вот при таком включении и напряжении питания ±50V для 4 Омной нагрузки микросхемы будут работать в штатном режиме и развивать мощность как минимум вдвое большую, чем мощность, выдаваемая одной микросхемой, если конечно, запараллеленные микросхемы не накроются медным тазом в момент подачи напряжения.
А такое, к сожалению, иногда случается, хотя и не должно — режим штатный, рекомендованный именитым производителем. По всему получается — китайский пошив не лучшим образом сказывается на качестве европейской коллекции.
Для минимизации этих рисков, раздаются робкие голоса в пользу замыкания выходов микросхем с задержкой через коммутирующие реле, но, а буржуйские радиолюбители, либо вообще демонстративно не обращают на это дело никакого внимания, либо (наверно тоже сэкономив на оригинальных изделиях) подключают выходы микросхем к нагрузке через резисторы, номиналом 0,2 Ома.
Ну и поскольку параллельное соединение TDA7293 не сводится к лубочному перемыканию входов и выходов, а
предусматривает работу микросхем в режиме MASTER — SLAVE, как ни крути, а придётся приводить схему данного включения из datasheet-а.
Плавно переходим к следующему штатному режиму включения микросхем TDA7293/TDA7294 для увеличения выходной мощности — мостовому.
Тут, что для TDA7293, что для TDA7294 — всё одинаково: 9,10 выводы микросхем объединяются, вход нижнего блока заземляется,
а выход верхнего через резистор сопротивлением 22 кОм подключается ко 2-му выводу нижней микросхемы.
При этом крайне важно для сохранения высоких характеристик усилителя, соблюдать точное равенство номинала этого резистора со значением
резистора, подключённого между 2 и 14 выводами нижней микросхемы!
Для данного режима производитель ограничился диаграммами зависимости нелинейных искажений от Pвых только для микросхемы TDA7294.
В принципе, для TDA7293 картина не сильно отличалась бы от приведённой.
И что мы наблюдаем?
Рвых = 115 Вт для TDA7294 при напряжении питания ±25V и Rн = 8 Ом, либо Рвых = 125-130 Вт
при напряжении питания ±28V для TDA7293 — результат не слишком убедительный на фоне Рвых = 80 Вт при стандартном
(одиночном) включении ИМС. А выше повышать это напряжение не рекомендуется, опять же из-за пресловутого ограничения, связанного
с допустимым нагревом микросхемы.
4 Омная нагрузка вообще не предполагается к использованию с мостовой схемой включения данных микросхем, во избежание скоропостижной кончины последних.
Итого, что мы имеем в сухом остатке?
Для микросхемы TDA7293 и величин сопротивлений нагрузки 4-8 Ом предпочтительной является параллельная схема включения.
Теоретически, при напряжении питания ±50V и сопротивлении нагрузки 4 Ома, возможно увеличение выходной мощности до 250-300 Вт.
При этом важно понимать, что во избежание теплового пробоя микросхем, пропускать через них мощность более 100 Вт на корпус не следует.
Поэтому для получения подобных высоких значений Рвых, следует соединять по 3-4 штуки параллельно.
А вот если сопротивление нагрузки 16 Ом, то вполне можно рекомендовать мостовое включение микросхем и смело их запитывать максимально допустимым для данного включения напряжением ±40V.
Достаточно распространённым вариантом умощнения микросхем TDA7293/TDA7294 является так же использование дополнительного выходного каскада
на мощных транзисторах. Однако не каждому такому каскаду дано удачно вписаться в конструкцию усилителя и не подгадить
приличные характеристики, заложенные производителем ИМС.
Подобные схемотехнические решения мы с Вами рассмотрим на странице — Ссылка на страницу .
Бюджетный многозонный усилитель низкой частоты / Habr
Вы не можете ни минуты обходиться без любимой музыки? А как быть, если нужно заниматься разнообразными домашними делами, а из кухни или ванной комнаты уже плохо слышны любимые мелодии? Сделать погромче? Все равно качество звука пострадает, а соседи начнут стучать по батареям и названивать в дверь.
Похожая проблема может существовать и в офисе. Программистам и другим работникам умственного труда как правило нужна тишина для концентрации, в то время как на складе или в производственном помещении уровень громкости должен перекрывать повышенный уровень фонового шума.
Выход прост – сделать такую акустическую систему, которая будет звучать в каждом помещении с нужной громкостью без потери качества звука. На первый взгляд эта задача кажется затратной и трудноразрешимой. На самом же деле все очень просто. В предлагаемой к прочтению статье я расскажу о бюджетном подходе для занятых людей. Бюджетном как по затраченным средствам, так и по времени реализации (т.к. известно, что время =деньги).
Многозонный усилитель можно собрать из готовых дешевых узлов, которые продаются на eBay. К нему можно также подключить разношерстные пары колонок накопившиеся за годы эксплуатации разнообразных аудиосистем. Вот как может выглядеть блок-схема такого устройства.
Параллельное подключение сразу четырех усилителей мощности к источнику звука может сильно повлиять на уровень и качество сигнала. Для развязки линейного выхода источника звука и распределения его по четырем каналам использован усилитель распределитель CE Labs AV 400. На eBay можно подобрать бывшее в употреблении устройство такого типа стоимостью около $10. Несмотря на то что новое стоит заметно дороже, на рынке много предложений устройств в отличном состоянии. Устройство снабжено удобно расположенными разъемами типа RCA и выполнено в виде плоской панели которую легко прикрутить к стене. Если требуется сделать более 4-х зон, существует также 7-ми канальная версия CE Labs AV 700.
В качестве усилителя мощности низкой частоты могут быть использованы следующие готовые модули доступные для покупки на Ebay:
* AB — аналоговые линейные, D и T — импульсные/цифровые усилители.
