2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой усилитель мощности 4×50 Вт

Усилитель 50 ватт на микросхеме LM3886

При построении качественного УНЧ, многие выбирают отлично зарекомендовавшую себя специализированную микросхему LM3886 — высококачественный аудио усилитель мощности, способный выдавать больше 50 ватт непрерывной средней мощности в 4-омную нагрузку и 40 ватт в 8 Ом, при 0.1% THD+N, в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Почему именно LM3886? У неё полностью защищены элементы на выходе от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузок, в том числе и мгновенных пиков температуры. Тепловая защита срабатывает быстрее, чем разрушается кристалл микросхемы. Здесь имеется отличное соотношение сигнал/шум — более 92 дБ, с низким уровнем шума всего 2 мкВ. Она демонстрирует крайне низкий THD+N, в районе значений 0.03% при номинальной мощности в звуковом спектре, и обеспечивает отличную линейность.

Схема усилителя звука на 50 ватт

По сути, схема похожа на ту, что предлагает даташит . Делитель Rf1, Ri определяют коэффициент усиления в данном случае усиление 22k/1k = 22 (27dB). Конденсатор Ci 47uF образует ФВЧ с частотой среза 5 Гц.

Характеристики усилителя на LM3886

  • Максимальная выходная мощность: 65 Вт RMS — 108 Вт пиковая
  • Коэффициент нелинейных искажений: 0,02% при 50 Вт
  • Отношение сигнал-шум: 110 дБ на 50 Вт — 92 дБ на 1 Вт

LM3886 имеет следующие системы защиты:

  • от перенапряжения;
  • от перегрузки;
  • от короткого замыкания выхода;
  • от перегрева.

Ещё одна особенность схемы — отсутствие конденсатора времени задержки, что подключен к MUTE. Катушка L1 содержит 15 витков эмалированной проволоки вокруг резистора R7. Диаметр проволоки должен быть не менее 0,5 мм. Вся конструкция дросселя замотана в термоусадочную трубку. Конденсатор C2 может быть электролитическим, но лучше использовать неполярный или биполярный.

Как правило, в звуковых усилителях, используются небольшие по габаритам тороидальные трансформаторы, но такие трансформаторы дорогие и дефицитные. Преимущество тороидального трансформатора в том, что они имеют очень низкую утечку магнитного потока, поэтому они могут быть размещены в одном корпусе с усилителем. В данном проекте используем стандартный трансформатор. Характеристики трансформатора должны быть следующие;

  1. Для 8 Ом — стандартный режим: 220/2 х 24 В (со средним выходом) не менее 150 Вт
  2. Для 4 Ом — стандартный режим: 220/2 х 18 В (со средним выходом) не менее 150 Вт

TDA1514A: 50-ваттный усилитель за 15 минут


Одна из разработок фирмы «Philips» — микросхема TDA1514A – может помочь в создании Hi-Fi усилителя даже начинающим радиолюбителям, так как не требует никаких подстроечных элементов и предварительного подбора транзисторов, а ее схема включения лишь немного сложнее, чем обычного операционного усилителя.

Еще раз перечислю достоинства чипа TDA1514:
— приемлемая цена
— высокая мощность, до 50 Ватт!
— низкие искажения
— тепловая защита
— отсутствие щелчка при включении/выключении

Могу сказать, пожалуй, поёт она и правда хорошо.
Вернее сказать, пела. Наверное, потому и перестали выпускать. Маркетинг, блин.
Ловите момент, берите, если сможете найти. Уходящая натура.

Ниже привожу куски статьи Н. Сухова и разные дополнения.

До недавнего времени любители звуковоспроизведения высокой верности (Hi-Fi) относились к возможности создания высококачественного УМЗЧ на единственной микросхеме с известной долей скепсиса. Ведь нельзя же считать высококачественным усилитель с выходной мощностью менее 5 Вт и коэффициентом гармоник более 1%, который можно создать на получившей распространение, в телевизорах МС К174УН7 (на этой микросхеме были выполнены усилители в магнитофонах серии «Маяк 233»).

Несколько более серьезным будет усилитель, выполненный на микросхеме К174УН19 (аналог TDA2030) с выходной мощностью до 20Вт и коэффициентом гармоник порядка нескольких десятых процента. Но настоящих меломанов не устроит такой усилитель. Они предпочтут значительно более сложный усилитель на дискретных транзисторах с коэффициентом гармоник на один, а то и на два порядка меньше. Создание такого усилителя – дело непростое и для неопытных радиолюбителей нередко оборачивается кучкой сгоревших транзисторов и разочарованием.

