40 vatu audio pastiprinātājs, izmantojot tda2040 un tranzistoru pāri

Jaudas pastiprinātājs ir skaņas elektronikas sastāvdaļa. Tas ir paredzēts, lai maksimāli palielinātu ievadītā signāla jaudas lielumu. Skaņas elektronikā operatīvais pastiprinātājs palielina signāla spriegumu, bet nespēj nodrošināt strāvu, kas nepieciešama slodzes vadīšanai. Šajā apmācībā mēs izveidosim 40 W pastiprinātāju, izmantojot TDA2040 jaudas pastiprinātāja IC un divus jaudas tranzistorus ar tam pievienotu 4 omu pretestības skaļruni.

Pastiprinātāju būvniecības topoloģija

Jo pastiprinātāja ķēdes sistēmu, jaudas pastiprinātājs tiek izmantots pēdējā vai pēdējā posmā pirms slodzes. Parasti skaņas pastiprinātāja sistēmā tiek izmantota blokshēmā parādītā topoloģija

Kā redzat iepriekš minētajā blokshēmā, jaudas pastiprinātājs ir pēdējais posms, kas ir tieši savienots ar slodzi. Parasti pirms jaudas pastiprinātāja signāls tiek koriģēts, izmantojot iepriekšējos pastiprinātājus un sprieguma vadības pastiprinātājus. Dažos gadījumos, kad ir nepieciešama toņu vadība, pirms jaudas pastiprinātāja tiek pievienota toņa vadības shēma.

Zini savu slodzi

Audio pastiprinātāja sistēmas gadījumā pastiprinātāja slodze un slodzes piedziņas jauda ir svarīgs aspekts būvniecībā. Galvenā jaudas pastiprinātāja slodze ir skaļrunis. Jaudas pastiprinātāja izeja ir atkarīga no slodzes pretestības, tāpēc nepareizas slodzes pievienošana varētu apdraudēt jaudas pastiprinātāja efektivitāti, kā arī stabilitāti.

Skaļš skaļrunis ir milzīga slodze, kas darbojas kā induktīva un pretestība. Jaudas pastiprinātājs nodrošina maiņstrāvas izvadi, tāpēc skaļruņa pretestība ir kritisks faktors pareizai enerģijas pārraidei.

Impedance ir elektroniskās ķēdes vai komponenta efektīvā pretestība maiņstrāvai, kas rodas no kombinētajiem efektiem, kas saistīti ar omas pretestību un reaktivitāti.

Audio elektronikā dažāda veida skaļruņi ir pieejami dažādās jaudās ar dažādu pretestību. Skaļruņa pretestību vislabāk var saprast, izmantojot attiecības starp ūdens plūsmu caurules iekšpusē. Vienkārši domājiet, ka skaļrunis ir ūdens caurule, caur cauruli plūstošais ūdens ir mainīgais audio signāls. Tagad, ja caurule kļūst lielāka diametra, ūdens viegli plūst caur cauruli, ūdens tilpums būs lielāks, un, ja mēs samazināsim diametru, jo mazāk ūdens plūst caur cauruli, tāpēc ūdens tilpums būs zemāks. Diametrs ir efekts, ko rada omas pretestība un reaktivitāte. Ja caurules diametrs kļūst lielāks, pretestība būs zema,lai skaļrunis varētu iegūt lielāku jaudu, un pastiprinātājs nodrošina lielāku enerģijas pārneses scenāriju, un, ja pretestība kļūst augsta, tad pastiprinātājs sniegs mazāk enerģijas skaļrunim.

Ir dažādas izvēles iespējas, kā arī tirgū ir pieejami dažādi skaļruņu segmenti, parasti ar 4 omi, 8 omi, 16 omi un 32 omi, no kuriem 4 un 8 omu skaļruņi ir plaši pieejami par lētām cenām. Mums arī jāsaprot, ka pastiprinātājs ar 5 W, 6 W vai 10 W vai pat vairāk ir RMS (Root Mean Square) jauda, ​​ko pastiprinātājs piegādā noteiktai slodzei nepārtrauktā režīmā.

Tātad, mums jābūt uzmanīgiem attiecībā uz skaļruņu vērtējumu, pastiprinātāja vērtējumu, skaļruņu efektivitāti un pretestību.

