Sklop audio pojačala od 25 W pomoću tda2040

Pojačala su okosnica analogne elektronike. Koriste se u velikoj mjeri u području elektroničke industrije. Pojačala se koriste gotovo u svim aplikacijama povezanim sa zvukom.

Pojačalo snage je dio audio elektronike. Dizajniran je tako da maksimizira veličinu snage f datog ulaznog signala. U zvučnoj elektronici operativno pojačalo povećava napon signala, ali nije u stanju pružiti struju koja je potrebna za pogon tereta. U ovom uputstvu izradit ćemo pojačalo od 25 W pomoću TDA2040 IC pojačala s priključenim zvučnikom impedancije od 4 Ohma.

Konstrukcijska topologija pojačala

U lančanom sustavu pojačala, pojačalo snage koristi se u posljednjem ili posljednjem stupnju prije opterećenja. Općenito, sustav pojačala zvuka koristi donju topologiju prikazanu u blok dijagramu

Kao što možete vidjeti na gornjem blok dijagramu, pojačalo snage je posljednja faza koja je izravno povezana s opterećenjem. Općenito, prije pojačala za napajanje, signal se ispravlja pomoću pojačala prednapojačala i napona. Također, u nekim slučajevima, gdje je potrebna kontrola tona, sklop za kontrolu tona dodaje se prije pojačala snage.

Znajte svoj teret

U slučaju audio pojačala, opterećenje i nosivost pojačala su važan aspekt u konstrukciji. Veliki teret za pojačalo snage je glasan zvučnik. Izlaz pojačala snage ovisi o impedanciji opterećenja, tako da spajanje nepravilnog opterećenja može ugroziti učinkovitost pojačala snage, kao i stabilnost.

Glasni zvučnik ogromno je opterećenje koje djeluje kao induktivno i otporno opterećenje. Pojačalo snage isporučuje izmjenični izlaz, zbog čega je impedancija zvučnika presudan faktor za pravilan prijenos snage.

Impedancija je efektivni otpor elektroničkog kruga ili komponente za izmjeničnu struju koji proizlazi iz kombiniranih učinaka povezanih s omskim otporom i reaktancijom.

U Audio elektronici su dostupne različite vrste zvučnika u različitim snagama s različitom impedancijom. Impedancija zvučnika može se najbolje razumjeti korištenjem odnosa između protoka vode unutar cijevi. Zamislite samo zvučnik kao cijev za vodu, a voda koja prolazi kroz cijev predstavlja izmjenični zvučni signal. Ako je cijev postala promjera većeg, voda će lako teći kroz cijev, količina vode će biti veća, a ako smanjimo promjer, manje će vode teći kroz cijev, pa će količina vode biti niži. Promjer je učinak stvoren omskim otporom i reaktancijom. Ako cijev dobije veći promjer, impedancija će biti mala,tako da zvučnik može dobiti više snage, a pojačalo pruža više scenarija prijenosa snage, a ako impedancija postane velika, pojačalo će pružati manje snage zvučniku.

Postoje različiti izbori, kao i različiti segmenti zvučnika koji su dostupni na tržištu, uglavnom s 4 ohma, 8 ohma, 16 ohma i 32 ohma, od kojih su zvučnici od 4 i 8 ohma široko dostupni po povoljnim cijenama. Također, moramo shvatiti da je pojačalo snage 5 W, 6 W ili 10 W ili više čak i RMS (Root Mean Square) snaga, koju pojačalo isporučuje na određeno opterećenje u kontinuiranom radu.

Dakle, moramo biti oprezni oko ocjene zvučnika, ocjene pojačala, učinkovitosti zvučnika i impedancije.

Izgradnja jednostavnog pojačala od 25 W

U našim prethodnim tutorijalima napravili smo pojačalo od 10 W pomoću Op-pojačala i tranzistora snage. Ali za ovaj ćemo vodič izraditi pojačalo snage 25 W koje će pogoniti zvučnik impedancije od 4 Ohma. Za to ćemo koristiti specifično IC pojačalo snage. Odabrali smo IC pojačalo snage TDA2040.

Na gornjoj je slici prikazan TDA2040. Dostupan je u većini generičkih internetskih trgovina kao i na eBayu. Paket se naziva ' Pentawatt ' paket s 5 izlaznih pinova. Dijagram pinouta prilično je jednostavan i dostupan je u tablici podataka,

Kartica je spojena na pin 3 ili –Vs (negativni izvor napajanja). Da ne spominjem, hladnjak povezan s karticom također ima istu vezu.

Ako provjerimo tablicu podataka, također možemo vidjeti značajke ovog IC pojačala snage

Značajke IC-a su prilično dobre. Pruža zaštitu od kratkog spoja na masu. Također, toplinska zaštita pružit će dodatne sigurnosne značajke zbog stanja preopterećenja. Kao što vidimo, TDA2040 je sposoban pružiti izlaz od 25 W na opterećenje od 4 Ohma ako je priključeno podijeljeno napajanje s izlazom +/- 17V. U tom će slučaju THD (Total Harmonic Distortion) iznositi 0,5%. U istoj konfiguraciji, ako dobijemo izlaznu snagu od 30 W, THD će postati 10%.

