Усилитель мощности класса d

↑ Старт подписки на платы «AMP7265»

Открываю подписку на платы «AMP7265». В лоте две заводских платы 82×82 мм. Платы отличного качества, с паяльной маской, с утолщённой медью, надписями и пр. приятностями.Цена зависит от вашей активности. Чем больше соберём заказов, тем дешевле. 10 лотов » 750,00 ₽ за 1 лот (2 платы) 25 лотов » 540,00 ₽ за 1 лот (2 платы) 50 лотов » 400,00 ₽ за 1 лот (2 платы) 100 лотов » 315,00 ₽ за 1 лот (2 платы)Нам нужно собрать желающих на 100 лотов. Критический минимум — 25 лотов. Подтягивайте знакомых и друзей или заказывайте для них. Новички и кандидаты — участники подписок получают привилегированное членство (гражданство) на сайте.Для подписки

Варианты взносов

Или пополняем мой счёт Яндекс.Денег № 41001559754671 удобным вам способом. Или пополняем мою карту СБ № 4276826012198773 из Онлайн-банка или терминала. Или отправляем почтовый экспресс-перевод «Форсаж». Доступно не во всех почтовых отделениях. Захватите паспорт. НЕ ПИШИТЕ слов типа «взнос», «заказ», «оплата» и т.п. Укажите ваш датагорский логин.

Цена действительна только на время подписки. Доставка не включена. Наберём желающих, закажем платы, тогда и по комплектухе порешаем.Я планирую делать платы или киты для всех статей на Датагоре, так что поддержите начинание!

Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)

Вступление

Усилитель для сабвуфера делал не из-за отсутствия или экономии денег, а интереса ради. Параллельно со мной делал то же самое мой сын (уже сделал 2 штуки).

Я не меломан и не аудиофил, но музыку люблю, часто слушаю. Слухом не обделен, в тоже время, я не понимаю людей, которые начинают читать сотые доли нелинейных искажений, говорить о направленности проводов и слышимости верхних частот чуть ли ни ультразвукового диапазона.

Все это фигня и называется словом – “болезнь”. Не все люди наделены идеальным слухом, поэтому у каждого свой потолок. Главное в музыке, что бы она доставляла удовольствие. Если Вам нравится звучание вашей магнитолы, акустики, усилителя, то вот Вам и счастье.

Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)

Почему TDA7294? Очень дешево для начинающих, хорошие параметры. Усилитель очень прост в изготовлении. Печатных плат полно в Интернете. Я делал свою печатку под свой корпус. Незацикливайтесь на поисках идеальной платы. Берите ту, которая устраивает Вас по конструкции и размерам. Работать будут практически любые платы, в которых не допущены ошибки. Желательно, что бы земля сходились в одной точке, но если это не так, то не факт, что схема не будет работать или возбуждаться. На моей плате 1 и 4 выводы микросхемы подходят к земле не по отдельности, а соединены последовательно. Все работает без проблем. Если вы впервые собираете такие схемы, то лучше всего собрать типовую схему включения. Все схемы типа Сырицо и другие самоделки могут не пойти, так как они подгонялись авторами под себя и под свои детали. Типовая схема включения не критична к применяемым деталям и при правильном монтаже начинает работать сразу. Конденсаторы по питанию не обязательно большой емкости. 2200 мкФ за уши. Большим минусом схемы является тепловыделение, поэтому радиатор побольше. Я применил то, что было под рукой (оказался маловат), сильно греется, пришлось ставить три вентилятора 50х50 мм (теперь радиатор слегка теплый). Если есть возможность, лучше ставить большой радиатор, не надеясь на вентиляторы, так как вентиляторы могут отказать. Они в компьютерах то недолго работают, а в багажнике и подавно загнутся раньше времени. Еще одна прописная истина – микросхемы на радиатор только через изоляционные прокладки и желательно термопаста.

Моя печатная плата рабочая на все 100%. Делалась утюжной технологией. Если кто будет ее повторять, то пропаяйте дорожки питания и выход на динамик.

Пару слов про кроссовер. Схема из сайта Шихатова. Схема объяснений не требует. У меня не пошла микросхема 544УД2 и ее зарубежный аналог (поменял несколько микросхем). Возбуждалась на частоте около 1 МГц. Поменял ее на УД6 и все стало нормально. Переменники используйте хорошие иначе не миновать треска в динамике.

Конструкция корпуса у каждого своя, я делал по старой проверенной технологии из фольгинированного текстолита. Стоит он недорого, хорошо обрабатывается, корпус получается крепкий и красивый.

