Amplificator audio simplu de 2x32 wați cu tda2050

Dacă vă gândiți să construiți un circuit amplificator de putere simplu, ieftin și moderat, care poate furniza o putere RMS de vârf de până la 50 de wați într-un difuzor, atunci sunteți în locul potrivit. În acest articol, vom folosi cel mai popular TDA2050 IC pentru a proiecta, demonstra, construi și testa IC pentru a îndeplini cerințele de mai sus. Deci, fără alte întrebări, să începem.

De asemenea, verificați celelalte circuite de amplificator audio în care am construit un circuit amplificator audio de 25w, 40w, 100w folosind amplificatoare opționale, MOSFET-uri și IC precum IC TDA2030, TDA2040.

Înainte de a începe

Înainte de a începe să construiți acest amplificator audio de 32 + 32 wați, ar trebui să știți câtă putere poate oferi amplificatorul dvs. De asemenea, trebuie să luați în considerare impedanța de încărcare a difuzorului, a wooferului sau a oricărui lucru pe care îl construiți amplificatorul. Pentru mai multe informații, luați în considerare citirea fișei tehnice.

Trecând prin foaia tehnică, am constatat că TDA2050 poate emite 28 de wați în difuzoare de 4Ω cu o distorsiune de 0,5% pe o sursă de alimentare de 22V. Și voi alimenta un woofer de 20 de wați cu impedanță de 4Ω, ceea ce face ca TDA2050 IC să fie o alegere perfectă.

Alegerea transformatorului

Circuitul eșantionat pe foaia de date pentru TDA2050 spune că IC-ul poate fi alimentat de la o singură sursă de alimentare sau de la o sursă de alimentare divizată. Și în acest proiect, o sursă de alimentare cu polaritate dublă va fi utilizată pentru alimentarea circuitului.

Scopul aici este de a găsi transformatorul potrivit, care poate furniza tensiune și curent suficient pentru a conduce amplificatorul în mod corespunzător.

Dacă luăm în considerare un transformator 12-0-12, acesta va emite 12-0-12V AC dacă tensiunea de alimentare este 230V. Dar, întrucât intrarea de rețea alternativă se deplasează întotdeauna, la fel și ieșirea va deriva. Având în vedere acest fapt, acum putem calcula tensiunea de alimentare pentru amplificator.

Transformatorul ne dă tensiune alternativă și, dacă o transformăm în tensiune continuă, vom obține-

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

Cu aceasta, se poate afirma clar că transformatorul poate livra 16,97VDC atunci când intrarea este 230V AC

Acum, dacă luăm în considerare derivarea tensiunii de 15%, putem vedea că tensiunea maximă devine-

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

Ceea ce se încadrează în intervalul maxim de tensiune de alimentare al TDA2050 IC.

Cerință de putere pentru circuitul amplificatorului TDA2050

Acum, să stabilim câtă energie va fi consumată de amplificator.

Dacă luăm în considerare puterea nominală a woofer-ului meu, acesta este de 20 de wați, deci un amplificator stereo va consuma 20 + 20 = 40 de wați.

De asemenea, trebuie să luăm în considerare pierderile de putere și curentul de repaus al amplificatorului. În general, nu calculez toți acești parametri, deoarece pentru mine consumă mult timp. Deci, de regulă, găsesc puterea consumată totală și o înmulțesc cu un factor de 1,3 pentru a afla puterea de ieșire.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 wați

Deci, pentru a alimenta circuitul amplificatorului, voi folosi un transformator 12 - 0 - 12, cu rating de 6 Amperi, acesta este un pic excesiv. Dar, în acest moment, nu am niciun alt transformator la mine, așa că o voi folosi.

Cerințe termice

Acum, cerința de putere pentru acest amplificator audio Hifi este în afara modului. Să ne îndreptăm atenția spre a afla cerințele termice.

Pentru această construcție, am ales un radiator de tip extrudat din aluminiu. Aluminiul este o substanță bine cunoscută pentru radiator, deoarece este relativ ieftin și prezintă performanțe termice bune.

