Alfa Service Inc.

Мощный усилитель низкой частоты 140 Вт на TDA7293

Andrew — Sun, 08 Nov 2009 16:24:12 GMT

Предлагаемый усилитель НЧ обладает минимальным
коэффициентом нелинейных искажений и уровнем собственных шумов.
Устройство имеет небольшие габариты. Широкий диапазон питающих
напряжений и сопротивлений нагрузки расширяет область применения этого
УМ. Его можно использовать как на открытом воздухе для проведения
различных мероприятий, так и в домашних условиях в составе Вашего
музыкального аудио комплекса. Усилитель хорошо зарекомендовал себя как
УНЧ для сабвуфера.

УНЧ выполнен на интегральной микросхеме TDA7293.

Эта ИМС представляет собой УНЧ класса АВ. Благодаря широкому диапазону
питающих напряжений и возможности отдавать ток в нагрузку до 10 А,
микросхема обеспечивает одинаковую максимальную выходную мощность на
нагрузках от 4 Ом до 8 Ом. Одной из основных особенностей этой
микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и
выходных каскадах усиления и возможность параллельного включения
нескольких ИМС для работы с низкоомной нагрузкой (< 4 Ом).
Управление режимом работы ИМС осуществляется при помощи переключателя SW1. Для включения УНЧ SW1 необходимо замкнуть. Переключатель SW2 предусмотрен для технологических целей. Для нормальной работы SW2 необходимо перемкнуть в положении 2-3.

Катушку L1 необходимо изготовить самостоятельно.
L1 – бескаркасная, трехслойная, содержит по десять витков провода
ПЭВ-1.0 в каждом слое. Намотку необходимо вести на оправке 12 мм.
Ориентировочная индуктивность – 5 мкГн.
Напряжение питания подается на контакты Х3(+), Х6(-) и Х7(общий).

Источник сигнала подключается к Х1(+) и Х2(общий).
Нагрузка подключается к Х4(+) и Х5(общий).

Конструктивно усилитель выполнен на печатной
плате из фольгированного стеклотекстолита. Конструкция предусматривает
установку платы в корпус, для этого предусмотрены монтажные отверстия
по краям платы под винты 2.5 мм. Для удобства подключения питающего
напряжения, источника сигнала и нагрузки на плате зарезервированы
посадочные места под клемные винтовые зажимы.
Конструктивно предусмотрен сдвоенный логический вход управляющих сигналов MUTE/ST-BY для "мягкого” включения УНЧ.

Микросхему усилителя необходимо установить на теплоотвод (в набор не входит) площадью не менее 600 см2.
В качестве радиатора можно использовать металлический корпус или шасси
устройства, в которое производится установка УНЧ. При монтаже
рекомендуется использовать теплопроводную пасту типа КТП-8, для
повышения надежности работы ИМС.
Общий вид усилителя представлен на рис. 1, схема электрическая принципиальная на рис. 2, схема расположения элементов на плате и подключение усилителя на рис. 3, вид печатной платы со стороны проводников на рис. 4. Перечень элементов приведен в табл. 2.
Таблица 1. Технические характеристики

Напряжение питания, двуполярное, В	+/- 12...50
Пиковое значение выходного тока, А	10
Ток в режиме покоя, мА	30
Ток в режиме MUTE/ST-BY, мА	0,5
Выходная мощность, Вт при коэффициенте гармоник = 1 %, Uп = +/- 30 В, Rн = 4 Ом	80
Выходная мощность, Вт при коэффициенте гармоник = 10 %, Uп = +/- 45 В, Rн = 8 Ом	140
Выходная мощность, Вт при коэффициенте гармоник = 10 %, Uп = +/- 30 В, Rн = 4 Ом	110
Коэффициент усиления Au, дБ	30
Диапазон воспроизводимых частот, Гц	20...20000
Входное сопротивление, кОм	22
Размеры печатной платы, мм	47x55

Таблица 2. Перечень элементов

Позиция	Наименование	Кол.
C1	470 Пф	1
C2	0,47 мкФ	1
C3, C10	22 мкФ/63 В	2
C4, C5	10 мкф/63 B	2
C6, C7, C11	0,1 мкФ	3
C8, C9	1000 мкФ/63 B	2
DA1	TDA7293	1
L1	5 мкГн	1
R1	1 кОм	1
R2	10 кОм	1
R3	30 кОм	1
R4, R5, R9...R12	22 кОм	6
R6	20 кОм	1
R7	680 Ом	1
R8, R14	4,7 Ом	2
R13	270 Ом	1
VD1	1N4148	1