Читать еще:  Рыбные консервы в духовке

Одна из новых разработок фирмы «Philips» — микросхема TDA1514A – может помочь в создании Hi-Fi усилителя даже начинающим радиолюбителям, так как не требует никаких подстроечных элементов и предварительного подбора транзисторов, а ее схема включения (рис.1) лишь немного сложнее, чем обычного операционного усилителя.

Микросхема выполнена в пластмассовом 9-выводном корпусе типа SOT131A,имеющем размеры 12,0х23,7 мм (шаг выводов 2,54 мм), что позволяет без труда разместить все элементы схемы (без радиатора и блока питания) на печатной плате размером 80х25 мм. Как видно из рис.1, транзисторы выходного каскада имеют две системы защиты от перегрева и от перегрузок по току. В таблице приведены характеристики, заявляемые изготовителем.

Испытания усилителя, собранного по рекомендуемой изготовителем схеме рис.1 (на монтаж ушло не более 15 мин.), были проведены автором при питании от стабилизированных источников +27,5/-27,5 Вольт и подключении эквивалента нагрузки по стандарту IHF A202, рекомендуемого для испытаний усилителей мощности звуковой частоты (1). Смещение нуля на выходе усилителя составило -84,8 мВ, что соответствует спецификации изготовителя, но примерно на порядок больше, чем у престижных Нi-Fi усилителей на дискретных элементах, как правило, имеющих специальные подстроечные резисторы для установки «нуля». Недостаток легко устранить, включив последовательно с резистором R2 неполярный конденсатор емкостью не менее 50 мкФ или введя регулировку нуля по любой из схем, применяемых для обычных операционных усилителей. В режиме молчания потребляемый ток по обеим шинам питания составил 53 мА. Из этого можно сделать вывод, что транзисторы выходного каскада работают в режиме класса AB без отсечки коллекторного тока.

При увеличении амплитуды входного сигнала частотой 1кГц ограничение наступает при выходном напряжении 16,4В (среднеквадратическое значение), что соответствует мощности 67,2Вт. На нагрузке сопротивлением 4Ом и 33,6Вт на нагрузке 8Ом.
При работе на нагрузку 4Ом ограничение нижней полуволны наступает несколько ранее, чем положительной, что свидетельствует о небольшой асимметрии выходного каскада.

Спектр выходного сигнала при работе на эквивалент нагрузки IHF A202 и выходной мощности 95% от порога ограничения насыщен гармониками до 16-й, но уровень гармоник не превышает -90дБ, а это соответствует очень малому для микросхем УМ коэффициенту гармоник – не более 0,01%.
При выходной мощности 67,2Вт на нагрузке 4Ом усилитель потребляет ток 1,9А, что соответствует потребляемой мощности 104,5Вт и КПД 64% — цифры обычные для усилителей с выходными ступенями класса АВ. При пониженном напряжении питания +/- 15 Вольт максимальное выходное напряжение уменьшается до 9,2В (21Вт/4Ом) при потребляемом токе 1А. Минимальное напряжение питания, при котором сохраняется работоспособность — +/-8,5 Вольт. При этом выходное напряжение 4,6В (5,3Вт/4Ом), а потребляемый ток 0,55А.

АЧХ усилителя в диапазоне 20Гц….20кГц имеет неравномерность 0,5дБ, но на частоте 100кГц имеется горб высотой 4дБ, приводящий к небольшим выбросам на фронтах переходной характеристики. Спад вершин прямоугольного импульса частотой 1кГц не превышает нескольких процентов и объясняется наличием на входе разделительного конденсатора сравнительно небольшой емкости, образующего с резистором R1 ФВЧ с частотой среза 8Гц.
Скорость нарастания выходного напряжения при работе на нагрузку IHF A202 составила 7,5В/мкс для положительного перепада напряжения и 15В/мкс для отрицательного, что с большим запасом обеспечивает полную выходную мощность даже на верхней границе звукового диапазона, а также гарантирует отсутствие динамических и интермодуляционных искажений при работе с реальными звуковыми сигналами.


Схемы защиты от перегрузок по току и перегрева испытаны путем короткого замыкания выхода и съема микросхемы с радиатора. Обе схемы обеспечивают автоматическое восстановление режима работы после устранения перегрузки.

