Усилитель мощности низкой частоты класса Hi-Fi, выполненный по мостовой схеме с применением двух интегральным микросхем TDA7294. Позволяет получить на выходе до 170 Ватт мощност, отлично подойдет для сабвуфера.
Технические характеристики
- Выходная мощность на нагрузке 8 Ом и питании ±25V - 150 W;
- Выходная мощность на нагрузке 16 Ом и питании ±35V - 170 W.
Принципиальная схема
В усилителе предусмотрена защита выходного каскада от короткого замыкания, термозащита (переключение на пониженную мощность в случае перегрева, возникающего при больших нагрузках), защита от бросков напряжения, режим отключения (Standby), режим включения/отключения входного сигнала (Mute), а также защита от «щелчка» при включении/выключении. Все это уже реализовано в интегральных микросхемах TDA7294.
Рис. 1. Мостовая схема включения двух микросхем TDA7294 - мощный мостовой усилитель НЧ.
Детали и печатная плата
Рис. 2. Печатная плата для мостового варианта включения микросхем TDA7294.
Рис. 3. Расположение компонентов для мостового варианта включения микросхем TDA7294.
Для питания такого усилителя мощности необходим источник питания с трансформатором мощностью не менее 250-300 Ватт. В схеме выпрямителя желательно установить электролитические конденсаторы по 10000мкФ и более на каждое плечо.
Мостовая схема включения из даташита
Рис. 4. Мостовая схема включения двух микросхем TDA7294 (из даташита).
В мостовом режиме работы, сопротивление нагрузки должно быть не менее 8 Ом, иначе микросхемы сгорят от перегрузки по току!
Печатная плата
Универсальная печатная плата для двухканального и мостового вариантов усилителя мощности.
Мостовая схема включения УМЗЧ - это два одинаковых канала, в одном из которых вход сигнала подключен на землю, а вход обратной связи (ножка 2) подключен через резистор 22К к выходу второго канала.
Также 10-е ножки микросхем (Mute) и 9-е ножки (Stand-By) нужно подключить к схеме управления режимами, собранной на резисторах и конденсаторах (рисунок 6).
Рис. 5. Печатная плата для усилителя мощности на микросхемах TDA7294.
В платах есть небольшие отклонения (в лучшую сторону) от схемы из даташита:
- На входах микросхем (ножка 3) установлены конденсаторы на 4мкФ, а не 0,56мкФ;
- Между резистором 680 Ом (что идет к ножке 2) и землей подключен конденсатор 470мкФ;
- Конденсаторы между ножками 6 и 14 - 470мкФ, а не 22мкФ;
- По питанию вместо конденсаторов 0,22мкФ предложено установить 680нФ (0,68мкФ);
В мостовом включении выводы 10 и 9 соединяются вместе соответственно и подключаются к схеме управления режимами.
Рис. 6. Простая схема управления режимами Standby-Mute для микросхем TDA7294.
Чтобы включить микросхемы (вывести из тихого и энергосберегающего режимов), контакты "VM" и "VSTBY" достаточно подключить к положительному выводу питания +Vs.
Эта печатная плата является универсальной, ее можно использовать как для двухканального, так и для мостового режимов работы усилителя на микросхемах TDA7294. Здесь очень хорошо выполнена разводка земли (GND), что улучшит надежность и помехоустойчивость УМЗЧ.
Литература:
- Даташит на микросхему TDA7294 - Скачать (7-Zip архив, 1,2МБ).
- FAQ по TDA7294 - cxem.net/sound/amps/amp129.php
Полный УНЧ 2х70 Ватт на TDA7294.
При сборке усилителя на микросхемах, TDA7294 является не плохим выбором. Ну, впрочем не будем останавливаться на технических характеристиках, их вы можете посмотреть в PDF файле TDA7294_datasheet, находящегося в папке для скачивания материала для сборки этого УНЧ. Как вы уже поняли из заголовка статьи, это схема полного усилителя, которая содержит в себе блок питания, каскады предварительного усиления сигнала с трех-полосным регулятором тембра, реализованные на двух распространенных операционных усилителях 4558, два канала оконечных каскадов, а также узел защиты. Принципиальная схема показана ниже:
При напряжении питания ±35 Вольт на нагрузку 8 Ом получите 70 Ватт мощности.