Рисунок 1. Общий вид усилителя NM2042

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная усилителя NM2042

Рисунок 3. Схема расположения элементов на плате и подключение усилителя NM2042

Рисунок 4. Вид печатной платы со стороны печатных проводников усилителя NM2042

Не плохой "стоватничек" :)

Andrew — Fri, 06 Nov 2009 13:59:26 GMT

Основные достоинства этого усилителя - это простота сборки, ненадобность настройки, доступность и низкая стоимость элементов, из которых он состоит. Из электрических параметров хочется отметить очень высокую линейность в рабочем диапазоне частот (20Гц-20кГц). Недостатки есть - куда без них - несколько повышенный уровень шума, однако этот недостаток можно немного компенсировать - ниже посмотрим как. Идеальный вариант для дачи, деревни, короче говоря, для тех ситуаций, где дорогую технику использовать нежелательно, а громкого звука ну уж очень хочется.
Смотрим схему:

Как видите - проще уже некуда. Всего делов, что 5 транзисторов и несколько дополнительных компонентов.
В принципе, из этого усилителя можно выжать и 150 ватт, но думаю, что не стоит так экстремально экспериментировать.
Для уменьшения уровня шума на вход нужно поставить переменный резистор, сопротивлением 47 кОм. В этом случае, при малой громкости шума практически не будет, а при большой - он будет маскироваться полезным сигналом. Транзисторы VT3-VT5 устанавливаются на радиатор, разумеется, через изолирующие прокладки. Термопаста приветствуется, поскольку при большой выходной мощности выходные транзисторы греются очень основательно.
Вообще говоря, этот усилитель можно паять как угодно и где угодно, но на всякий случай вот печатная плата.

Кстати, этот усилитель отлично подойдет для сабвуферов - низкие частоты он передает очень хорошо, а небольшие размеры позволят встроить его даже в небольшой ящик.

Мощный 2x50 Вт импульсный УНЧ класса D на МС Philips TDA8920

Andrew — Fri, 06 Nov 2009 13:31:50 GMT

TDA8920 содержит два независимых УНЧ мощностью по 50 Вт, отличающихся высоким КПД (не менее 90%), низкими нелинейными искажениями и потребляемым током. ИМС может быть сконфигурирована как:
• монофонический мостовой УНЧ с максимальной выходной мощностью 190 Вт, рис. 1
• стереоусилитель мощностью 2x50 Вт, рис.2.
В обоих случаях подразумевается нагрузка 8 Ом. Каждый из усилителей имеет дифференциальные входы.
Усилители могут работать в трех режимах, управляемых потенциалом U|7 на выводе 17 относительно общего провода (MODE):
• энергосберагающем (Standby, 0< UI7<1B). Типовый потребляемый ток в этом режиме 0,2 мкА
• приглушение (Mute, 2В < UI7 < 3В). Усилитель в рабочем состоянии, но звуковой сигнал на выходе отсутствует. Типовый потребляемый ток совпадает с током в режиме молчания и не превышает 50 мА
• нормальная работа (On, 4В < U|7 < 5,5В).
Для исключения «хлопка» при включении усилитель принудительно удерживается примерно 500 мс в режиме приглушения, в течение этого времени все переходные процессы заряда конденсаторов заканчиваются.

На выходе ИМС формируется ШИМ-напря-жение с частотой повторения 500 кГц, среднее значение которого соответствует аналоговому звуковому сигналу. Пассивные LC ФНЧ второго порядка подавляют несущую частоту таким образом, что на акустическую систему приходит уже практически чистое звуковое напряжение. Частота генерации задается внешним резистором R05C, включенным между выводами OSC и SGND и может быть оценена по формуле Fosc = 5 • 103/ROSC- Предусмотрена синхронная работа нескольких микросхем на одной частоте, для этого достаточно соединить выводы OSC всех параллельно работающих ИМС (на них присутствует напряжение амплитудой 1,75 В от пика до пика).