Također, u tablici podataka nalazi se još jedan graf koji pruža vezu između napona napajanja i izlazne snage.

Ako vidimo graf, možemo postići više od 26 W izlazne snage ako koristimo podijeljeno napajanje s više od 15 V izlaza. Dakle, učinimo da pojačalo snage radi sa zvučnikom impedancije od 4 ohma pri 25W, bez ugrožavanja THD-a.

Potrebne komponente

Za konstrukciju sklopa potrebne su nam sljedeće komponente -

Vero ploča (može se koristiti točkice ili spojevi bilo koga)
Lemilica
Žica za lemljenje
Alat za skidanje oštrice i žice
Žice
Aluminijski hladnjak
Napajanje od željeznice do željeznice sa naponom od 17V GND -17V
Zvučnik od 4 ohma od 25 W
4.7R otpornik 1/2 vata
Otpornik 680R 1/4 ^th Watt
Otpornik 22k
10k otpornik
Kondenzator 100nF /.1uF 4kom
Kondenzator od 22uF
TDA2040

Dijagram i objašnjenje audio pojačala od 25 W

Shema audio pojačala od 25 vata prilično je jednostavna; TDA2040 pojačava signal i daje 25 W RMS snage na zvučnik od 4 oma. C4 i C5 koriste se kao kondenzator filtra za odvajanje. C1 i R1 djeluju kao filtar. R2, R3 i C2 pružaju potrebne povratne informacije pojačalu snage. R4 i C3 su prigušivački krug za stezanje povratnih informacija od induktivnog opterećenja (glasni zvučnik).

Ispitivanje kruga pojačala od 25 W

Koristili smo proteusove alate za simulaciju kako bismo provjerili izlaz kruga; izmjerili smo izlaz u virtualnom osciloskopu. Možete pogledati dolje prikazani kompletni demonstracijski video

Strujni krug napajamo pomoću +/- 17V i ulazni sinusni signal je osiguran. Osciloskop je povezan preko izlaza s opterećenjem od 4 oma na kanalu A (žuta), a ulazni signal preko kanala B (plavi).

Izlaznu razliku između ulaznog signala i pojačanog izlaza možemo vidjeti u videu: -

Također smo provjerili izlaznu snagu, Pojačala snaga jako ovisi o više stvari, kao što je prethodno spomenuto. Jako ovisi o impedanciji zvučnika, učinkovitosti zvučnika, učinkovitosti pojačala, topologijama konstrukcije, ukupnim harmonijskim izobličenjima itd. Nismo mogli razmotriti ili izračunati sve moguće čimbenike koji stvaraju ovisnosti o snazi pojačala. Krug stvarnog života razlikuje se od simulacije jer je potrebno uzeti u obzir mnoge čimbenike tijekom provjere ili testiranja rezultata.

Proračun snage pojačala

Koristili smo jednostavnu formulu za izračunavanje snage pojačala -

Snaga pojačala = V ² / R

Preko izlaza smo spojili AC-multimetar. Izmjenični napon prikazan u multimetru je vršni do naponski izmjenični napon.

Dali smo vrlo niskofrekventni sinusoidni signal od nekoliko 25-50Hz. Kao i na niskim frekvencijama, pojačalo će isporučiti više struje na teret, a multimetar će moći ispravno detektirati izmjenični napon.

Multimetar je pokazivao + 10,1V izmjenične struje. Dakle, prema formuli, izlaz pojačala snage pri opterećenju od 4 Ohma je

Snaga pojačalo = 10,1 ² /4 pojačalo Snaga = 25.50 (25W otprilike)

Stvari koje treba zapamtiti prilikom konstrukcije pojačala od 25 W

Prilikom izrade sklopa, pojačalo snage TDA2040 mora biti pravilno povezano s hladnjakom. Veći hladnjak daje bolji rezultat. Također, za bolji rezultat dobro je koristiti kondenzatore tipa ocjenjivane zvukom.

Uvijek je dobar izbor koristiti PCB za aplikaciju povezanu sa zvukom. Najbolji način za izradu PCB-a je pozivanje na smjernice proizvođača IC-a. U tehničkom listu TDA2040 nalazi se referentni dizajn PCB-a.

Na gornjoj je slici prikazan uzorak sklopa s rasporedom PCB-a. Bolje se držati referentnog izgleda, a on je u omjeru 1: 1. Smanjit će spregu šuma na izlazu.

Također, pokušajte upotrijebiti 4 ohma zvučnika veće učinkovitosti s odgovarajućom snagom za pogon s ovim pojačalom snage.