Preprost 2x32 vatni avdio ojačevalnik s tda2050

Če razmišljate o izdelavi preprostega, poceni in zmerno močnega ojačevalnega vezja, ki lahko v zvočnik odda do 50-vatno najvišjo efektivno moč, potem ste na pravem mestu. V tem članku bomo uporabili najbolj priljubljeno IC TDA2050 za načrtovanje, predstavitev, izdelavo in preizkus IC za doseganje zgornjih zahtev. Torej, brez nadaljnjih besed, začnimo.

Preverite tudi naša druga avdio ojačevalna vezja, kjer smo zgradili 25w, 40w, 100w ojačevalno vezje z uporabo op-ojačevalnikov, MOSFET-jev in IC, kot so IC TDA2030, TDA2040.

Preden začnemo

Preden začnete graditi ta 32 + 32-vatni avdio ojačevalnik, morate vedeti, koliko moči lahko odda vaš ojačevalnik. Upoštevati morate tudi impedanco obremenitve zvočnika, nizkotonca ali česar koli, kar gradite z ojačevalnikom. Za več informacij razmislite o branju obrazca.

S pregledovanjem podatkovnega lista sem ugotovil, da lahko TDA2050 oddaja 28 vatov v 4Ω zvočnike z 0,5% popačenjem na 22V napajalniku. In napajal bom 20-vatni nizkotonec z impedanco 4Ω, zaradi česar je TDA2050 IC popolna izbira.

Izbira transformatorja

Vzorčno vezje na obrazcu za TDA2050 pravi, da se IC lahko napaja iz enega ali deljenega napajalnika. V tem projektu bo za napajanje vezja uporabljeno napajanje z dvojno polarnostjo.

Cilj tukaj je najti pravi transformator, ki lahko oddaja dovolj napetosti in toka za pravilno delovanje ojačevalnika.

Če upoštevamo transformator 12-0-12, bo oddajal 12-0-12V AC, če je vhodna napajalna napetost 230V. Ker pa omrežni vhod vedno pluje, bo tudi izhod odnašal. Ob upoštevanju tega dejstva lahko zdaj izračunamo napajalno napetost ojačevalnika.

Transformator nam daje izmenično napetost in če jo pretvorimo v enosmerno napetost, bomo dobili

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

S tem lahko jasno trdimo, da lahko transformator oddaja 16,97VDC, če je vhod 230V AC

Če upoštevamo premik napetosti 15%, lahko vidimo, da največja napetost postane

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

Kar je v območju največje napajalne napetosti IC TDA2050.

Potrebna moč za ojačevalno vezje TDA2050

Zdaj pa določimo, koliko moči bo porabil ojačevalnik.

Če upoštevamo nazivno moč mojega nizkotonca, znaša 20 vatov, zato bo stereo ojačevalnik porabil 20 + 20 = 40 vatov.

Upoštevati moramo tudi izgube moči in mirovalni tok ojačevalnika. Na splošno ne izračunam vseh teh parametrov, ker so zame zamudni. Kot pravilo najdem skupno porabljeno moč in jo pomnožim s faktorjem 1,3, da ugotovim izhodno moč.

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

Torej, za napajanje ojačevalnega vezja bom uporabil transformator 12 - 0 - 12, z močjo 6 amperov, kar je malo preveč. Trenutno pa s seboj nimam nobenega drugega transformatorja, zato ga bom uporabil.

Toplotne zahteve

Zdaj ta zahteva moči za ta ojačevalnik zvoka Hifi ni na poti. Osredotočimo se na iskanje toplotnih zahtev.

Za to zgradbo sem izbral aluminijast hladilnik ekstruzijskega tipa. Aluminij je dobro znana snov za hladilno telo, ker je razmeroma poceni in ima dobre toplotne lastnosti.

Za potrditev, da najvišja temperatura stičišča TDA2050 IC ne presega najvišje temperature stika, lahko uporabimo priljubljene toplotne enačbe, ki jih najdete na tej povezavi do Wikipedije.

Uporabljamo splošno načelo, da padec temperature ΔT na dani absolutni toplotni upor R _Ø z danim toplotnim tokom Q skozi.

Δ T = Q * R _Ø

Tu je Q toplotni pretok skozi hladilnik, ki ga lahko zapišemo kot

Q = Δ T / R _Ø

Tu je ΔT največji padec temperature od križišča do okolice

R _Ø je absolutna toplotna upornost.

Q je moč, ki jo odvaja naprava ali toplotni tok.

Zdaj je zaradi izračuna mogoče poenostaviti in preurediti formulo

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

Preurejanje formule

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

Tukaj, T _Jmax je najvišja temperatura spoja naprave

T _amb je temperatura zunanjega zraka

T _Hs je temperatura, na katero je pritrjen hladilnik

R _ØJC je absolutna toplotna upornost naprave od križišča do ohišja

R _ØB je tipična vrednost za elastomerno blazinico za prenos toplote za paket TO-220

R _ØHA tipična vrednost za hladilnik za paket TO-220

Zdaj pa položimo dejanske vrednosti iz podatkovnega lista TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (značilno za silicijevo napravo)

T _amb = 29 ° C (sobna temperatura)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (za tipičen paket TO-220)

R _ØB = 0,1 ° C / W (tipična vrednost za elastomerno blazinico za prenos toplote za paket TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (tipična vrednost za hladilnik za paket TO-220)

Torej, končni rezultat postane

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

To pomeni, da moramo odvajati 17,17 vatov ali več, da se naprava ne pregreje in poškoduje.