ИМС имеет три встроенные системы защиты
• от перегрева (при температуре перехода Tj > 150 °С автоматически переходит в режим приглушения до охлаждения)
• от статического электричества (модель «человека» - 3000 В) защищены все выводы
• от перегрузки по току и КЗ выхода. Максимальный выходной ток «по умолчанию» равен 7А и может быть уменьшен до значения lo,ma = 7 • 104/(Ю4+ RL|M), [А] внешним резистором RL|M (см. рис.1 и рис.2).
Основные параметры;
• напряжения питания ±15...±30 В
• коэффициент усиления 36 дБ (моно-мостовой), 30 дБ (стерео)
• входное сопротивление > 80 кОм
• напряжение шума на выходе < 100 мкВ
• коэффициент подавления пульсаций питающих напряжений > 60 дБ
• разделение между каналами > 50 дБ
• максимальная рассеиваемая мощность 60 Вт
• напряжение смещения нуля на выходе < 50 мВ
• коэффициент гармоник 0,1% (1 кГц), 0,2% (10 кГц, 1 Вт)

TDA8920 выпускается в двух конструктивных вариантах - 17-вы-водном SOT243 (TDA8920J, рис.3) и 20-выводном SOT418 (TDA8920TH, рис.4) для монтажа на поверхности, оба изображены справа в натуральную величину. Рекомендуемые области применения - УНЧ высококачественных телевизоров, систем Домашнего Театра, а также мультимедийные системы.

Микросхема TDA8920 выпускается в двух корпусах:

Рисунок 3

TDA1562Q мостовой усилитель мощности класса H

Andrew — Fri, 13 Feb 2009 20:44:17 GMT

Микросхема TDA1562Q представляет собой мостовой монофонический усилитель сигнала ЗЧ с максимальной выходной мощностью до 70 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом и предназначена для применения в автомобильной и бытовой звуковоспроизводящей аппаратуре при напряжении питания до 18В.
Конструктивно TDA1562 оформлена в пластмассовом корпусе DBS17P с 17-ю жесткими лужеными выводами (рис. 1). Тыльная плоская сторона корпуса выполнена в виде металлической теплоотводящей пластины. Этой стороной микросхему крепят к массивной металлической стенке аппарата, предварительно покрыв поверхность стыка теплопроводной пастой. Масса прибора — не более 10 г.

Корпус микросхемы TDA1562Q

Рисунок 1

При минимуме необходимых внешних компонентов микросхема TDA1562 обеспечивает возможность построения усилителя с большой выходной мощностью, питаемого от однополярного источника.

Включенный под рабочее напряжение питания усилитель может находиться в одном из трех режимов — "Включен" ("On"), "Молчание" ("Mute") и "Дежурный режим" ("Standby"). В рабочем режиме "Включен" микросхема усиливает входной сигнал и выделяет в нагрузку установленную мощность, потребляя при этом соответствующий ток (до десятка ампер).

В режиме "Молчание" входной сигнал на выход усилителя не проходит, но его мощные выходные ступени остаются включенными. По этой причине усилитель потребляет значительный ток, зато способен переключаться в режим "Включен" практически мгновенно.

В "Дежурном режиме" оказываются обесточенными почти все узлы усилителя, и он потребляет от источника питания ничтожно малый ток — как правило, несколько микроампер. Время переключения из "Дежурного режима" в режим "Включен" не превышает 50 мс.

Переключение из одного режима в другой реализуют подачей управляющего напряжения на вход выбора режима микросхемы.
Усилитель на базе микросхемы TDA1562Q обладает весьма низким уровнем собственных шумов и малым коэффициентом гармоник.
Упрощенная функциональная схема усилителя и типовая схема его включения представлены на рис. 2.