Исходники печатной платы следующие:
Печатная плата LAY6 формата:
Расположение элементов на плате усилителя:
Фото-вид LAY формата платы:
На плате имеется разъем J5 для подключения термодатчика (Bimetal Thermostat), обозначен он B60-70. В нормальном режиме его контакты разомкнуты, при нагревании до 60°С контакты замыкаются, реле отключает нагрузку. В принципе можно применить и термо-датчики с нормально замкнутыми контактами, расчитанными на срабатывание при 60...70°С, только включить его нужно в разрыв эмиттера транзистора Q6 и общего провода, при этом разъем J5 не используется. Если вы не собираетесь использовать данную функцию – оставьте разъем J5 пустым.
Операционные усилители установлены в панельки. Реле на напряжение срабатывания 12 Вольт с двумя группами переключающихся контактов, контакты должны выдерживать 5 Ампер.
Печатная плата предохранителей LAY6 формата:
Фото-вид LAY формата платы предохранителей:
Разъем питания узла защиты находится на плате чуть выше разъема J5. Просто сделайте перемычу двумя проводами между этим разъемом и основным разъемом питания как показано на снимке ниже:
Внешние соединения:
Дополнительная информация:
4Ом – 2х18В 50Гц
8Ом – 2х24В 50Гц
При питании 2х18В 50Гц:
Резисторы R1, R2 – 1 кОм 2Вт
Резистор RES – 150 Ом 2Вт
При питании 2х24В 50Гц:
Резисторы R1, R2 – 1,5 кОм 2Вт
Резистор RES – 300 Ом 2Вт
Операционный усилитель JRC4558 можно заменить на NE5532 или TL072.
Обращаем ваше внимание, со стороны проводников печатной платы между контактами катушки реле установлен диод LL4148 в SMD исполнении, можно припаять обычный 1N4148.
Возле регулятора громкисти на плате есть точка GND, она предназначена для заземления корпусов всех регуляторов. Этот отрезок голого медного провода хорошо видно на главной картинке новости.
Список элементов для повторения схемы усилителя на TDA7293 (TDA7294):
Конденсаторы электролитические:
10000mF/50V – 2 шт.
100mF/50-63V – 9 шт.
22mF – 5 шт.
10mF – 6 шт.
47mF – 2 шт.
2,2mF – 2 шт.
Конденсаторы пленочные:
1 mF – 8 шт.
100n – 8 шт.
6n8 – 2 шт.
4n7 – 2 шт.
22n – 2 шт.
47n – 2 шт.
100pF – 2 шт.
47pF – 4 шт.
Резисторы 0,25W:
220R – 1 шт.
680R – 2 шт.
1K – 6 шт.
1K5 – 2 шт.
3K9 – 4 шт.
10K – 10 шт.
20K – 2 шт.
22K – 8 шт.
30K – 2 шт.
47K – 4 шт.
220K – 3 шт.
Резисторы 0,5W:
Резисторы 2 Вт:
RES - 300R – 2 шт.
100R – 2 шт.
Диоды:
Стабилитроны 12V 1W – 2 шт.
1n4148 – 1 шт.
LL4148 – 1 шт.
1n4007 – 3 шт.
Мост 8...10A – 1 шт.
Переменные резисторы:
A50K – 1 шт.
B50K – 3 шт.
Микросхемы:
NE5532 – 2 шт.
TDA7293 (TDA7294) – 2 шт.
Разъемы:
3х – 1 шт.
2х – 2 шт.
Реле – 1 шт.
Транзисторы:
BC547 – 5 шт.
LM7812 – 1 шт.
Скачать принципиальную схему усилителя на TDA7294, TDA7294_datasheet, печатные платы формата LAY6 вы можете одним файлом с нашего сайта. Размер архива – 4 Mb.
Автор статьи: Новик П.Е.
