Jednostavno pojačalo od 2x32 vata s tda2050

Ako razmišljate o izgradnji jednostavnog, jeftinog i umjereno kruga pojačala snage koji u zvučnik može isporučiti do 50 W maksimalne efektivne snage, tada ste na pravom mjestu. U ovom ćemo članku koristiti najpopularniju TDA2050 IC za projektiranje, demonstraciju, izradu i testiranje IC kako bismo postigli gore navedene zahtjeve. Dakle, bez daljnjega, krenimo.

Također, provjerite naše ostale krugove audio pojačala gdje smo izgradili krug audio pojačala snage 25w, 40w, 100w koristeći op-pojačala, MOSFET-ove i IC poput IC TDA2030, TDA2040.

Prije nego što počnemo

Prije nego što započnete s izradom ovog audio pojačala snage 32 + 32 W, trebali biste znati koliko snage vaše pojačalo može isporučiti. Također, morate uzeti u obzir impedansu opterećenja zvučnika, niskotonca ili bilo čega drugog što gradite svoje pojačalo. Za više informacija razmislite o čitanju podatkovne tablice.

Prolazeći kroz tablicu podataka, otkrio sam da TDA2050 može izlaziti 28 W u zvučnike od 4Ω s 0,5% izobličenja na napajanju od 22V. A napajat ću 20-vatni niskotonac s impedancijom od 4Ω, što TDA2050 IC čini savršenim izborom.

Odabir transformatora

Uzorak kruga na tablici podataka za TDA2050 kaže da se IC može napajati iz jednog ili podijeljenog napajanja. I u ovom će se projektu za napajanje kruga koristiti napajanje s dvostrukim polaritetom.

Cilj je ovdje pronaći odgovarajući transformator, koji može isporučiti dovoljan napon i struju za pravilno pokretanje pojačala.

Ako uzmemo u obzir transformator 12-0-12, on će izlaziti 12-0-12V izmjeničnog napona ako je ulazni napon napajanja 230V. Ali kako mrežni ulaz uvijek odmiče, tako će i izlaz odlaziti. Imajući tu činjenicu na umu, sada možemo izračunati napon napajanja pojačala.

Transformator nam daje izmjenični napon i ako ga pretvorimo u istosmjerni napon dobit ćemo-

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

Uz to se može jasno reći da transformator može isporučiti 16,97VDC kad je ulaz 230V AC

Ako uzmemo u obzir pomak napona od 15%, možemo vidjeti da maksimalni napon postaje

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

Što je dobro unutar maksimalnog raspona napona napajanja TDA2050 IC.

Potrebna snaga za krug pojačala TDA2050

Odredimo sada koliko će snage potrošiti pojačalo.

Ako uzmemo u obzir snagu mog woofera, ona iznosi 20 W, pa će stereo pojačalo trošiti 20 + 20 = 40 W.

Također, moramo uzeti u obzir gubitke snage i struju mirovanja pojačala. Općenito, ne kalkuliram sve ove parametre jer mi je to dugotrajno. Dakle, kao osnovno pravilo, pronalazim ukupnu utrošenu snagu i množim je s faktorom 1,3 da bih saznao izlaznu snagu.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 vata

Dakle, za napajanje kruga pojačala upotrijebit ću transformator 12 - 0 - 12, snage 6 ampera, to je malo pretjerano. Ali trenutno sa sobom nemam nijedan drugi transformator, pa ću ga koristiti.

Toplinski zahtjevi

Sada, kada je potreban zahtjev za snagom za ovo Hifi audio pojačalo, daleko od puta. Usmjerimo svoj fokus na otkrivanje toplinskih zahtjeva.

Za ovu sam izradu odabrao aluminijski hladnjak ekstruzijskog tipa. Aluminij je dobro poznata tvar za hladnjak jer je relativno jeftin i pokazuje dobre toplinske performanse.

