Простий підсилювач звуку 2x32 Вт з tda2050

Якщо ви думаєте про створення простої, дешевої та помірно потужної схеми підсилювача, яка може подавати до гучномовця пікову середньоквадратичну потужність до 50 Вт, то ви знаходитесь у правильному місці. У цій статті ми будемо використовувати найпопулярнішу мікросхему TDA2050 для проектування, демонстрації, побудови та тестування мікросхеми для досягнення вищезазначених вимог. Тож без зайвих сумнівів, давайте почнемо.

Також перевірте наші інші схеми підсилювача звуку, де ми побудували схему підсилювача звуку на 25 Вт, 40 Вт, 100 Вт, використовуючи операційні підсилювачі, MOSFET-мікросхеми та мікросхеми, такі як IC TDA2030, TDA2040.

Перш ніж ми почнемо

Перш ніж почати будувати цей підсилювач звуку потужністю 32 + 32 Вт, ви повинні знати, яку потужність може підсилити ваш підсилювач. Крім того, вам слід врахувати опір навантаження динаміка, НЧ-динаміка або чого-небудь іншого, що ви будуєте підсилювач. Щоб отримати додаткову інформацію, прочитайте таблицю даних.

Переглядаючи таблицю даних, я виявив, що TDA2050 може подавати 28 Вт на динаміки 4 Ом з спотворенням 0,5% на джерело живлення 22 В. І я буду живити 20-ватний НЧ-динамік з імпедансом 4 Ом, що робить TDA2050 IC ідеальним вибором.

Вибір трансформатора

Зразок схеми у таблиці даних для TDA2050 говорить, що ІС може живитися від одного або розділеного джерела живлення. І в цьому проекті для живлення ланцюга буде використано джерело живлення з подвійною полярністю.

Мета тут - знайти правильний трансформатор, який може подавати достатню напругу та струм для належного керування підсилювачем.

Якщо ми розглянемо трансформатор 12-0-12, він виведе 12-0-12В змінного струму, якщо вхідна напруга живлення 230В. Але оскільки вхід змінного струму завжди дрейфує, так і вихід буде дрейфувати. Беручи до уваги цей факт, тепер ми можемо розрахувати напругу живлення для підсилювача.

Трансформатор видає нам змінну напругу, і якщо ми перетворимо її на постійну напругу, ми отримаємо

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

Таким чином, можна чітко сказати, що трансформатор може подавати 16,97 В постійного струму, коли вхід 230 В змінного струму

Тепер, якщо врахувати дрейф напруги 15%, ми можемо побачити, що максимальна напруга стає

VmaxDC = (16,97 +2,4) = 18,97В

Що знаходиться в межах максимального діапазону напруги живлення для мікросхеми TDA2050.

Вимоги до живлення для схеми підсилювача TDA2050

Тепер визначимо, скільки енергії буде споживати підсилювач.

Якщо врахувати потужність мого НЧ-динаміка, вона становить 20 Вт, тож стереопідсилювач споживає 20 + 20 = 40 Вт.

Крім того, ми повинні враховувати втрати потужності та струм спокою підсилювача. Як правило, я не обчислюю всі ці параметри, оскільки для мене це трудомістко. Тому, як правило, я знаходжу загальну спожиту потужність і помножую її на коефіцієнт 1,3, щоб з’ясувати вихідну потужність.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 Вт

Отже, для живлення схеми підсилювача я збираюся використовувати трансформатор 12 - 0 - 12 з номіналом 6 ампер, це трохи надмірно. Але на даний момент у мене немає іншого трансформатора, тому я буду цим користуватися.

Теплові вимоги

Тепер, коли потреба в енергії для цього Hifi-підсилювача звуку відхилена. Звернемо нашу увагу на з’ясування теплових вимог.

Для цієї конструкції я обрав алюмінієвий радіатор екструзійного типу. Алюміній - добре відома речовина для тепловідводу, оскільки він відносно недорогий і має хороші теплові характеристики.