Введение
Конструирование усилителя всегда было задачей не простой. К счастью, в последнее время, появилось много интегрированных решений, облегчающий жизнь конструкторам-любителям. Я тоже не стал себе усложнять задачу и выбрал наиболее простой, качественный, с малым количеством деталей, не требующий настройки и стабильно работающий усилитель на микросхеме TDA7294 от SGS-THOMSON MICROELECTRONICS. В последнее время в интернете распространились претензии к этой микросхеме, которые выражались примерно в следующем: "самопроизвольно возбуждается, при неправильной разводке; горит, по любому поводу, и т.д.". Ничего подобного. Спалить её можно только неправильным включением или замыканием, а случаев возбуждения не было замечено ни разу, и не только у меня. Кроме того, у неё есть внутренняя защита от короткого замыкания в нагрузке и защита от перегрева. Также в ней реализованы функция приглушения (используется для предотвращения щелчков при включении) и функция режима ожидания (когда нет сигнала). Эта ИМС представляет собой УНЧ класса АВ. Одной из основных особенностей этой микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления. К ее достоинствам относятся большая выходная мощность (до 100 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом), возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений, высокие технические характеристики (малые искажения, низкий уровень шума, широкий диапазон рабочих частот и т.д.), минимум необходимых внешних компонентов и небольшая стоимость
Основные характеристики TDA7294:
Параметр |
Условия |
Минимум |
Типовое | Максимум | Единицы |
| Напряжение питания | ±10 | ±40 | В | ||
| Диапазон воспроизводимых частот | сигнал 3db Выходная мощность 1Вт |
20-20000 | Гц | ||
| Долговременная выходная мощность (RMS) | коэф-т гармоник 0,5%: Uп = ± 35 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 31 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом |
60 60 60 |
70 70 70 |
Вт | |
| Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек. | коэф-т гармоник 10%: Uп = ± 38 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 33 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 29 В, Rн = 4 Ом |
100 100 100 |
Вт | ||
| Общие гармонические искажения | Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц |
0,005 |
0,1 |
% | |
| Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом: Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц |
0,01 |
% | |||
| Температура срабатывания защиты | 145 | 0 C | |||
| Ток в режиме покоя | 20 | 30 | 60 | мА | |
| Входное сопротивление | 100 | кОм | |||
| Коэффициент усиления по напряжению | 24 | 30 | 40 | дБ | |
| Пиковое значение выходного тока | 10 | А | |||
| Рабочий диапазон температур | 0 | 70 | 0 C | ||
| Термосопротивление корпуса | 1,5 | 0 C/Вт | |||
(PDF формат).
Схем включения этой микросхемы достаточно много, рассмотрю самую простую:
Типовая схема включения:
Перечень элементов:
| Позиция | Наименование | Тип | Количество |
| С1 | 0,47 мкФ | К73-17 | 1 |
| С2, С4, С5, С10 | 22 мкФ х 50 B | К50-35 | 4 |
| С3 | 100 пФ | 1 | |
| C6, С7 | 220 мкФ х 50 B | К50-35 | 2 |
| C8, С9 | 0,1 мкФ | К73-17 | 2 |
| DA1 | TDA7294 | 1 | |
| R1 | 680 Ом | МЛТ-0,25 | 1 |
| R2…R4 | 22 кОм | МЛТ-0,25 | 3 |
| R5 | 10 кОм | МЛТ-0,25 | 1 |
| R6 | 47 кОм | МЛТ-0,25 | 1 |
| R7 | 15 кОм | МЛТ-0,25 | 1 |
Микросхему необходимо установить на радиатор площадью >600 см 2 . Будьте внимательны, на корпусе микросхемы находится не общий, а минус питания! При установке микросхемы на радиатор лучше использовать термопасту. Желательно проложить между микросхемой и радиатором диэлектрик (слюду, например). В первый раз я не придал этому значения, подумал, а с какого такого перепугу я буду замыкать радиатор на корпус, но в процессе отладки конструкции, нечаянно упавший со стола пинцет замкнул как раз радиатор на корпус. Взрыв был классным! Микросхемы просто разнесло на куски! В общем отделался лёгким испугом и 10$ :). На плате с усилителем желательно также поставить на питание мощные электролиты 10000мк х 50в, дабы при пиках мощности провода от блока питания не давали провалы напряжения. Вообще, чем больше ёмкость конденсаторов на питании - тем лучше, как говорится "кашу маслом не испортишь". Конденсатор C3 можно убрать (или не ставить), я так и сделал. Как выяснилось, именно из-за него, при включении перед усилителем регулятора громкости (простого переменного резистора) получалась RC цепочка, которая при увеличении громкости косила высокие частоты, а вообще он нужен чтобы предотвращать возбуждение усилителя при подаче на вход ультразвука. Вместо C6, C7 я поставил на плате 10000мк х 50в, С8, С9 можно ставить любого близкого номинала - это фильтры питания, они могут стоять в блоке питания, а можно их припаять навесным монтажом, что я и сделал.
Плата:
Я лично не очень люблю использовать готовые платы, по одной простой причине - трудно найти точно такие же по размеру элементы. Но в усилителе разводка может сильно влиять на качество звука, поэтому Вам решать какую плату выбрать. Поскольку я собирал усилитель сразу на 5-6 каналов, соответственно плата сразу на 3 канала:
В векторном формате (Corel Draw 12)
Блок питания усилителя, фильтр НЧ и др.