Функциональная схема микросхемы TDA1562Q

Рисунок 2

Если выходная мощность не превышает 18 Вт, усилитель работает в режиме класса В. При дальнейшем увеличении уровня входного сигнала внутреннее напряжение питания усилителя увеличивается благодаря включению узлов вольтодобавки с внешними оксидными конденсаторами большой емкости, подключаемыми к выводам 3, 5 и 13, 15 микросхемы, как показано на функциональной схеме. Усилитель переходит в режим класса Н, а выходная мощность повышается до 70 Вт. Если кристалл микросхемы нагревается до температуры 120°С, встроенный датчик температуры переключает усилитель в режим класса В. Выходная мощность при этом не превышает 20 Вт.
Если напряжение питания или, микросхемы уменьшится до 7 В, усилитель автоматически переключится в режим "Молчание". При последующем увеличении напряжения питания до 9 В происходит возврат усилителя в режим "Включен".
Микросхема снабжена также встроенными узлами защиты от взаимного замыкания выходных проводников и их замыкания на плюсовой провод питания и общий провод.
Цоколевка микросхемы TDA1562Q: выв. 1 — неинвертирующий вход сигнала 34; выв. 2 — инвертирующий вход сигнала 34; выв. 3 и 5 — выводы для подключения конденсатора вольтодобавки верхнего по схеме плеча усилителя; выв. 4 — вход управляющего сигнала переключения (выбора) режима работы; выв. 6 и 12 — выводы общего провода, минусовые выводы источника питания; выв. 7 — прямой выход сигнала 34; выв. 8 — выход сигнала узла диагностики; выв. 9 и 10 — плюсовые выводы источника питания; выв. 11 — инверсный выход сигнала 34; выв. 13 и 15 — выводы для подключения конденсатора вольтодобавки нижнего по схеме плеча усилителя; выв. 14 — контрольный выход внутреннего источника образцового напряжения; выв. 16 — вход сигнала управления состоянием усилителя; выход сигнала индикации; выв. 17 — вывод сигнального общего провода.
Для удовлетворения требований интеллектуального управления мощностью в микросхему встроены узлы диагностики и управления/индикации состояния усилителя. Узел диагностики информирует об аварийных ситуациях в цепи нагрузки и о перегрузке усилителя. Ма выходе узла (вывод 8) появляется сигнал, по уровню и характеру которого легко определить, что произошло с нагрузкой — ее замыкание на один из проводов питания, замыкание выводов или обрыв. Этот сигнал можно после обработки микроконтроллером подать на соответствующие входы усилителя, что переведет его в безопасный режим.
Узел управления/индикации состояния имеет только один внешний вывод — 16, который служит и входом и выходом. Вход дает возможность управления состоянием усилителя. Командный сигнал высокого уровня переключает усилитель в режим класса Н (вольтодобавка включена) независимо от температуры кристалла. При среднем уровне командного сигнала усилитель переходит в режим класса В независимо от температуры кристалла. Команда низкого уровня немедленно переводит усилитель в режим "Молчание". Без задержки усилитель переключается и из режима "Молчание" в режим "Включен", а смена класса усиления с В на Н и наоборот происходит в момент перехода входного сигнала через "нуль".
Когда на этот вход не подано управляющее напряжение, он становится выходом, и по выходным сигналам можно судить о текущем состоянии микросхемы TDA1562Q. Выходное напряжение может принимать три дискретных уровня — низкий, средний и высокий. Низкий уровень свидетельствует о том, что усилитель находится в режиме "Молчание"; средний — в режиме "Включен" и работает в классе В, вольтодобавка выключена сигналом с датчика температуры (температура превышает 120°С); высокий — усилитель работает в классе Н, температура кристалла — менее 120°С. Переключение усилителя из класса В в Н происходит в момент перехода входного сигнала 34 через "нуль".

Работу усилителя на базе TDA1562Q, в разных режимах, иллюстрируют упрощенные временные диаграммы, представленные на рис. 3. К начальному моменту tо, на усилитель подано напряжение питания Uип, а на вход узла управления/индикации (вывод 16) — сигнал высокого уровня Uax упр/инд.
В момент t1 на вход выбора режима (вывод 4) поступил сигнал высокого уровня, соответствующий переходу усилителя в режим "Включен". Начинает выходить на рабочий режим источник образцового напряжения (увеличивается напряжение Uобр на выводе 14). При некотором пороговом напряжении Uпор в момент t2 включается усилитель и на нагрузке появляется напряжение ЗЧ Uвых зч, причем усилитель работает в режиме класса Н.
В момент t3 усилитель по входу узла управления/индикации переведен в режим класса В. Если напряжение входного сигнала ЗЧ имеет значительный уровень, то сразу возникнет ограничение выходного сигнала.
В момент t5 на вход узла управления/индикации подана команда на возвращение усилителя в режим класса Н. При первом же переходе сигнала ЗЧ через "нуль" (момент t6) это переключение произойдет. В течение отрезка времени t7—t8 усилитель находится в режиме "Молчание", причем и вхождение в этот режим, и возвращение в исходное состояние происходят синхронно с командой, не дожидаясь перехода через "нуль".
В интервале t9—t12 усилитель переключен в тот же режим "Молчание", но сигналом Uпер реж по входу управления (вывод 4). Рис. 3 показывает, что в этом случае переключения происходят в моменты перехода сигнала ЗЧ через "нуль" (в моменты t10 и t12).
Если уменьшить напряжение питания до 7 В (t13), усилитель немедленно переходит в режим "Молчание" и также без задержки возвращается в режим "Включен", как только напряжение питания, увеличиваясь, достигает значения 9 В (t14). В момент t15 усилитель переключается в "Дежурный режим".
В том случае, когда вывод 16 микросхемы использован как выход узла управления/индикации, в момент включения усилителя (t1) на этом выходе появляется сигнал йвых.улр/иад низкого уровня, соответствующий режиму "Молчание". Как только усилитель начнет работать (t2), на выводе 16 появится либо высокий, либо средний уровень (показано пунктиром) в зависимости от того, до какой температуры нагрет кристалл микросхемы, — меньшей 120°С или большей.
Переключение микросхемы TDA1562 и смена выходных уровней вывода 16 происходят в моменты перехода сигнала 34 через "нуль" (t4, t6, t10, t12). Исключением являются быстрые переходы в режим "Молчание" и обратно (t7, t6), при этом уровень сигнала на выводе 16 остается неизменным, и случаи понижения напряжения питания (t13, t14).