Izračun komponentnih vrednosti za ojačevalno vezje TDA2050

Nastavitev dobička

Nastavitev ojačitve ojačevalnika je najpomembnejši korak gradnje, saj nastavitev nizkega ojačenja morda ne bo zagotovila dovolj moči. In nastavitev visokega ojačanja bo zagotovo izkrivila ojačani izhodni signal vezja. S svojimi izkušnjami lahko ugotovim, da je nastavitev ojačanja od 30 do 35 dB dobra za predvajanje zvoka s pametnim telefonom ali zvočnim kompletom USB.

Primer vezja v obrazcu priporoča nastavitev ojačitve 32db in pustil ga bom, kot je.

Dobiček Op-Amp lahko izračunamo po naslednji formuli

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

Kar dobro deluje za ta ojačevalnik

Opomba: Za nastavitev ojačevalnikov je treba uporabiti 1% ali 0,5% uporov, sicer bodo stereo kanali dali različne izhode

Nastavitev vhodnega filtra za ojačevalnik

Kondenzator C1 deluje kot enosmerni kondenzator, kar zmanjšuje hrup.

Kondenzator C1 in upor R7 tvorita RC visokofrekvenčni filter, ki določa spodnji del pasovne širine.

Mejno frekvenco ojačevalnika lahko ugotovimo z uporabo spodnje formule, prikazane spodaj.

FC = 1 / (2πRC)

Kjer sta R in C vrednosti komponent.

Da bi našli vrednosti C, moramo enačbo preurediti v:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Opomba: Priporočljivo je, da za najboljše zvočne zmogljivosti uporabite kondenzatorje iz kovinskega filma.

Nastavitev pasovne širine v zanki za povratne informacije

Kondenzator v povratni zanki pomaga izdelati nizkofrekvenčni filter, ki pomaga izboljšati nizke odzive ojačevalnika. Manjša kot je vrednost C15, nižji bodo nizki toni. In večja vrednost za C15 vam bo dala bolj živahne nizke tone.

Nastavitev izhodnega filtra

Izhodni filter ali splošno znan kot mreža Zobel preprečuje nihanja, ki nastanejo iz tuljave zvočnika in žic. Prav tako zavrača radijskih motenj, ki jih pobral dolgo žico iz zvočnikov na ojačevalec; prav tako jim preprečuje, da bi šli v povratno zanko.

Mejno frekvenco omrežja Zobel lahko izračunamo po naslednji preprosti formuli

Podatkovni list podaja vrednosti za R in C, kar je R6 = 2,2R in C15 = 0,1uF Če vrednosti damo v formulo in izračunamo, bomo dobili mejno frekvenco

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

723 kHz je nad razponom človeškega sluha 20 kHz, zato ne bo vplival na odziv izhodne frekvence in preprečil tudi žični šum in nihanja.

Napajanje

Za napajanje ojačevalnika je potreben napajalnik z dvojno polarnostjo z ustreznimi ločilnimi kondenzatorji, shema pa je prikazana spodaj.

Potrebne komponente

TDA2050 IC - 2
100k spremenljiv lonec - 1
Vijačni priključek 5mmx2 - 2
Vijačni priključek 5mmx3 - 1
0,1 μF kondenzator - 6
22k ohmski upor - 4
2.2 Ohmski upor - 2
1k ohmski upor - 2
Kondenzator 47µF - 2
Kondenzator 220µF - 2
Kondenzator 2,2µF - 2
3,5 mm priključek za slušalke - 1
Obložena deska 50x 50mm - 1
Hladilnik - 1
6Amp dioda - 4
Kondenzator 2200µF - 2

Shema

Shema vezja za ojačevalnik TDA2050 je podana spodaj:

Konstrukcija vezja

Za predstavitev tega 32-vatnega ojačevalnika je vezje zgrajeno na ročno izdelani PCB s pomočjo shematskih in oblikovalskih datotek PCB. Prosimo, upoštevajte, da če na izhod ojačevalnika priključimo veliko obremenitev, bo skozi sledi PCB stekla velika količina toka in obstaja verjetnost, da bodo sledi izgorele. Torej, da preprečim izgorevanje sledi PCB, sem vključil nekaj mostičkov, ki pomagajo povečati trenutni pretok.

Testiranje ojačevalnega vezja TDA2050

Za testiranje vezja je bila uporabljena naslednja naprava.

Transformator s pipo 13-0-13
Zvočnik 4Ω 20W kot obremenitev
Meco 108B + TRMS Multimeter kot temperaturni senzor
In moj telefon Samsung kot zvočni vir

Kot lahko vidite zgoraj, sem temperaturni senzor multimetra pritrdil neposredno na hladilno telo IC, da sem meril temperaturo IC med preskusom.

Prav tako lahko vidite, da je bila v času testiranja sobna temperatura 31 ° C. V tem trenutku je bil ojačevalnik v izklopljenem stanju, multimeter pa je ravno kazal sobno temperaturo. V času testiranja sem v stožec nizkotonca dodal nekaj soli, da vam pokažem nizke tone. V tem vezju bodo nizki toni nizki, ker za ojačanje nizkih tonov nisem uporabil vezja za nadzor tonov. To bom storil v naslednjem članku.

Iz zgornje slike lahko vidite, da so bili rezultati bolj ali manj odlični in temperatura IC med testiranjem ni presegla 50 ° C.

Nadaljnje izboljšanje

Vezje lahko dodatno spremenimo, da izboljšamo njegovo zmogljivost, kot lahko dodamo dodaten filter, da zavrnemo visokofrekvenčne zvoke. Velikost hladilnega telesa mora biti večja, da doseže stanje polne obremenitve 32 W. Toda to je tema drugega projekta, ki bo kmalu na sporedu.

Upam, da vam je bil ta članek všeč in ste se iz njega naučili kaj novega. Če dvomite, lahko vprašate v spodnjih komentarjih ali pa uporabite naše forume za podrobno razpravo.

Preverite tudi druga vezja ojačevalnika zvoka.