Блок питания
Почему-то, блок питания усилителя вызывает много вопросов. На самом деле, как раз тут-то, всё достаточно просто. Трансформатор, диодный мост и конденсаторы - это основные элементы блока питания. Этого достаточно для сборки самого простого блока питания.
Для питания усилителя мощности стабилизация напряжения неважна, а важны ёмкости конденсаторов по питанию, чем больше - тем лучше. Важна также толщина проводов от блока питания до усилителя.
Мой блок питания реализован по следующеё схеме:
Питание +-15В предназначено для питания операционных усилителей в предварительных каскадах усилителя. Можно обойтись без дополнительных обмоток и диодных мостов, запитав модуль стабилизации от 40В, но стабилизатору придётся гасить очень большой перепад напряжения, что приведёт к значительному нагреву микросхем стабилизаторов. Микросхемы стабилизаторов 7805/7905 - импортные аналоги наших КРЕН.
Возможны вариации блоков А1 и А2:
Блок A1 - фильтр для подавления помех питания.
Блок А2 - блок стабилизированных напряжений +-15В. Первый альтернативный вариант - простой в реализации, для питания слаботочных источников, второй - качественный стабилизатор, но требует точного подбора комплектующих (резисторов), иначе получите перекос плеч "+" и "-", что даст потом перекос нуля на операционных усилителях.
Трансформатор
Трансформатор блока питания для стерео усилителя на 100Ват должен быть примерно 200Ват. Поскольку я делал усилитель на 5 каналов, мне понадобился трансформатор помощнее. Но мне не надо было выкачивать все 100Ват, да и все каналы не могут одновременно отбирать мощность. Мне попался на рынке трансформатор TESLA (ниже на фото) ват эдак на 250 - 4 обмотки проводом 1,5мм по 17В и 4 обмотки по 6,3В. Соединив их последовательно я получил нужные напряжения, правда пришлось немного отмотать две обмотки на 17В, дабы получить суммарное напряжение двух обмоток ~27-30В, поскольку обмотки были сверху - труда особого это не составило.
Отличная вещь - тороидальный трансформатор, такие используются для питания галогенок в светильниках, на рынках и магазинах их полно. Если конструктивно два таких трансформатора положить один на другой - излучение будет взаимно компенсироваться, что уменьшит наводки на элементы усилителя. Беда в том, что они имеют одну обмотку на 12В. У нас на радиорынке можно сделать такой трансформатор на заказ, но стоит это удовольствие будет прилично. В принципе, можно купить 2 трансформатора на 100-150Ват и перемотать вторичные обмотки, количество витков вторичной обмотки надо будет увеличить примерно в 2-2,4 раза.
Диоды / диодные мосты
Можно купить импортные диодные сборки с током 8-12А, это значительно упрощает конструкцию. Я использовал импульсные диоды КД 213, причём делал отдельно по мосту на каждое плечо, чтобы дать запас по току для диодов. При включении происходит заряд мощных конденсаторов, бросок тока при этом весьма существенен, при напряжении 40 В и емкости 10000 мкФ ток зарядки такого конденсатора составляет ~10 А, соответственно по двум плечам 20А. При этом трансформатор и выпрямительные диоды кратковременно работают в режиме короткого замыкания. Пробой диодов по току даст неприятные последствия. Диоды были установлены на радиаторы, но я не обнаружил нагрева самих диодов - радиаторы были холодные. Для устранения помех по питанию, рекомендуют параллельно каждому диоду в мосте, устанавливать конденсатор ~0,33мкф тип К73-17. Я правда, делать этого не стал. В цепи +-15В можно применить мосты типа КЦ405, на ток 1-2А.
Конструкция
Готовая конструкция.
Самое занудное занятие - корпус. В качестве корпуса я взял старый слим корпус от персонального компьютера. Пришлось его немного укоротить по глубине, хотя это было непросто. Считаю, что корпус получился удачным - блок питания находится в отдельном отсеке и можно ещё 3 канала усиления засунуть в корпус свободно.
После полевых испытаний, выяснилось, что нелишне поставить вентиляторы на обдув радиаторов, несмотря на то, что радиаторы имеют весьма внушительные размеры. Пришлось надырявить корпус снизу и сверху, для хорошей вентиляции. Вентиляторы подключены через 100Ом подстроечный резистор 1Вт на самые малые обороты (см. след рисунок).