Режимы работы TDA1562Q

Рисунок 3

Узел диагностики предназначен для контроля выходных цепей усилителя. Информация об аварийных ситуациях в нагрузке поступает на вывод 8 (выход с открытым коллектором). Упрощенные диаграммы сигналов Uдиагн на этом выходе показаны на рис. 4.
В нормальном режиме на выводе 8 присутствует высокий уровень (t0—t2). Отсутствие звукового сигнала ипык на выходе усилителя в течение времени t0—t1 объясняется подачей команды "Молчание" на вход выбора режима.
Если возникает перегрузка выходных ступеней усилителя, и как следствие — ограничение сигнала, в работу вступает динамический детектор искажений и на выводе узла диагностики появляются узкие импульсы низкого уровня (t2—t3). Этот сигнал можно подать на входной электронный аттенюатор (на схеме рис. 2 он не показан), который понизит амплитуду входного сигнала ЗЧ до исчезновения искажений.
При замыкании того или иного выходного провода на плюсовой провод питания или на общий провод напряжение на этом выходном проводе пропадает, а на выводе 8 высокий уровень сменяется низким — около 0,6 В (t4). После устранения аварийного замыкания напряжение на выходе усилителя автоматически восстанавливается примерно через 20 мс (t5).
Замыкание выходных выводов усилителя между собой приводит к тому, что на выходе узла диагностики TDA1562 появляется последовательность коротких (50 мкс) импульсов высокого уровня с периодом 20 мс (t6—t7).
Сразу после переключения усилителя из "Дежурного режима" в режимы "Молчание" или "Включен" встроенный детектор нагрузки проверяет, подключена ли нагрузка. Если в этот момент сопротивление нагрузки превышает 100 Ом, то детектор нагрузки принудительно переводит усилитель в режим 'Молчание" и на выводе 8 в это время присутствует низкий уровень (на рис. 4 это проиллюстрировано пунктирной линией на отрезке времени t0—t1).

Режимы работы узла диагностики TDA1562Q

Рисунок 4

Рис. 5 иллюстрирует работу систем тепловой защиты. Если температура кристалла не превышает 120°С, усилитель может работать в режиме класса Н (сплошная линия на графике временной зависимости амплитуды выходного звукового сигнала Uах выз зч)- При этом как на выходе узла диагностики, так и на выходе узла управления/индикации присутствует высокий уровень.
Когда температура кристалла поднимется до 120°С, датчик температуры принудительно переведет усилитель в режим класса В и на выходе узла управления/индикации высокий уровень сменится средним.

Режим работы тепловой защиты TDA1562Q

Рисунок 5

В тех случаях, когда по тем или иным причинам температура кристалла продолжает увеличиваться, при значении 145°С узел тепловой защиты формирует сигнал, по которому узел диагностики изменяет высокий выходной уровень на низкий, предупреждая тем самым о приближении температуры кристалла к максимально допустимому значению 150°С. Этот перепад напряжения может быть использован для отключения либо входного сигнала, либо самого усилителя.
По достижении максимальной температуры уровень входного сигнала во избежание порчи микросхемы TDA1562Q необходимо снижать вплоть до нуля (при температуре 160°С).

Принципиальная схема усилителя на базе TDA1562 (один из лучших вариант включения):

Переключатель SA1 предназначен для включения и выключения УМ, SA2 - для включения режима "MUTE". В качестве SA1 можно применить любой малогабаритный переключатель. В качестве электролитических конденсаторов вольтдобавки (С5, С6) использованы емкости по 10000 мкФ и по питанию установлены емкости 4700мкФ (С9, С10). Это позволяет развить бОльшую мощность при прочих равных условиях.

В итоге хочу заметить, что такой усилитель был собран мной в корпусе из под CD-ROM ' а и установлен в компьютер в отсек 5,25. Запитал я его от внешнего старенького блока питания компа. Работает усилитель очень не плохо!

Документация, рекомендации производителя для TDA1562Q