Покрашен антигравием. Разъем под питание и динамик самодельный, использовал часть мощного реле. Усилитель представляет собой законченную конструкцию.

При 35 вольтах выдает 180 Вт неискаженного сигнала (по осциллографу).

PS: Для меня усилитель обошелся дешево, но если у вас нет запаса деталей и Вам придется все покупать, то это будет представлять определенную сумму денег. Вначале посчитайте затраты, а потом беритесь за работу. В любом случаи данный усилитель идеально подходит для начального уровня.

• TDA 7294 datasheet
• Печатная плата в формате  (не проверено на соответствие)
• Печатная плата

Принцип работы УМЗЧ на TDA7496SA

Напряжение звуковой частоты поступает на входы микросхемы DA2 через защитные резисторы R7, R8, R12, R13. Последовательно включенные маломощные стабилитроны VD13, VD14 и VD15, VD16 защищают входы микросхемы от перегрузки. Наличие защитных цепей на входах микросхем УНЧ обязательно при отсутствии на входах УМЗЧ относительно высокоомных резисторов и регулятора громкости. Конденсаторы С15, С16 предотвращают поступление на вход УМЗЧ радиочастот. В этом усилителе установлены два входных гнезда XS1, XS2 разных типов, необходимые для подключения различных источников сигнала. Оба двухканальных входа включены параллельно, что позволяет использовать устройство как пассивный переходник-удлинитель.

Электронный регулятор громкости выполнен на переменном резисторе R10. С подвижного контакта этого резистора управляющее напряжения через резистор R14 поступает на вывод 3 DA1. Конденсатор С20 устраняет «шорохи» переменного резистора. Для питания узла регулятора громкости достаточно напряжения +5 В, но в этой конструкции используется напряжение +6,8 В, выбранное с целью возможной дальнейшей модернизации конструкции, например, оснащение усилителя мощности предварительным УНЧ.

Динамические головки подключены к выходам DA2 через разделительные конденсаторы С27-С30, замкнутые контакты выключателя SA2 и дроссели L1, L2. Демпфирующие цепочки R15С25 и R16C26 устраняют возможное самовозбуждение DA2 на ультразвуковых частотах. Дроссели L1, L2 уменьшают влияние на работу DA2 мобильных телефонных аппаратов и радиомодемов. К выходу УМЗЧ (гнездо XS3) могут быть подключены головные телефоны. Резисторы R19, R20 ограничивают поступающую на наушники мощность. Резисторы R17, R18 предназначены для устранения щелчка в момент подключения к работающему усилителю динамических телефонов или наушников.

Наушники не отключаются при подключенных динамических головках, что удобнее, в сравнение с тем, когда динамики и наушники могут работать только попеременно. Конденсатор С22 установлен ёмкостью в десять раз меньшей, чем рекомендовано типовой схемой включения микросхемы TDA7496SA, это необходимо для ускорения установления половинного напряжения на обоих выходах DA2. Модуль УМЗЧ питается нестабилизированным напряжением около 20В постоянного тока. При таком напряжении питания размах амплитуды сигнала на подключенных к выходу УМЗЧ динамических головках будет около 17 В.

Выходная мощность музыкального сигнала на подключенных нагрузках сопротивлением 8 Ом составит честные (не «китайские») 2×2 Вт. Это для небольшой комнаты будет гораздо громче и качественнее, чем «китайско-калининградские» 2×10 Вт (звуковой мощности) у LED телевизоров с экраном 32-42 дюйма.

Обзор микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Корпорация Texas Instruments производит множество микросхем для УМЗЧ класса D. До сих пор в изделиях и в продаже можно встретить микросхемы первого поколения, такие как TL1451, TL1453 и другие, которые были разработаны еще в начале 80-х годов. Но на много интереснее более поздние микросхемы УМЗЧ класса D. В одном из последних релизов представлено 19 таких микросхем. Их основные параметры и характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Рассмотрим подробнее две микросхемы УМЗЧ класса D из этой таблицы, одна из которых — монофонический усилитель, а другая — стереофонический.

Описание структуры

На современных микросхемах без каких-либо дополнительных активных элементов буквально за несколько минут возможно создание Hi-Fi усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) с коэффициентом гармоник менее 0,01 % и выходной мощностью 50 Вт.

Тема этой статьи — созданная схема так называемого полного УМЗЧ класса Hi-Fi, т.е. содержащего не только собственно УМЗЧ, но и регуляторы тембра и громкости, а также коммутатор входов. Используя специализированные микросхемы фирмы Philips, такой усилитель можно создать всего на трех микросхемах (рис.1). Как видно, схемотехника также чрезвычайно проста и кроме микросхем содержит практически только разделительные и регулировочные пассивные элементы.