Блок усилителя
Микросхемы стоят на слюде и термопасте, винты тоже надо изолировать. Радиаторы и плата прикручены к корпусу через диэлектрические стойки.
Входные цепи
Очень хотелось этого не делать, только в надежде, что это всё временно....
После навешивания этих кишек, в колонках появился небольшой гул, видимо с "землёй" чё то стало не так. Мечтаю о том дне, когда я выкину это всё из усилителя и буду использовать его только как усилитель мощности.
Плата сумматора, фильтра НЧ, фазовращателя
Блок регуляции
Результат
Сзади получилось красивей, хоть ты его разверни попой вперёд... :)
Стоимость конструкции.
| TDA 7294 | $25,00 |
| конденсаторы (мощные элетролиты) | $15,00 |
| конденсаторы (остальные) | $15,00 |
| разъемы | $8,00 |
| кнопка включения | $1,00 |
| диоды | $0,50 |
| трансформатор | $10,50 |
| радиаторы с кулерами | $40,00 |
| резисторы | $3,00 |
| переменные резисторы + ручки | $10,00 |
| галетник | $5,00 |
| корпус | $5,00 |
| операционные усилители | $4,00 |
| стабилизаторы напряжения | $2,00 |
| Всего | $144,00 |
Да, недешево что-то получилось. Скорее всего чего-то не учёл, просто покупалось, как всегда, всего гораздо больше, ведь пришлось ещё экспериментировать, да и сжёг я 2 микросхемы и взорвал один мощный электролит (всего этого я не учитывал). Это расчёт усилителя на 5 каналов. Как видно очень недёшево получились радиаторы, я использовал недорогие, но массивные кулера для процессоров, на то время (полтора года назад) они были очень хороши для охлаждения процессоров. Если учесть, что ресивер начального уровня можно купить за 240$, то можно и задуматься - а надо ли Вам это:), правда там стоит усилитель более низкого качества. Усилители такого класса стоят порядка 500$.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Аудио усилитель | TDA7294 | 1 | В блокнот | ||
| C1 | Конденсатор | 0.47 мкФ | 1 | К73-17 | В блокнот | |
| С2, С4, С5, С10 | 22 мкФ х 50 B | 4 | К50-35 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | В блокнот | ||
| C6, С7 | Электролитический конденсатор | 220 мкФ х 50 B | 2 | К50-35 | В блокнот | |
| C8, С9 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | К73-17 | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 680 Ом | 1 | МЛТ-0.25 | В блокнот | |
| R2-R4 | Резистор | 22 кОм | 3 | МЛТ-0.25 | В блокнот | |
| R5 | Резистор |
Схема усилителя на TDA2030 является самым простым и качественным усилителем, который может повторить даже школьник.
Описание микросхемы TDA2030A
В роли микросхемы усилителя в этой статье мы возьмем микросхему TDA2030A, которую можно купить абсолютно в любом радиомагазине по цене не дороже, чем буханка черного хлеба.
TDA2030А – это микросхема, которая исполняется Pentawatt (корпус с пятью выводами для мощных линейных интегральных схем). Используется в основном как усилитель низкой частоты (УНЧ) в классе усиления AB. Максимальное однополярного питания составляет 44 Вольта. Вряд ли вы найдете такое напряжение в своей домашней лаборатории. Поэтому, использование этой микросхемы вполне подойдет для ваших электронных безделушек без вреда спалить микросхему.
Также TDA2030A имеет большой выходной ток вплоть до пикового 3,5 Ампер и имеет низкие гармонические и перекрестные искажения. Это значит, что усилитель, собранный на этой микросхеме, будет иметь очень даже неплохое звучание. Кроме того, микросхема включает в себя защиту от и автоматически ограничивает рассеиваемую мощность. Также включена защита от перегрева, при которой микросхема автоматически отключается при высоком нагреве корпуса.
P.S. Так как в основном рынок захлестнули китайские TDAшки, не исключено, что эти защиты могут сработать не так, как надо, а могут не сработать вообще. Поэтому, не рекомендую проверять их на КЗ и на перегрев.
Самая простейшая схема усилителя на TDA2030A
Как вы видите, ничего сложного здесь нет. При сборке схемы не забывайте про электролитические , которые имеют полярность и максимальное напряжение. Как вы помните, оно не должно превышать +Uпит. +Uпит в этой схеме можно брать от 12 и до 44 Вольт.