Da bismo potvrdili da maksimalna temperatura spoja TDA2050 IC ne prelazi maksimalnu temperaturu spoja, možemo se poslužiti popularnim toplinskim jednadžbama koje možete pronaći na ovoj poveznici na Wikipediji.

Koristimo opći princip da pad temperature ΔT preko zadanog apsolutnog toplinskog otpora R _Ø s danim protokom topline Q kroz njega jest.

Δ T = Q * R _Ø

Ovdje je Q protok topline kroz hladnjak koji se može zapisati kao

Q = Δ T / R _Ø

Ovdje je ΔT maksimalni pad temperature od spoja do okoline

R _Ø je apsolutni toplinski otpor.

Q je snaga koju odvodi uređaj ili protok topline.

Sada radi izračuna, formula se može pojednostaviti i preurediti u

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

Preuređivanje formule

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

Ovdje, T _Jmax je maksimalna temperatura spoja uređaja

T _amb je temperatura okolišnog zraka

T _Hs je temperatura na koju je pričvršćen hladnjak

R _ØJC je apsolutni toplinski otpor uređaja od spoja do kućišta

R _ØB je tipična vrijednost za elastomernu podlogu za prijenos topline za paket TO-220

R _ØHA tipična vrijednost za hladnjak za paket TO-220

Sad stavimo stvarne vrijednosti iz podatkovnog lista TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (tipično za silicijski uređaj)

T _amb = 29 ° C (sobna temperatura)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (za tipično pakiranje TO-220)

R _ØB = 0,1 ° C / W (tipična vrijednost za elastomernu pločicu za prijenos topline za paket TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (tipična vrijednost za hladnjak za paket TO-220)

Dakle, konačni rezultat postaje

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

To znači da moramo odvesti 17,17 vata ili više kako bismo spriječili da se uređaj pregrije i ošteti.

Izračunavanje vrijednosti komponenata za krug pojačala TDA2050

Postavljanje dobitka

Postavljanje pojačanja za pojačalo najvažniji je korak izrade, jer postavka niskog pojačanja možda neće pružiti dovoljno snage. A postavka visokog pojačanja zasigurno će iskriviti pojačani izlazni signal kruga. Prema svom iskustvu mogu reći da je postavka pojačanja od 30 do 35 dB dobra za reprodukciju zvuka putem pametnog telefona ili USB audio kompleta.

Primjer sklopa u tehničkoj tablici preporučuje postavku pojačanja od 32 db, a ja ću je ostaviti takvom kakva jest.

Pojačanje Op-pojačala može se izračunati prema sljedećoj formuli

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

Što sasvim dobro ide za ovo pojačalo

Napomena: Za postavljanje pojačala moraju se koristiti otpornici od 1% ili 0,5%, inače će stereo kanali stvarati različite izlaze

Postavljanje ulaznog filtra za pojačalo

Kondenzator C1 djeluje kao kondenzator koji blokira istosmjernu struju i tako smanjuje buku.

Kondenzator C1 i otpornik R7 stvaraju RC visokopropusni filtar, koji određuje donji kraj širine pojasa.

Granična frekvencija pojačala može se pronaći pomoću dolje prikazane formule.

FC = 1 / (2πRC)

Gdje su R i C vrijednosti komponenata.

Da bismo pronašli vrijednosti C, moramo preurediti jednadžbu u:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Napomena: Preporučuje se upotreba uljnih kondenzatora s metalnim filmom za najbolje audio performanse.

Postavljanje propusnosti u petlji povratnih informacija

Kondenzator u povratnoj petlji pomaže u stvaranju niskopropusnog filtra, što pomaže pojačati basovni odziv pojačala. Što je vrijednost C15 manja, bas će biti mekši. A veća vrijednost za C15 dat će vam snažniji bas.

Postavljanje izlaznog filtra

Izlazni filtar ili poznatiji kao Zobel mreža sprječava oscilacije generirane iz zavojnice i žica zvučnika. Također odbija radio smetnje koje hvata dugačka žica od zvučnika do pojačala; također ih sprječava da uđu u povratnu petlju.