Pentru a verifica temperatura maximă de joncțiune a TDA2050 IC nu depășește temperatura maximă de joncțiune, putem folosi ecuațiile termice populare, pe care le puteți găsi în acest link Wikipedia.

Folosim principiul general conform căruia scăderea temperaturii ΔT pe o anumită rezistență termică absolută R _Ø cu un flux de căldură dat Q prin aceasta.

Δ T = Q * R _Ø

Aici, Q este fluxul de căldură prin radiator, care poate fi scris ca

Q = Δ T / R _Ø

Aici, ΔT este scăderea temperaturii maxime de la joncțiune la ambiant

R _Ø este rezistența termică absolută.

Q este puterea disipată de dispozitiv sau de fluxul de căldură.

Acum, de dragul calculului, formula poate fi simplificată și rearanjată la

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

Rearanjarea formulei

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

Aici, T _Jmax este temperatura maximă de joncțiune a dispozitivului

T _amb este temperatura aerului ambiant

T _Hs este temperatura la care este atașat radiatorul

R _ØJC este rezistența termică absolută a dispozitivului de la joncțiune la carcasă

R _ØB este valoarea tipică pentru un tampon de transfer termic din elastomer pentru un pachet TO-220

R _ØHA o valoare tipică pentru un radiator pentru un pachet TO-220

Acum, să punem valorile reale din foaia de date a IC TDA2050

T _Jmax = 150 ° C (tipic pentru un dispozitiv cu siliciu)

T _amb = 29 ° C (temperatura camerei)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (pentru un pachet tipic TO-220)

R _ØB = 0,1 ° C / W (valoare tipică pentru un tampon de transfer termic din elastomer pentru un pachet TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (o valoare tipică pentru un radiator pentru un pachet TO-220)

Deci, rezultatul final devine

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

Aceasta înseamnă că trebuie să disipăm 17,17 wați sau mai mult pentru a preveni supraîncălzirea dispozitivului și deteriorarea acestuia.

Calculul valorilor componentei pentru circuitul amplificatorului TDA2050

Setarea câștigului

Configurarea câștigului pentru amplificator este cel mai important pas al construcției, deoarece o setare a câștigului scăzut poate să nu furnizeze suficientă putere. Și o setare de câștig mare va distorsiona cu siguranță semnalul de ieșire amplificat al circuitului. Cu experiența mea, pot spune că o setare de câștig de la 30 la 35 dB este bună pentru redarea audio cu un smartphone sau un kit audio USB.

Exemplul de circuit din foaia de date recomandă o setare a câștigului de 32db și o voi lăsa așa cum este.

Câștigul Op-Amp poate fi calculat prin următoarea formulă

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

Ceea ce funcționează foarte bine pentru acest amplificator

Notă: Pentru configurarea amplificatoarelor se obțin rezistențe de 1% sau 0,5%, altfel canalele stereo vor produce ieșiri diferite

Configurarea filtrului de intrare pentru amplificator

Condensatorul C1 acționează ca un condensator de blocare DC, reducând astfel zgomotul.

Condensatorul C1 și rezistorul R7 creează un filtru de trecere înaltă RC, care determină capătul inferior al lățimii de bandă.

Frecvența de întrerupere a amplificatorului poate fi găsită utilizând următoarea formulă prezentată mai jos.

FC = 1 / (2πRC)

Unde R și C sunt valorile componentelor.

Pentru a găsi valorile lui C, trebuie să rearanjăm ecuația pentru:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Notă: Se recomandă utilizarea condensatoarelor de ulei din film metalic pentru cea mai bună performanță audio.

Configurarea lățimii de bandă în bucla de feedback

Condensatorul din bucla de feedback ajută la realizarea unui filtru low-pass, care ajută la îmbunătățirea răspunsului la bas al amplificatorului. Cu cât valoarea C15 este mai mică, cu atât basul va deveni mai moale. Și o valoare mai mare pentru C15 vă va oferi un bas mai puternic.