Подробнее о классах усилителей можно прочитать здесь:
Классификация электронных усилителей
** Коэффициент нелинейных искажений приведен для рабочего диапазона выходных мощностей усилителя и частоты 1 kHz. Информация добыта из соответствующих datasheet чипов.
Обратите внимание на усилитель TA2024. В каком-то смысле выпуск в 1998 году полностью цифрового усилителя TA2020 компанией Tripath был прорывом в схемотехнике импульсных усилителей низкой частоты. Разработчикам удалось совместить высокое качество звука и экономичность. Несмотря на то что Tripath не выдержала конкуренции и ушла с рынка, линейка усилителей класса «Т» продолжена. Четыре круглые синие детали на снимке – катушки выходных фильтров.
Каждый из читателей кто захочет воплотить у себя дома описанную систему, может выбрать себе усилитель по вкусу руководствуясь критериями:
- Стоимость. Наш проект – бюджетный, следовательно, о цене комплектующих приходится думать прежде всего. Этот параметр лучше всех у усилителя на чипе TDA7297.
- Выходная мощность. Она должна соответствовать размеру помещения и мощности выбранных колонок. Превышение допустимой мощности приведет к искажению звука или даже выгоранию динамиков. В приведенной выше таблице приведен «RMS» рейтинг усилителей («Root-Mean-Square»), т.е. фактически усредненная мощность неискаженного звука. Если же усилитель загнать в режим ограничения подачей слишком сильного сигнала на вход, он может выдать вдвое большую мощность. Поэтому RMS рейтинг динамика должен быть не меньше соответствующего показателя усилителя. Eсли в проигрываемом контенте много басов, то рекомендуется выбирать колонку с удвоенным значением RMS.
- Качество звука. Вообще говоря, эта характеристика достаточно субъективна. Усилитель на базе чипа TDA2030 позиционируется китайскими производителями как «Hi-Fi». Класс усилителя – тоже понятие условное. Важно понимать, усилители классов А, АВ имеют традиционную аналоговую схемотехнику, а все остальные – цифровую или импульсную. Знатоки постоянно находятся в поиске некоего «теплого» и «лампового» звука и никаких преобразований аналогового сигнала не признают.
- Экономичность. Эксплуатация многозонной системы тоже не должна быть дорогой. Если этот параметр для вас важнее качества звука, то выбирайте усилитель класса D, T. Их КПД приближается к 90-100%, то есть ни одного ватта электроэнергии не пропадет впустую.
- Наличие регулятора громкости звука. Из множества вариантов готовых модулей нам годятся только те, на которых уже установлен регулятор звука. Иначе не удастся настроить индивидуальный уровень громкости звука в каждом помещении.
Для моего проекта я решил выбрать TDA7297. У него самая низкая стоимость, достаточно высокое качество звука, он компактен и оснащен регулятором уровня звука. Мощности этого усилителя вполне хватает для озвучивания моих небольших помещений (10-15 квадратных метров). На плате установлены все необходимые клеммы и подсоединение усилителя не требует использования паяльника. Единственный недостаток заключается в том что для подключения входного сигнала используется 3.5 мм разъем для наушников. Он не очень надежен и может стать источником помех и неудовлетворенности от проекта в целом. Для меня этот недостаток не так важен поскольку я планирую экспериментировать с этим усилителем и буду в дальнейшем выпаивать некоторые компоненты.
Для соединения усилителя-распределителя с 4-мя усилителями мощности нам понадобится 4 кабеля у которых есть 3.5 мм стерео штеккер с одной стороны и 2 x RCA коннектера с другой. Еще один такой кабель нужен для подключения входа усилителя-распределителя к источнику сигнала.
В качестве источника питания использован силовой блок от старого компьютера. Моральное устаревание современных персональных компьютеров происходит намного быстрее их физического износа. Старые блоки питания уже не могут быть использованы для питания материнских плат нового поколения. Но и выбрасывать их – слишком расточительно. Усилителю TDA7297 на максимальной мощности необходим ток около 2 Ампер. Таким образом, среднего блока питания для РС хватит для питания до 8 усилителей.
Блок питания построен по импульсной схеме и работает на высокой частоте. Для уменьшения наводок по питанию необходимо установить на его выходе дополнительный шунтирующий конденсатор сравнительно небольшой емкости, порядка 500 -1000 мкф. Его следует подключить к клеммнику внутри корпуса нашего устройства как можно ближе к усилителям. Чем больше емкость конденсатора, тем лучше, меньше наводок и меньше негативный эффект от просаживания напряжения при пиках потребления тока.
Все компоненты смонтированы в коробке от телефонного сервиса. Она удобна тем что обеспечивает легких доступ к внутренностям, а в закрытом состоянии полностью экранирует наводки на усилитель. От прежнего содержимого оставлены только клеммы, к которым подключены выходы усилителей и цепи их питания. В крышке коробки просверлены несколько отверстий для крепления усилителей. Конктакт корпуса необходимо «заземлить» на -12V (Общий черный провод от блока питания). Вот как выглядит вся система в сборе:
Вся конструкция прячется в каком-нибудь укромном уголке (к примеру, в кладовке). После этого настраиваем уровень звука для каждой комнаты и наслаждается любимой звуковой атмосферой. Вот как выглядит система в рабочем, то есть закрытом состоянии:
Подведем итоги. В результате несложных манипуляций с готовыми недорогими модулями получилась удобная и достаточно качественная система акустического оформления четырех зон жилого помещения. Работа заняла несколько часов, зато удовольствия теперь хватит надолго.
Если читателям будет интересно, то в следующей статье будет рассказано о том, как модифицировать усилитель для управления им с телефона или другого гаджета с операционной системой Android.