Тест на запас устойчивости проведен путем подключения к выходу усилителя емкостной нагрузки. Устойчивость сохраняется при эквивалентной емкости нагрузки до 0,47мкФ. При подключении нагрузки емкостью 202мкФ (общепринятый тест в мировой практике для исследования устойчивости усилителей класса Hi-Fi) рекомендуется для предотвращения выхода микросхемы из строя последовательно с нагрузкой включить LR стабилизирующую цепочку, отсекающую емкостную нагрузку и образующую при этом дополнительный полюс АЧХ из петли ООС. К сожалению, возникающий при самовозбуждении сквозной ток транзисторов выходных каскадов не ограничивается внутренней схемой защиты, что при отсутствии защиты по току блоке питания может привести к выходу микросхемы из строя.

Читать еще:  Как просто сделать витой жгут для укладки проводов

Корпус микросхемы электрически соединен с выводом 4 (минусовая шина питания), поэтому несколько микросхем можно разместить на одном радиаторе без изолирующих прокладок.

Схему включения можно упростить за счет исключения цепочки вольтодобавки R4R5 и конденсатора 220мкФ, при этом вывод 7 соединяют с выводом 6. В таком включении максимальная выходная мощность уменьшается на 4Вт, но улучшается подавление пульсаций питающих напряженией. При соединении выводов 3 и 4 микросхема переводится в дежурный режим с пониженным энергопотреблением (18мА).

Заключение
Микросхема обладает очень хорошей линейностью и пригодна для создания усилителей мощности высокой верности. При мостовом включении двух микросхем можно получить мощность 100Вт на нагрузке 8Ом при коэффициенте гармоник 0,01%. Параметры микросхемы реально конкурируют с параметрами таких усилителей на дискретных элементах, как «Барк», «Одиссей», «Вега» и другие. Микросхема является хорошей альтернативой «дискретных» для тех, кто не имеет достаточного опыта или времени налаживания и доводки сложных схем. Схему включения желательно дополнить параллельной LR-цепочкой (L=10-20мкГн, R=10-20Ом), включаемой последовательно с нагрузкой, и схемой регулировки «нуля» на выходе. Для уменьшения спада вершины прямоугольного импульса емкость конденсатора на входе желательно увеличить до 5мкФ.

↑ Добавка из личной переписки

Список компонентов:
R1 — 20k C1 — 1uf
R2 — 680R C2 — 220pF
R3 — 470k C3 — 3.3uF
R4 — 20k C4 — 470nF
R5 — 3.3R C5 — 22nF
R6 — 150R C6 — 220uF
R7 — 82R C7 — 470nF

↑ Дополнение от Александра Воробьева, плата-двухканалка

Сама конструкция собрана на двух идентичных микросхемах и представляет собой 2-х канальный (стерео) усилитель с выходной мощностью 100 Ватт (2×50W). Входной сигнал подается на фильтр нижних-высших частот, образованный R1(R9), C1(C11), R2(R9), C2(C12)и далее на 1-ю ножку микросхемы. Отказываться от этих цепочек фильтра не стоит, так как частоты ниже 20Гц и выше 30 кГц, в основном, это — сигналы-помехи и интермодуляционные частотные составляющие, могут существенно подпортить звуковую картину.

Коэффициент усиления каскада задается отношением резисторов R5(R13)/R3(R11) и для данной схемы равен 30.
Цепочка R6(R14), R7(R15), C4(C15) называется «вольтодобавкой» и служит для запитывания предоконечного каскада микросхемы повышенным напряжением. Это позволяет увеличить выходную мощность усилителя в целом на 10%-20%. По расхожему мнению, она несколько ухудшает динамические характеристики, поэтому для любителей эксперимента, из схемы вполне можно исключить цепочки R7(R15), C4(C15), а вместо R6(R14) поставить проволочные перемычки. Безо всякого вреда для микросхемы.

Конденсаторы С3(С6), С5(С13), С9, С10 необходимы для устранения индуктивной составляющей цепей питания и служат для устранения возбуждения усилителя на частотах выше звукового диапазона. Аналогичную роль выполняет и цепочка R8(R16), C8(C16).
Выходные обмотки трансформатора питания и выпрямительные диоды, не указанные на схеме, должны обеспечивать ток в 3А при переменном напряжении 18в — 22в. Очень удобно для этого применять трансформатор от старых телевизоров ТС180. Сетевая обмотка оставляется без изменений, а взамен других обмоток наматывается новая, проводом диаметром не менее 1 мм.

↑ Вариант платы в «Sprint Layout» от BLACK EAGLE


Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.


Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

При правильном монтаже и исправных деталях, усилитель начинает работать сразу и в налаживании не нуждается. Нужно только проконтролировать, чтобы на выходах обоих каналов был нулевой потенциал. В противном случае придется искать ошибку в монтаже или другой экземпляр чипа.

Похожие новости

Комментарии (5)

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.