Для перевірки максимальної температури переходу IC TDA2050 не перевищує максимальної температури переходу, ми можемо використовувати популярні теплові рівняння, які ви можете знайти за цим посиланням у Вікіпедії.

Ми використовуємо загальний принцип, що перепад температури ΔT через заданий абсолютний тепловий опір R _Ø із заданим тепловим потоком Q через нього є.

Δ T = Q * R _Ø

Тут Q - тепловий потік через радіатор, який можна записати як

Q = Δ T / R _Ø

Тут ΔT - максимальний перепад температури від переходу до навколишнього середовища

R _Ø - абсолютний тепловий опір.

Q - потужність, що розсіюється приладом, або тепловий потік.

Тепер для розрахунку формулу можна спростити та переставити

Т _Jmax - (Т _AMB + Δ T _HS) = Q _макс * (R _{діаметр х} + R, _{діаметр B} + R, _{діаметр HA})

Перестановка формули

В _макс = (Т _Jmax - (Т _AMB + А Т _HS)) / (R _{діаметр х} + R, _{діаметр B} + R, _{діаметр HA})

Ось, T _Jmax - це максимальна температура з'єднання пристрою

T _amb - температура навколишнього повітря

T _Hs - це температура, де кріпиться радіатор

R _ØJC - це пристрій абсолютного теплового опору від переходу до корпусу

R _ØB - типове значення для еластомерної прокладки тепла для упаковки TO-220

R _ØHA - типове значення для радіатора для упаковки TO-220

Тепер давайте покладемо фактичні значення з таблиці даних TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (типово для кремнієвого пристрою)

T _амб = 29 ° C (кімнатна температура)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (для типового пакету TO-220)

R _ØB = 0,1 ° C / W (типове значення для еластомерної прокладки тепла для упаковки TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (типове значення для радіатора для упаковки TO-220)

Отже, остаточний результат стає

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

Це означає, що ми повинні розсіювати 17,17 Вт або більше, щоб запобігти перегріванню та пошкодженню пристрою.

Розрахунок значень компонентів для схеми підсилювача TDA2050

Встановлення посилення

Налаштування коефіцієнта посилення для підсилювача є найважливішим етапом побудови, оскільки параметр низького коефіцієнта посилення може не забезпечити достатню потужність. І висока настройка коефіцієнта посилення, безумовно, спотворить посилений вихідний сигнал схеми. Зі свого досвіду я можу сказати, що налаштування коефіцієнта посилення від 30 до 35 дБ добре для відтворення аудіо зі смартфоном або аудіокомплектом USB.

Приклад схеми в таблиці даних рекомендує встановити коефіцієнт підсилення 32 дБ, і я збираюся просто залишити його як є.

Коефіцієнт підсилення Op-Amp можна обчислити за наступною формулою

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

Що добре підходить для цього підсилювача

Примітка: Для налаштування підсилювачів потрібно використовувати резистори на 1% або 0,5%, інакше стереоканали дадуть різні виходи

Налаштування вхідного фільтра для підсилювача

Конденсатор С1 діє як конденсатор, що блокує постійний струм, що зменшує шум.

Конденсатор C1 і резистор R7 створюють RC фільтр високих частот, який визначає нижній кінець смуги пропускання.

Частоту відсічення підсилювача можна знайти за допомогою наведеної нижче формули.

FC = 1 / (2πRC)

Де R і C - значення компонентів.

Щоб знайти значення С, ми повинні переставити рівняння на:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Гц) = 4,7uF

Примітка: Рекомендується використовувати масляні конденсатори з металевою плівкою для найкращої якості звуку.

Налаштування смуги пропускання у циклі зворотного зв'язку

Конденсатор у контурі зворотного зв'язку допомагає створити фільтр низьких частот, що сприяє посиленню басової характеристики підсилювача. Чим менше значення С15, тим м’якше буде бас. І більше значення для C15 дасть вам більш проникливий бас.