Vienkārša 40W pastiprinātāja uzbūve

Iepriekšējās apmācībās mēs izgatavojām 10 W pastiprinātāju, izmantojot Op-amp un jaudas tranzistorus, kā arī uzbūvējām 25 W pastiprinātāju, izmantojot TDA2040. Bet šai apmācībai mēs izveidosim 40 W jaudas pastiprinātāju, kas darbinās 4 omu pretestības skaļruni. Mēs izmantosim to pašu TDA2040, ko izmantoja 25 vatu jaudas pastiprinātājā, bet, lai iegūtu 40 vatu jaudu, mēs izmantosim papildu jaudas tranzistorus.

Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīts TDA2040. Tas ir pieejams vairumā vispārīgo tiešsaistes veikalu, kā arī eBay. Paketi sauc par “ Pentawatt ” paketi ar 5 izvades tapām. Pinout diagramma ir diezgan vienkārša un pieejama datu lapā,

Cilne ir savienota ar 3. kontaktu vai –Vs (negatīvs piegādes avots). Nemaz nerunājot par to, ka cilnei pievienotais Heatsink iegūst arī tādu pašu savienojumu.

Pārbaudot datu lapu, mēs varam redzēt arī šīs jaudas pastiprinātāja IC iezīmes

IC īpašības ir diezgan labas. Tas nodrošina īssavienojuma aizsardzību pret zemi. Arī termiskā aizsardzība nodrošinās papildu drošības funkcijas pārslodzes stāvokļa dēļ. Kā redzam, TDA2040 spēj nodrošināt 25 W jaudu līdz 4 omu slodzei, ja ir pievienots sadalīts barošanas avots ar +/- 17 V izeju. Šādā gadījumā THD (kopējā harmoniskā deformācija) būs 0,5%. Tajā pašā konfigurācijā, ja mēs iegūsim 30 W jaudu, THD kļūs par 10%.

Turklāt datu lapā ir vēl viens grafiks, kas nodrošina saikni starp barošanas spriegumu un izejas jaudu.

Ja mēs redzam grafiku, mēs varam sasniegt vairāk nekā 26 W izejas jaudu, ja mēs izmantojam sadalītu barošanas avotu ar vairāk nekā 15 V izeju.

Tātad, kā mēs jau redzējām, ka ar TDA2040 ir iespējams sasniegt 25 W nepārtrauktu jaudu. Bet mēs vēlamies izgatavot 40 vatu jaudas pastiprinātāju. Tātad, šie papildu 15 vati, mums jāpievieno divi jaudas tranzistori NPN un PNP, lai nodrošinātu papildu pastiprinājumu un izejas jaudu 4 omu skaļrunī.

Lai sasniegtu šo papildu jaudas pastiprināšanu, mēs izmantojām saskaņotus pāru tranzistorus BD712 un BD711. Abi tranzistori ir pieejami TO-220C komplektā.

BD711 un BD712 tapu diagramma ir

Lai nodrošinātu nevainojamu darbību bez kompromisa THD, mums ir nepieciešams 36 V barošanas avots, lai sasniegtu 40 W jaudu. Lai gan šo ķēdi var darbināt, izmantojot 15V līdz 40VDC.

Nepieciešamās sastāvdaļas

Lai izveidotu ķēdi, mums ir nepieciešami šādi komponenti:

1. Vero dēlis (var izmantot punktētu vai savienotu ikvienu)
2. Lodāmurs
3. Lodēšanas vads
4. Nipper un Wire noņēmēja rīks
5. Vadi
6. Alumīnija siltuma izlietne KS-58
7. 36V Viena barošanas avots
8. 4 omu 40 vatu skaļrunis
9. 4 gab 1,5R rezistoru 1/2 vatu rezistori
10. 4gab 100k rezistors 1/4 ^th vats
11. 12k rezistors
12. 1R rezistors ar 2 vatu jaudu
13. 470nF kondensators
14. 100uF kondensators
15. TDA2040
16. 1N4148 Diods divi gab
17. 220nF kondensators
18. 2200uF kondensators
19. 4.7uF kondensators
20. BD711 un BD712 tranzistoru pāri.

Shēmas shēma un paskaidrojums

Shēma ir 40 vatu audio pastiprinātājs diezgan vienkāršs; TDA2040 pastiprina signālu un nodrošina 25 W RMS jaudu. Papildu jaudas pastiprināšana tiek veikta, izmantojot BD711 un BD712 tranzistoru pārus. Ieejas kondensators 470nF ir līdzstrāvas bloķēšanas kondensators, kas ļaus pāriet tikai maiņstrāvas signālam. Viena no galvenajām lietām ir viena barošanas spriegums. Tā kā pastiprinātājs tiek darbināts, izmantojot vienu barošanu, ieejas signāls ir jāpaceļ virs dažiem voltiem, lai pastiprinātājs varētu pastiprināt signālu gan pozitīvā, gan negatīvā pīķī. Rezistori R6, R9 un R7, R8 nodrošina novirzes spriegumu strāvas tranzistoriem un jaudas pastiprinātājiem. R10 un C5 ir snumbers vai RC skavas, lai aizsargātu pastiprinātāju no milzīgas skaļruņa induktīvas slodzes.

40 vatu pastiprinātāja ķēdes pārbaude

Mēs izmantojām proteus simulācijas rīkus, lai pārbaudītu ķēdes izvadi; mēs izmērījām izlaidi virtuālajā osciloskopā. Jūs varat pārbaudīt visu zemāk sniegto demonstrācijas video.

Mēs barojam ķēdi, izmantojot 36VDC, un tiek nodrošināts ieejas sinusoidālais signāls. Osciloskops ir savienots pāri izejai pret 4 omu slodzi kanālā A (dzeltens) un ievades signālu, kas savienots pāri kanālam B (zils).

Mēs varam redzēt izejas atšķirību starp ieejas signālu un pastiprināto izvadi videoklipā: -

Mēs arī pārbaudījām izejas jaudu, pastiprinātāja jauda ir ļoti atkarīga no vairākām lietām, kā tika apspriests iepriekš. Tas ir ļoti atkarīgs no skaļruņu pretestības, skaļruņu efektivitātes, pastiprinātāju efektivitātes, konstrukcijas topoloģijām, kopējiem harmoniskajiem traucējumiem utt. Mēs nevarējām apsvērt vai aprēķināt visus iespējamos faktorus, kas rada pastiprinātāja jaudas atkarības. Reālās dzīves shēma atšķiras no simulācijas, jo, pārbaudot vai pārbaudot izvadi, ir jāņem vērā daudzi faktori.

Pastiprinātāja jaudas aprēķins

Mēs izmantojām vienkāršu formulu, lai aprēķinātu pastiprinātāja jaudu.

Pastiprinātāja jauda = V ² / R

Mēs savienojām maiņstrāvas daudzmetru pāri izejai. Maiņstrāvas spriegums, kas parādīts daudzmetros, ir maksimālais līdz maksimālais maiņstrāvas spriegums.

Mēs nodrošinājām ļoti zemas frekvences sinusoidālu signālu 200Hz. Tāpat kā zemā frekvencē, pastiprinātājs piegādās vairāk strāvas slodzei, un multimetrs varēs pareizi noteikt maiņstrāvas spriegumu.

Multimetrs rādīja + 12,5 V maiņstrāvu. Tātad, kā norādīts formulā, jaudas pastiprinātāja jauda pie 4 omu slodzes ir

Pastiprinātājs vatu = 12.5 ² /4 pastiprinātājs vatu = 39.06 (40W aptuveni)

Lietas, kas jāatceras, uzbūvējot 40w pastiprinātāju

Konstruējot ķēdi, jaudas pastiprinātājam TDA2040 jābūt pareizi savienotam ar radiatoru. Lielāks radiators nodrošina labāku rezultātu. Labākam rezultātam ir labi izmantot arī audio klases vērtējuma kastes tipa kondensatorus.

Vienmēr ir laba izvēle izmantot PCB ar audio saistītai lietojumprogrammai. Labākais veids, kā izveidot PCB, ir atsauce uz IC ražotāja vadlīnijām.

1. Padariet pēc iespējas īsākas audio signāla pēdas, lai samazinātu nevēlamu trokšņu savienojumu.
2. Jaudas tranzistoriem jābūt savienotiem ar pareizām siltuma izlietnēm. Var izmantot KS-58 sērijas radiatoru.
3. Nelietojiet vienu lielu radiatoru un nofiksējiet TDA2040, BD711 un BD712. Pretējā gadījumā atsevišķiem komponentiem izmantojiet atsevišķus radiatorius, pretējā gadījumā būs īssavienojuma apstākļi.
4. Pretējā gadījumā esiet piesardzīgs attiecībā uz skaļruņa jaudu, jo tas var tikt sadedzināts, kā arī sabojāts.
5. Nenoņemiet skavu vai uzmavu. Tas ir ļoti svarīgi jaudas tranzistoru un jaudas pastiprinātāja drošībai.
6. Nepielietojiet pastiprinātājā lielu pastiprinātu signālu, THD palielināsies.