Читать еще:  Мужской поздравительный конверт

Автомобильный усилитель на TDA7850 80Вт 4 канала

Микросхема TDA7850 является, пожалуй, одной из самых мощных четырехканальных HI-FI усилителей низкой частоты, работающих в классе AB и выполненных по технологии MOSFET (с применением полевых транзисторов). Она имеет множество более слабых аналогов, таких как TDA7560, TDA7388, TA7386, TDA7384 и так далее.

Интегральный усилитель TDA7850 может работать на нагрузку 2Ома, отдавая на выход каждого канала максимальную мощность 80Вт. Казалось бы, 80Вт так много, но на самом деле в таком режиме невозможно будет разобрать слова даже самой спокойной композиции, уж слишком большие нелинейные искажения при такой мощности. Давайте огласим более разумные цифры. При 10% нелинейных искажений и напряжении питания 14В выходная мощность составит уже 50Вт на нагрузку сопротивлением 2Ома.

Как и большинство современных интегральных усилителей НЧ, микросхема TDA7850 включает в себя режим приглушения (MUTE) и спящий режим (ST-BY), а также все необходимые защиты, такие как защита от короткого замыкания выхода на общий и плюсовой провод или замыкания самого выхода. Помимо этого присутствует защита от перепутывания полярности источника питания, тепловая защита и защита от появления напряжения постоянного тока на выходе. Хочу заметить, что в подделках данные функции могут быть попросту не реализованы.

Обозначение и расположение выводов микросхемы представлено ниже.

Основные характеристики TDA7850

Напряжение питания ………. 8-18 Вольт (DC)

Сопротивление нагрузки ………. более 2Ом

Количество каналов ………. 4

Выходная мощность при Rout=4Ома (на 1 канал):

Другие характеристики можно найти в Datasheet.

Почему усилитель TDA7850 автомобильный?

Дело в том, что TDA7850 и её аналоги широко применяются в автомобильных магнитолах. Магнитолы, построенные на базе аналогов (например, TDA7381) со значительно меньшей выходной мощностью можно легко доработать, просто произведя замену аналога на микросхему TDA7850.

Далее необходимо отметить, что напряжение питания усилителя однополярное и составляет от 8В до 18 Вольт, что идеально подходит под напряжение бортовой кабельной сети автомобиля. Четыре канала усиления позволят задействовать динамические головки сразу четырех дверей или других мест установки.

Схема автомобильного усилителя на TDA7850

Включение стерео варианта описано в статье «Усилитель на TDA7384 (4 канала по 25Вт)».

Элементы схемы

Мощность резисторов 0.125-0.25Вт. Неполярные конденсаторы могут быть как керамическими, так и пленочными (C1,C3,C6,C8 лучше применить пленочные). Электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение 25В и выше.

Режимы ST-BY и MUTE

Для управления этими режимами необходимо поставить фиксируемые кнопки (ключи) между резистором R1 и плюсом, а также между резистором R2 и плюсом. При соединении резисторов с плюсовой шиной питания, спящий режим и функция приглушения отключаются, и усилитель входит в активный режим (колонки короче петь начинают). Замыкая тот или иной ключ, включается выбранная функция и усилитель либо засыпает (выключается), либо приглушает звук (работает, но молчит).

Немного слов о конструкции

Преимущество усилителя описываемого здесь в том, что он конструктивно выполнен на односторонней печатной плате. Много начинающих радиолюбителей затрудняются изготавливать двухсторонние печатные платы, а развести её на одной стороне для усилителя TDA7850 довольно непросто. После её изготовления (травления, лужения), я настоятельно рекомендую просмотреть все дорожки под увеличительным стеклом, а после прозвонить их мультиметром на наличие короткого замыкания, это связано с очень малыми зазорами между дорожками. Если вас интересует вариант двухсторонней конструкции, то прочтите статью «Автомобильный усилитель на TDA7560 4 канала по 77Вт».

Охлаждения микросхемы TDA7850

При эксплуатации усилителя в течение долгого времени на около предельной мощности всех каналов, желательно установить радиатор не менее 500см 2 . При испытаниях я применял радиатор площадью 300см 2 , которого хватало с запасом при работе на два канала с умеренным уровнем сигнала (без слышимых искажений). А вообще, площадь лучше всего подбирать экспериментально, так как охлаждение во многом зависит от уровня громкости прослушиваемого сигнала, от времени прослушивания, от типа корпуса и естественной конвекции воздуха в нем и т.д.

Односторонняя печатная плата усилителя на TDA7850 СКАЧАТЬ

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector