Vienkāršs 2x32 vatu audio pastiprinātājs ar tda2050

Ja jūs domājat par vienkāršas, lētas un vidēji lielas jaudas pastiprinātāja shēmas izveidi, kas skaļrunī var piegādāt līdz 50 vatu maksimālo RMS jaudu, tad jūs esat īstajā vietā. Šajā rakstā mēs izmantosim populārāko TDA2050 IC, lai projektētu, demonstrētu, veidotu un pārbaudītu IC, lai sasniegtu iepriekš minētās prasības. Tāpēc sāksim darbu bez liekas aizķeršanās.

Pārbaudiet arī citas mūsu audio pastiprinātāju shēmas, kurās esam uzbūvējuši 25w, 40w, 100w audio pastiprinātāja shēmu, izmantojot op-ampērus, MOSFET un IC, piemēram, IC TDA2030, TDA2040.

Pirms mēs sākam

Pirms sākat veidot šo 32 + 32 vatu audio pastiprinātāju, jums jāzina, cik lielu jaudu var piegādāt jūsu pastiprinātājs. Jums jāņem vērā arī skaļruņa, zemfrekvences skaļruņa vai visa cita, ko jūs veidojat pastiprinātājam, slodzes pretestība. Lai iegūtu vairāk informācijas, apsveriet iespēju izlasīt datu lapu.

Apskatot datu lapu, es atklāju, ka TDA2050 var izvadīt 28 vatus 4Ω skaļruņos ar 0,5% deformāciju 22 V barošanas avotā. Es darbināšu 20 vatu zemfrekvences skaļruni ar 4Ω pretestību, kas padara TDA2050 IC par perfektu izvēli.

Transformatora izvēle

TDA2050 datu lapas parauga shēmā teikts, ka IC var darbināt no viena vai sadalīta barošanas avota. Un šajā projektā ķēdes darbināšanai tiks izmantota divpolaritātes strāvas padeve.

Mērķis šeit ir atrast pareizo transformatoru, kas var piegādāt pietiekamu spriegumu un strāvu, lai pareizi darbinātu pastiprinātāju.

Ja ņemam vērā transformatoru 12-0-12, tas izvadīs 12-0-12V maiņstrāvu, ja ieejas barošanas spriegums ir 230V. Bet, tā kā maiņstrāvas tīkla ieeja vienmēr novirzās, tad arī izeja novirzīsies. Ņemot vērā šo faktu, tagad mēs varam aprēķināt pastiprinātāja barošanas spriegumu.

Transformators dod mums maiņstrāvas spriegumu, un, ja mēs to pārveidosim par līdzstrāvas spriegumu, mēs

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

Ar to var skaidri pateikt, ka transformators var piegādāt 16,97 VDC, ja ieeja ir 230 V maiņstrāva

Tagad, ja ņemam vērā sprieguma novirzi par 15%, mēs varam redzēt, ka maksimālais spriegums

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

Kas ir TDA2050 IC maksimālā barošanas sprieguma diapazonā.

Strāvas prasība TDA2050 pastiprinātāja shēmai

Tagad ļaujiet mums noteikt, cik daudz enerģijas patērēs pastiprinātājs.

Ja ņemam vērā manu zemfrekvences skaļruņa jaudu, tas ir 20 vati, tāpēc stereo pastiprinātājs patērēs 20 + 20 = 40 vatus.

Mums jāņem vērā arī jaudas zudumi un pastiprinātāja mierīgā strāva. Parasti es neaprēķinu visus šos parametrus, jo tas man prasa daudz laika. Tāpēc pēc īkšķa noteikuma es atrodu kopējo patērēto jaudu un reizinu to ar koeficientu 1,3, lai uzzinātu izejas jaudu.

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

Tātad, lai darbinātu pastiprinātāja ķēdi, es izmantoju 12 - 0 - 12 transformatoru ar 6 ampēriem, tas ir mazliet pārspīlēts. Bet šobrīd man nav neviena cita transformatora, tāpēc es to izmantošu.

Termiskās prasības

Tagad šī Hifi audio pastiprinātāja jaudas prasība ir novecojusi. Pievērsīsimies siltuma prasību noteikšanai.

Šai konstrukcijai esmu izvēlējies alumīnija ekstrūzijas tipa siltuma izlietni. Alumīnijs ir labi pazīstama viela siltuma izlietnei, jo tā ir salīdzinoši lēta un tai ir laba siltuma veiktspēja.

Lai pārbaudītu, vai TDA2050 IC maksimālā krustojuma temperatūra nepārsniedz maksimālo krustojuma temperatūru, mēs varam izmantot populāros termiskos vienādojumus, kurus varat atrast šajā Wikipedia saitē.

Mēs izmantojam vispārējo principu, ka temperatūras kritums ΔT pāri noteiktai absolūtai siltuma pretestībai R _Ø ar noteiktu siltuma plūsmu Q caur to ir.

Δ T = Q * R _Ø

Šeit Q ir siltuma plūsma caur radiatoru, kuru var rakstīt šādi

Q = Δ T / R _Ø

Šeit ΔT ir maksimālais temperatūras kritums no krustojuma uz apkārtējo

R _Ø ir absolūtā siltuma pretestība.

Q ir ierīces izkliedētā jauda vai siltuma plūsma.

Aprēķina labad formulu var vienkāršot un pārkārtot

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

Formulas pārkārtošana

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

Šeit, T _Jmax ir ierīces maksimālā savienojuma temperatūra

T _amb ir apkārtējā gaisa temperatūra

T _Hs ir temperatūra, kur piestiprināts radiators

R _ØJC ir ierīces absolūtā siltuma pretestība no krustojuma līdz gadījumam

R _ØB ir tipiska vērtība elastomēra siltuma pārneses spilventiņam TO-220 iepakojumam

R _ØHA tipiska radiatora vērtība TO-220 paketei

Tagad ieliksim faktiskās vērtības no TDA2050 IC datu lapas

T _Jmax = 150 ° C (tipisks silīcija ierīcei)

T _amb = 29 ° C (istabas temperatūra)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (tipiskam TO-220 iepakojumam)

R _ØB = 0,1 ° C / W (tipiska vērtība elastomēra siltuma pārneses spilventiņam TO-220 iepakojumam)

R _ØHA = 4 ° C / W (tipiska radiatora vērtība TO-220 iepakojumam)

Tātad gala rezultāts kļūst

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

Tas nozīmē, ka mums jāizkliedē 17,17 vati vai vairāk, lai novērstu ierīces pārkaršanu un sabojāšanos.

TDA2050 pastiprinātāja ķēdes komponentu vērtību aprēķināšana

Gain iestatīšana

Pastiprinātāja iestatīšana pastiprinātājam ir vissvarīgākais veidošanas posms, jo zema pastiprinājuma iestatījums var nenodrošināt pietiekami daudz enerģijas. Augsta pastiprinājuma iestatījums noteikti sagrozīs ķēdes pastiprināto izejas signālu. Ar savu pieredzi es varu pateikt, ka skaņas atskaņošanas iestatījums no 30 līdz 35 dB ir labs audio atskaņošanai ar viedtālruni vai USB audio komplektu.

Datu lapas ķēdes piemērs iesaka iegūt 32db pastiprinājuma iestatījumu, un es to vienkārši atstāšu tādu, kāds tas ir.

Op-Amp pieaugumu var aprēķināt pēc šādas formulas

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

Kas šim pastiprinātājam darbojas lieliski

Piezīme: Lai iestatītu pastiprinātājus, ir jāizmanto rezistori ar 1% vai 0,5% rezistoru, pretējā gadījumā stereo kanāli radīs dažādas izejas

Ievades filtra iestatīšana pastiprinātājam

Kondensators C1 darbojas kā līdzstrāvas bloķēšanas kondensators, tādējādi samazinot troksni.

Kondensators C1 un rezistors R7 izveido RC augstfrekvences filtru, kas nosaka joslas platuma apakšējo galu.

Pastiprinātāja robežfrekvenci var atrast, izmantojot šādu formulu, kas parādīta zemāk.

FC = 1 / (2πRC)

Kur R un C ir komponentu vērtības.

Lai atrastu C vērtības, mums jāpārkārto vienādojums:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Piezīme. Lai iegūtu vislabāko audio veiktspēju, ieteicams izmantot metāla plēves eļļas kondensatorus.

Joslas platuma iestatīšana atgriezeniskās saites lokā

Kondensators atgriezeniskās saites lokā palīdz izveidot zemfrekvences filtru, kas palīdz uzlabot pastiprinātāja basu reakciju. Jo mazāka ir C15 vērtība, jo maigāki būs basi. Un lielāka vērtība C15 sniegs jums spēcīgāku basu.

Izejas filtra iestatīšana

Izejas filtrs vai plaši pazīstams kā Zobel tīkls novērš svārstības, ko rada skaļruņu spole un vadi. Tas arī noraida radio traucējumus, kurus garais vads uztver no skaļruņa līdz pastiprinātājam; tas arī neļauj viņiem nonākt atgriezeniskās saites lokā.

Zobel tīkla sliekšņa biežumu var aprēķināt, izmantojot šādu vienkāršu formulu

Datu lapā ir norādītas vērtības R un C, kas ir R6 = 2,2R un C15 = 0,1uF. Ja vērtības ievietosim formulā un aprēķināsim, mēs iegūsim

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

723 kHz ir virs cilvēka dzirdes diapazona 20 kHz, tāpēc tas neietekmēs izejas frekvences reakciju, kā arī novērsīs vadu troksni un svārstības.

Barošanas avots

Pastiprinātāja darbināšanai ir nepieciešama divpolaritātes barošana ar atbilstošiem atvienošanas kondensatoriem, un shēma ir parādīta zemāk.

Nepieciešamās sastāvdaļas

• TDA2050 IC - 2
• 100k mainīgais pods - 1
• Skrūves spaile 5mmx2 - 2
• Skrūves spaile 5mmx3 - 1
• 0,1µF kondensators - 6
• 22 k omu rezistors - 4
• 2,2 omu rezistors - 2
• 1k Ohm rezistors - 2
• 47µF kondensators - 2
• 220µF kondensators - 2
• 2. 2µF kondensators - 2
• 3,5 mm austiņu ligzda - 1
• Apšūts dēlis 50x 50mm - 1
• Siltuma izlietne - 1
• 6Amp diode - 4
• 2200µF kondensators - 2

Shēma

TDA2050 pastiprinātāja shēmas shēma ir norādīta zemāk:

Kontūru uzbūve

Šī 32 vatu jaudas pastiprinātāja demonstrēšanai ķēde tiek konstruēta uz rokām darinātas PCB, izmantojot shematisko un PCB dizaina failus. Lūdzu, ņemiet vērā, ka, ja mēs pievienojam lielu slodzi pastiprinātāja izejai, caur PCB pēdām plūst milzīgs strāvas daudzums, un pastāv iespēja, ka pēdas izdegs. Tātad, lai novērstu PCB pēdu izdegšanu, esmu iekļāvis dažus džemperus, kas palīdz palielināt pašreizējo plūsmu.

TDA2050 pastiprinātāja ķēdes pārbaude

Lai pārbaudītu ķēdi, tika izmantots šāds aparāts.

1. Transformators ar 13-0-13 pieskārienu
2. 4Ω 20W skaļrunis kā slodze
3. Meco 108B + TRMS multimetrs kā temperatūras sensors
4. Un mans Samsung tālrunis kā audio avots

Kā redzat iepriekš, multimetra temperatūras sensoru esmu uzstādījis tieši IC siltuma izlietnē, lai testa laikā mērītu IC temperatūru.

Pārbaudes laikā telpas temperatūra bija 31 ° C. Šajā brīdī pastiprinātājs bija izslēgtā stāvoklī, un multimetrs tikai parādīja istabas temperatūru. Pārbaudes laikā es esmu pievienojis nedaudz sāls woofer konusā, lai parādītu jums basu, tas šajā ķēdē rada zemo frekvenci, jo es neizmantoju toņa vadības ķēdi, lai palielinātu basu. Es to darīšu nākamajā rakstā.

Jūs varat redzēt no iepriekš minētā attēla, rezultāti bija vairāk vai mazāk lieliski, un IC temperatūra testa laikā nepārsniedza 50 ° C.

Papildu uzlabošana

Kontūru var turpināt modificēt, lai uzlabotu tās veiktspēju, piemēram, mēs varam pievienot papildu filtru, lai noraidītu augstfrekvences trokšņus. Siltuma izlietnes izmēram jābūt lielākam, lai sasniegtu pilnas slodzes stāvokli 32 W. Bet tā ir cita projekta tēma, starp citu.

Es ceru, ka jums patika šis raksts un uzzinājāt no tā kaut ko jaunu. Ja jums ir kādas šaubas, varat jautāt zemāk esošajos komentāros vai arī izmantot mūsu forumus detalizētai diskusijai.

Pārbaudiet arī citas mūsu audio pastiprinātāja shēmas.