Setarea filtrului de ieșire

Un filtru de ieșire sau cunoscut sub numele de rețea Zobel previne oscilațiile generate de bobina difuzoarelor și de fire. De asemenea, respinge interferențele radio care sunt preluate de firul lung de la difuzor la amplificator; de asemenea, îi împiedică să intre în bucla de feedback.

Frecvența de tăiere a rețelei Zobel poate fi calculată prin următoarea formulă simplă

Fișa tehnică oferă valori pentru R și C, care este R6 = 2.2R și C15 = 0.1uF Dacă punem valorile în formulă și calculăm vom obține o frecvență de tăiere de

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

723 kHz este peste domeniul auditiv uman de 20 kHz, deci nu va afecta răspunsul de frecvență de ieșire și va preveni, de asemenea, zgomotul și oscilațiile prin cablu.

Sursa de alimentare

Pentru alimentarea amplificatorului este necesară o sursă de alimentare cu polaritate dublă, cu condensatori de decuplare corespunzători, iar schema este prezentată mai jos.

Componente necesare

• TDA2050 IC - 2
• Ghiveci variabil 100k - 1
• Borna cu șurub 5mmx2 - 2
• Borna cu șurub 5mmx3 - 1
• Condensator 0,1µF - 6
• Rezistor de 22 k ohmi - 4
• Rezistor de 2,2 Ohm - 2
• Rezistor 1k Ohm - 2
• Condensator 47µF - 2
• Condensator 220µF - 2
• Condensator 2.2µF - 2
• Mufă pentru căști de 3,5 mm - 1
• Placă placată 50x 50mm - 1
• Radiator - 1
• Diodă 6Amp - 4
• Condensator 2200µF - 2

Schema

Diagrama circuitului pentru circuitul amplificatorului TDA2050 este prezentată mai jos:

Construcția circuitului

Pentru demonstrarea acestui amplificator de putere de 32 de wați, circuitul este construit pe un PCB realizat manual cu ajutorul fișierelor schematice și de proiectare a PCB-ului. Vă rugăm să rețineți că, dacă conectăm o sarcină mare la ieșirea amplificatorului, o mare cantitate de curent va curge prin urmele PCB și există șansa ca urmele să se ardă. Deci, pentru a preveni arderea urmelor PCB, am inclus câteva jumperi care ajută la creșterea debitului curent.

Testarea circuitului amplificatorului TDA2050

Pentru a testa circuitul, a fost utilizat următorul aparat.

1. Un transformator care are un 13-0-13 Tap
2. Un difuzor de 4Ω 20W ca sarcină
3. Multimetru Meco 108B + TRMS ca senzor de temperatură
4. Și telefonul meu Samsung ca sursă audio

După cum puteți vedea mai sus, am montat senzorul de temperatură al multimetrului direct pe radiatorul IC pentru a măsura temperatura IC în timpul testării.

De asemenea, puteți vedea că temperatura camerei a fost de 31 ° C în timpul testării. În acest moment, amplificatorul era într-o stare oprită, iar multimetrul arăta doar temperatura camerei. La momentul testării, am adăugat puțină sare în conul wooferului pentru a vă arăta basul, producând în acest circuit basul va fi scăzut deoarece nu am folosit un circuit de control al tonului pentru a crește basul. Voi face asta în articolul următor.

Puteți vedea din imaginea de mai sus, rezultatele au fost mai mult sau mai puțin mari, iar temperatura IC nu a depășit 50 ° C în timpul testării.

Îmbunătățire suplimentară

Circuitul poate fi modificat în continuare pentru a-și îmbunătăți performanțele, așa cum putem adăuga un filtru suplimentar pentru a respinge zgomotele de înaltă frecvență. Dimensiunea radiatorului trebuie să fie mai mare pentru a atinge o stare de încărcare completă de 32W. Dar acesta este un subiect pentru un alt proiect care va veni în curând.

Sper că ți-a plăcut acest articol și ai învățat ceva nou din el. Dacă aveți vreo îndoială, puteți întreba în comentariile de mai jos sau puteți folosi forumurile noastre pentru discuții detaliate.

De asemenea, verificați celelalte circuite de amplificare audio.