Audio pojačalo od 40 W pomoću tda2040 i para tranzistora

Pojačalo snage je dio zvučne elektronike. Dizajniran je tako da maksimizira veličinu snage 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 ćemo uputstvu izraditi pojačalo od 40 W pomoću TDA2040 IC pojačala i dva snažna tranzistora s 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 40 W

U našim prethodnim tutorijalima napravili smo pojačalo od 10 W pomoću optičkog pojačala i tranzistora snage, također konstruirali pojačalo od 25 W pomoću TDA2040. Ali za ovaj ćemo vodič izraditi pojačalo snage 40 W koji će pokretati zvučnik impedancije od 4 Ohma. Upotrijebit ćemo isti TDA2040 koji je korišten u pojačivaču snage 25 W, ali da bismo dobili izlaznu snagu od 40 W, upotrijebit ćemo dodatne tranzistore snage.

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 grafikon, možemo postići više od 26 W izlazne snage ako koristimo podijeljeno napajanje s više od 15 V izlaza.

Kao što smo već vidjeli da je moguće postići kontinuiranu snagu od 25 W kroz TDA2040. Ali želimo napraviti pojačalo snage 40 W. Dakle, ovih dodatnih 15 vata, trebamo dodati dva tranzistora snage NPN i PNP kako bismo osigurali dodatno pojačanje i izlaznu snagu preko zvučnika od 4 oma.

Da bismo postigli ovo dodatno pojačanje snage, koristili smo parni tranzistor snage BD712 i BD711 snage. Oba su tranzistora dostupna u paketu TO-220C.

Dijagram pin out BD711 i BD712 je

Za savršen rad bez ugroženog THD-a potrebno nam je napajanje od 36 V da bismo postigli izlaznu snagu od 40 W. Iako se ovaj krug može napajati pomoću 15V do 40VDC.

Potrebne komponente

Za konstrukciju sklopa potrebne su nam sljedeće komponente -

1. Vero ploča (može se koristiti točkice ili spojevi bilo koga)
2. Lemilica
3. Žica za lemljenje
4. Alat za skidanje oštrice i žice
5. Žice
6. Aluminijski hladnjak KS-58
7. 36V Jedno napajanje
8. Zvučnik od 40 vata od 4 ohma
9. 4 kom otpornici 1,5R otpornici 1/2 W (vati)
10. 4pcs 100k Otpornik 1/4 ^th Watt
11. Otpornik 12k
12. 1R otpornik snage 2 W
13. 470nF kondenzator
14. Kondenzator od 100uF
15. TDA2040
16. 1N4148 Dioda dva kom
17. Kondenzator 220nF
18. 2200uF kondenzator
19. Kondenzator od 4,7uF
20. BD711 i BD712 Tranzistorski par.

Kružni dijagram i objašnjenje

Shema je 40-vatno audio pojačalo prilično jednostavno; TDA2040 pojačava signal i daje 25 W RMS snage. Dodatno pojačanje snage vrši se pomoću parova tranzistora BD711 i BD712. Ulazni kondenzator 470nF je kondenzator za blokiranje istosmjerne struje koji će dopustiti samo prolaz izmjeničnog signala. Jedna glavna stvar je pojedinačni napon napajanja. Kako se pojačalo napaja jednim napajanjem, ulazni signal treba podići iznad nekoliko volti kako bi pojačalo moglo pojačati signal u pozitivnom i negativnom piku. Otpornici R6, R9 i R7, R8 pružaju prednapon napajanju tranzistora snage i pojačala snage. R10 i C5 su prigušivački ili RC stezni krug za zaštitu pojačala od velikog induktivnog opterećenja zvučnika.

Ispitivanje kruga pojačala od 40 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.

Krug napajamo pomoću 36VDC i ulazni sinusoidni signal je osiguran. Osciloskop je povezan preko izlaza pod opterećenjem od 4 oma na kanalu A (žuta) i ulazni signal povezan preko kanala B (plava).

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 izračun snage pojačala -

Snaga pojačala = V ² / R

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

Osigurali smo vrlo niskofrekventni sinusoidni signal 200Hz. Kao i na niskim frekvencijama, pojačalo će isporučiti više struje na teret, a multimetar će moći ispravno detektirati izmjenični napon.

Multimetar je pokazivao + 12,5V izmjenične struje. Dakle, prema formuli, izlaz pojačala snage pri opterećenju od 4 Ohma je

Snaga pojačalo = 12,5 ² /4 pojačalo Snaga = 39.06 (40W otprilike)

Stvari koje treba zapamtiti prilikom konstrukcije pojačala od 40 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.

1. Neka tragovi zvučnog signala budu što kraći kako bi se smanjilo neželjeno sprezanje šuma.
2. Moćni tranzistori moraju biti povezani odgovarajućim hladnjacima. Može se koristiti hladnjak serije KS-58.
3. Nemojte koristiti niti jedan veliki hladnjak i popravite TDA2040, BD711 i BD712. U suprotnom upotrijebite zasebne hladnjake za odvojene komponente, bit će uvjeta kratkog spoja.
4. Pazite na snagu zvučnika, jer u suprotnom zvučnik može izgorjeti i oštetiti se.
5. Ne uklanjajte stezaljku ili krug snubera, to je izuzetno važno za sigurnost tranzistora snage i pojačala snage.
6. Nemojte primijeniti veliki pojačani signal u pojačalo, THD će se povećati.