Granična frekvencija mreže Zobel može se izračunati prema sljedećoj jednostavnoj formuli

Liste podataka daju vrijednosti za R i C, što je R6 = 2,2R i C15 = 0,1uF Ako vrijednosti stavimo u formulu i izračunamo, dobit ćemo graničnu frekvenciju

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

723 kHz je iznad opsega ljudskog sluha od 20 kHz, tako da neće utjecati na izlazni frekvencijski odziv, a spriječit će i žičani šum i oscilacije.

Napajanje

Za napajanje pojačala potrebno je napajanje dvostrukog polariteta s odgovarajućim kondenzatorima za odvajanje, a shema je prikazana u nastavku.

Komponente potrebne

• TDA2050 IC - 2
• 100k varijabilni lonac - 1
• Vijčana stezaljka 5mmx2 - 2
• Vijčana stezaljka 5mmx3 - 1
• Kondenzator 0,1µF - 6
• Otpornik od 22 k oma - 4
• Otpornik od 2,2 Ohma - 2
• Otpornik od 1 k Ohma - 2
• Kondenzator 47µF - 2
• Kondenzator 220µF - 2
• Kondenzator od 2,2µF - 2
• 3,5 mm priključak za slušalice - 1
• Obložena ploča 50x 50mm - 1
• Hladnjak - 1
• 6Amp dioda - 4
• Kondenzator 2200µF - 2

Shema

Dijagram sklopa za pojačalo TDA2050 dat je u nastavku:

Izgradnja kruga

Za demonstraciju ovog pojačala snage 32 W, sklop je izveden na ručno izrađenoj PCB uz pomoć shematskih i dizajnerskih datoteka PCB-a. Imajte na umu da ako na izlaz pojačala povezujemo veliko opterećenje, kroz tragove PCB-a protječe ogromna količina struje i postoji vjerojatnost da će tragovi izgorjeti. Dakle, kako bih spriječio izgaranje tragova PCB-a, uključio sam neke kratkospojnike koji pomažu povećati trenutni protok.

Ispitivanje kruga pojačala TDA2050

Za ispitivanje sklopa korišten je sljedeći aparat.

1. Transformator koji ima slavinu 13-0-13
2. Zvučnik od 4Ω 20W kao opterećenje
3. Meco 108B + TRMS Multimetar kao temperaturni senzor
4. I moj Samsung telefon kao izvor zvuka

Kao što vidite gore, senzor temperature multimetra montirao sam izravno na hladnjak IC-a kako bih izmjerio temperaturu IC-a za vrijeme ispitivanja.

Također, možete vidjeti da je sobna temperatura bila 31 ° C u vrijeme ispitivanja. U ovom trenutku pojačalo je bilo isključeno, a multimetar je samo pokazivao sobnu temperaturu. U vrijeme testiranja dodao sam malo soli u niskotonski zvučnik kako bih vam pokazao bas, jer će u ovom krugu bas biti nizak, jer nisam koristio krug za upravljanje tonom za pojačavanje basa. To ću učiniti u sljedećem članku.

Iz gornje slike možete vidjeti da su rezultati bili više-manje sjajni, a temperatura IC tijekom testiranja nije prelazila 50 ° C.

Daljnje poboljšanje

Sklop se može dalje modificirati kako bi se poboljšale njegove performanse kao što možemo dodati dodatni filtar kako bi se odbacile visokofrekventne buke. Veličina hladnjaka mora biti veća kako bi se postiglo stanje punog opterećenja od 32 W. Ali to je tema drugog projekta koji usput dolazi uskoro.

Nadam se da vam se svidio ovaj članak i da ste iz njega naučili nešto novo. Ako sumnjate, možete pitati u komentarima ispod ili možete koristiti naše forume za detaljnu raspravu.

Provjerite i ostale naše krugove audio pojačala.