Налаштування вихідного фільтра

Вихідний фільтр, або широко відомий як мережа Zobel, запобігає коливанням, що генеруються від спіральної котушки та проводів. Він також відхиляє радіоперешкоди, які вловлює довгий провід від динаміка до підсилювача; це також заважає їм увійти в цикл зворотного зв'язку.

Частоту відсікання мережі Zobel можна розрахувати за наступною простою формулою

Таблиця даних дає значення для R і C, тобто R6 = 2,2R і C15 = 0,1 мкФ. Якщо ми покладемо значення у формулу і обчислимо, ми отримаємо частоту відсічення

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

723 кГц перевищує діапазон людського слуху в 20 кГц, тому він не вплине на вихідну частотну характеристику, а також запобіжить дротовий шум і коливання.

Блок живлення

Для живлення підсилювача необхідний блок живлення з подвійною полярністю з належними роз'єднувальними конденсаторами, а схема представлена ​​нижче.

Потрібні компоненти

• TDA2050 IC - 2
• 100k змінний горщик - 1
• Гвинтова клема 5ммx2 - 2
• Гвинтова клема 5ммx3 - 1
• Конденсатор 0,1 мкФ - 6
• Резистор 22к Ом - 4
• 2,2 Ом Резистор - 2
• Резистор 1к Ом - 2
• Конденсатор 47мкФ - 2
• Конденсатор 220 мкФ - 2
• Конденсатор 2,2 мкФ - 2
• 3,5-мм роз'єм для навушників - 1
• Дошка обшита 50х50мм - 1
• Радіатор - 1
• 6Ампер діод - 4
• Конденсатор 2200 мкФ - 2

Схема

Схема схеми підсилювача TDA2050 наведена нижче:

Конструкція ланцюга

Для демонстрації цього 32-ватного підсилювача потужності схема побудована на друкованій платі ручної роботи за допомогою файлів схеми та конструкції друкованої плати. Зверніть увагу, що якщо ми підключаємо велике навантаження до виходу підсилювача, через сліди друкованої плати буде протікати величезна кількість струму, і існує ймовірність того, що сліди згорять. Отже, щоб запобігти вигорянню слідів друкованої плати, я включив кілька перемичок, які допомагають збільшити струм потоку.

Тестування схеми підсилювача TDA2050

Для перевірки схеми використовували наступний прилад.

1. Трансформатор з краном 13-0-13
2. Динамік 4 Ом 20 Вт як навантаження
3. Meco 108B + TRMS Multimeter як датчик температури
4. І мій телефон Samsung як джерело звуку

Як ви можете бачити вище, я встановив датчик температури мультиметра безпосередньо на радіатор мікросхеми для вимірювання температури мікросхеми під час тестування.

Крім того, ви можете помітити, що температура приміщення становила 31 ° C під час тестування. У цей момент підсилювач був у вимкненому стані, а мультиметр просто показував кімнатну температуру. Під час тестування я додав трохи солі в конус НЧ, щоб показати вам бас, і в цій схемі бас буде низьким, оскільки я не використовував схему управління тоном для посилення басів. Я збираюся зробити це в наступній статті.

З наведеного зображення видно, результати були більш-менш чудовими, а температура ІС не перевищувала 50 ° C під час тестування.

Подальше вдосконалення

Схему можна додатково модифікувати для поліпшення її продуктивності, як ми можемо додати додатковий фільтр для відмови від високочастотних шумів. Розмір радіатора повинен бути більшим, щоб досягти повного навантаження в 32 Вт. Але це тема для іншого проекту, який, до речі, скоро з’явиться.

Сподіваюся, вам сподобалась ця стаття і ви дізналися з неї щось нове. Якщо у вас є якісь сумніви, ви можете запитати в коментарях нижче або скористатися нашими форумами для детального обговорення.

Також перевірте наші інші схеми підсилювача звуку.