Любой из четырех стереофонических входов X1 — Х5 подключается посредством электронного коммутатора TDA1029 (DA1). Эта микросхема работоспособна при напряжениях питания устройства от 6 до 23 В и потребляет всего 3,5 мА.
Схемы УМЗЧ
Philips гарантирует, что для усилителя при единичном коэффициенте передачи ее коэффициент гармоник не превышает 0,01 % при уровнях сигнала до 5,5 В на нагрузке 4,7 кОм/100 пФ, взвешенное напряжение собственных шумов не превышает 12 мкВ, неравномерность АЧХ в диапазоне 20 Гц — 20 кГц не более 0,1 дБ, а переходное затухание между включенным и выключенным входами не более -75 дБ. Максимальный выходной ток имеет типовое значение 5 мА, а скорость нарастания 2 В/мкс.

Схема УМЗЧ имеет следующее назначение

Отсутствие разного рода шороха и щелчков при регулировании громкости, баланса и тембра, хорошо знакомых нашим аудиофилам из-за низкого качества и долговечности отечественных переменных резисторов, в данной схеме гарантировано тем, что регулировочные резисторы R20, R22 — R24 включены не в сигнальных цепях, а в цепях, формирующих постоянные управляющие напряжения. Включение и отключение тон-компенсации при регулировании громкости выполняется S2. Допустимый диапазон напряжений питания TDА1524А от 7,5 до 16,5 В, типовой потребляемый ток 43 мА. Диапазон регулировки коэффициента передачи (громкости) от -80 до +21,5 дБ. При использовании TDA1524А в других системах необходимо помнить, что ее входное сопротивление изменяется от 10 кОм при максимальном усилении до 160 кОм при минимальном. Несколько настораживают специфицированные фирмой Philips показатели коэффициента гармоник (не более 0,3 %) и напряжения собственных шумов (не более 310 мкВ), но реально измеренные искажения и шумы существенно меньше. Кроме того, применение делителей напряжения R25 — R28 позволило более полно использовать динамический диапазон TDA1524A и тем самым примерно на 10 дБ понизить относительный уровень шумов. С выхода DA2 сигнал поступает на линейный выход Х7 и на входы микросхемы TDA1555Q (DA3). Коэффициенты усиления всего усилитель звука установлены внутренними элементами в точности равными 10 (т.е. 20 дБ), внутренними же элементами заданы и режимы всех каскадов. Благодаря этому, простым соединением входов инвертирующих и неинвертирующих ОУ мы получаем два мостовые усил., нагрузку которых даже при однополярном питании можно подключить непосредственно (т.е. без
крупногабаритных разделительных конденсаторов большой емкости) к выходам ИМС. Добавьте встроенную защиту выходов от перегрузок по току и статического электричества, защиту от перегрева и переполюсовки питающих напряжений, возможность перевода в дежурный режим с током потребления не более 100 мкА (для этого достаточно отключить вывод 14 микросхемы от шины питающего напряжения и оставить его в воздухе), внутренний стабилизатор напряжений с коэффициентом подавления пульсаций не менее 48 дБ, а также наличие
автоматического детектора нелинейных искажений, и вам станет ясно, что TDA1555Q заслуживает внимания.

↑ Анализ даташитов и реальных измерений TDA7379

Сразу признаюсь, что я собрал и испытал два УНЧ только на TDA7379, но чип TDA7375 его близнец с минимальными отличиями той же ценой на Али, а главное — доступная на них справочная информация дополняет друг друга, поэтому надо изучить оба datasheet. У данных микросхем заявлена бОльшая мощность, вот это в первую очередь я и стал проверять. Для краткости сокращенные и несколько округленные результаты для TDA7379. Микросхемы отключаются при питании ниже 7,5 В (в datasheet 8 В).

↑ Зависимость выходной мощности TDA7379 от питания на нагрузке 4 Ом

В скобках мощность TDA7297 для сравнения. Видно что при нагрузке 8 Ом разница минимальна, а при нагрузке 4 Ом — значительна.

Поскольку у моего лабораторного блока питания защита срабатывает при токе 2 А, бОльшие напряжения я не смог подать т. к. уже на 15 В ток достиг 2,1 А. Но я решил проверить на что максимально способна TDA7379 в запредельном режиме.

Запитал её от импульсного БП с выходным напряжением 24 В и заявленным током 5 А. Цель — получить максимальный синусоидальный сигнал до ограничения на нагрузке 4 Ом. В справочном листке отмечено, что 24 В — абсолютный максимум напряжения питания обязательно без сигнала, что я проигнорировал, предельный ток 4 А, и 5 А с частотой не более 10 Гц. И это проигнорировал, подавая непрерывный сигнал частотой 1000 Гц от Г3-102.

К моему удивлению, максимальная выходная мощность составила почти 50 Вт на канал! Повторил испытания несколько раз по нескольку минут.

«Компьютерный» радиатор нагревался на ощупь до 60 градусов, проволочные резисторы (2 шт. по 8,2 Ом на 25 Вт каждый) дымились, припой, которым были припаяны провода к резисторам, расплавился (я предусмотрительно паяю не встык, а так, как учили в институте).

Микросхемы и плата спокойно перенесли такое издевательство. Конечно, долго в таком режиме микросхема работать не сможет, особенно если будут включены оба канала сразу. Но есть два существенных момента. 1 — Запас по току и мощности явно есть, а он никогда не помешает. 2 — При музыкальном (реальном, а не синусоидальном) режиме, средняя тепловая мощность будет примерно в 6 раз ниже.

Пытка подачей в течение длительного времени максимального синусоидального, а тем более — прямоугольного сигнала, самая тяжелая для усилителя, при эксплуатации такого не бывает. Именно по этой причине мощность силового трансформатора обычно меньше общей заявленной выходной мощности усилителей. Да, «синус» такой трансформатор не вытянет, а «музыку» — легко т. к. музыкальный сигнал подобен шумовому сигналу, его амплитуда непрерывно меняется и пики очень недолги по времени, конденсаторы в блоке питания справляются с пиками. Этим пользуются производители техники, и мы этим воспользуемся.

Заявленные 2×38W/4Ω @18V, 1KHz возможны, если питание будет стабилизированным. Кроме того, мощность указана при искажениях 10%, а это невыносимые искажения при значительном ограничении. Реально, на пороге ограничения неискаженная мощность будет на 20…30% ниже, это 25…30 Вт на канал, очень неплохо для такой микросхемы. Кстати, ограничение наступает весьма мягко, по осциллографу куда лучше, чем в классе D.

Конечно, один доллар будет стоить только микросхема, а понадобится её обвязка, блок питания, корпус и т. д. Тем не менее, неплохой вариант при умеренных требованиях к качеству звука. Думаю, основные проблемы — это блок питания и хороший теплоотвод.

Схема УНЧ Д-класса

Теперь, когда мы знаем, как работает усилитель звука класса D, давайте попробуем его собрать своими руками. Вот схема принципиальная такого усилителя с ШИМ.

Транзисторы предлагаем использовать IRF540N или IRFB41N15D. Эти полевые транзисторы имеют низкий заряд затвора для быстрого переключения и низкое значение RDS(on) (сопротивление перехода) для снижения энергопотребления. Вы также должны убедиться, что транзистор имеет достаточно высокое значение Vdc (напряжение сток-исток). Можно использовать и IRF640N, но RDS существенно выше, что приведёт к меньшей эффективности.

Выше приведена таблица со сравнением основных параметров этих трех транзисторов:

Для монтажа платы можно использовать SMD компоненты, попробовать применить микросхему IR2011S вместо IR2110. Возможно УНЧ и не заработает с первой попытки, но когда вы услышите четкий и мощный звук, исходящий из колонок – поймёте что схема того стоит.

↑ Выводы

В заключение сделаю вывод, что не всё китайское плохо и не всё голимые подделки. Даже если мне попались микросхемы неоригинальные (а лично я в этом уверен, но доказать не могу и не хочу), то работают они подобно настоящим. Часто начинающие любители жалуются на малую мощность, но дело может быть совсем не в этом, а в недостаточном уровне сигнала от источника. У рассмотренных микросхем усиление равно 26 дБ т. е. 20 раз, а у TDA7297 оно равно 33 дБ т. е. 44 раза. Разница существенная!

При одинаковом входном сигнале не вызывающем ограничения, мощность излучемая динамиками, будет у TDA7297 в 4 раза выше! Однако максимальная неискаженная мощность (при достаточном входном сигнале) будет выше у TDA7379. При нагрузке 8 Ом предпочтительнее TDA7297, а при 4 Ом — TDA7379. Забавно, что стоимость этих и более мощных микросхем, одинакова — «всё за доллар».

Я считаю, что эти микросхемы имеют свою нишу, в которой их использование полностью оправдано. Для окончательного закрытия темы автомобильных микросхем осталось описать семейство TDA7560.