Мощная схема усилителя на TDA2030A
Если есть желание, то можно собрать схему с парой комплементарных транзисторов, тем самым увеличив выходную мощность. Другими словами, ваш динамик будет орать еще громче, если он, конечно, будет рассчитан на такую мощность. Схема ничуть не сложнее, чем предыдущая:
Если не найдете зарубежные транзисторы BD907 и BD908, то их можно заменить на отечественные аналоги КТ819 и КТ818 соответственно.
Все выше предложенные схемы усиливают только один канал. Для усиления стереосигнала нам потребуется сделать еще один такой же усилитель. Также не забывайте про радиаторы, так как на высокой мощности микросхема сильно греется.
Заключение
Я уже давненько собирал эти схемы и убедился в их работоспособности. Хотя мне наступил медведь на ухо, но могу точно сказать, что по качеству звучания такие усилители нисколько не уступают каким-нибудь Hi-Fi навороченным усилителям. Вполне пойдет для какой-либо комнатушки, либо среднего размера гаража, чтобы потанцевать под любимые песни.
Все эти схемы вы можете найти также в даташите на микросхему. Даташит можете скачать по ссылке, либо без проблем найти в интернете.
Где купить усилитель
На Алиэкспрессе есть даже готовый упрощенный простой схемы усилителя
Его можете посмотреть по этой ссылке.
Если вообще не желаете заморачиваться по поводу пайки усилителей, то можно приобрести готовые модули, которые будут в разы дешевле, чем готовые усилители в корпусе
Изготовление хорошего усилителя мощности всегда было одним из нелегких этапов при конструировании аудио-аппаратуры. Качество звучания, мягкость басов и отчетливое звучание средних и высоких частот, детализация музыкальных инструментов - все это пустые слова без качественного усилителя мощности низкой частоты.
Предисловие
Из разнообразия самодельных усилителей НЧ на транзисторах и интегральных микросхемах, которые я изготавливал, лучше из всех себя проявила схема на микросхеме-драйвере TDA7250 + КТ825 , КТ827 .
В данной статье я расскажу как изготовить схему усилителя усилителя, которая отлично подойдет для использования в самодельной аудио-аппаратуре.
Параметры усилителя, пара слов о TDA7293
Основные критерии по которым отбиралась схема УНЧ для усилителя Phoenix-P400:
- Мощность примерно 100Вт на канал при нагрузке 4Ом;
- Питание: двуполярное 2 х 35В (до 40В);
- Небольшое входное сопротивление;
- Небольшие габариты;
- Высокая надежность;
- Быстрота изготовления;
- Высокое качество звука;
- Низкий уровень шумов;
- Небольшая себестоимость.
Достаточно не простое сочетание требований. Сначала опробовал вариант на основе микросхемы TDA7293, но оказалось что это не то что мне нужно, и вот почему...
За все время мне довелось собрать и опробовать разные схемы УНЧ - транзисторные из книг и публикаций журнала Радио, на различных микросхемах...
Хочу сказать свое слово о TDA7293 / TDA7294, поскольку в Интернете о ней написано очень много, и не раз встречал что мнение одного человека противоречит мнению другого. Собрав несколько клонов усилителя на этих микросхемах сделал для себя некоторые выводы.
Микросхемы действительно неплохие, хотя многое зависит от удачной разводки печатной платы (в особенности линий земли), хорошего питания и качества элементов обвязки.
Что меня сразу порадовало в ней - так это достаточно большая отдаваемая в нагрузку мощность. Как для однокристального интегрального усилителя НЧ выходная мощность очень хорошая, также хочу отметить очень низкий уровень шумов в режиме без сигнала. Важно позаботиться о хорошем активном охлаждением микросхемы, поскольку чип работает в режиме "кипятильника".
Что мне не понравилось в усилителе на 7293, так это низкая надежность микросхемы: из нескольких купленных микросхем, в самых разных точках продажи, рабочих осталось только две! Одну спалил перегрузив по входу, 2 сгорели сразу же при включении (похоже что заводской дефект), еще одна почему-то сгорела при повторном 3-м включении, хотя до этого работала нормально и никаких аномалий не наблюдалось... Может просто не повезло.
А теперь, главное из-за чего я не хотел использовать модули на TDA7293 в своем проекте - это заметный моему слуху "металлизированный" звук, в нем не слышно мягкости и насыщенности, немного туповаты средние частоты.
Сделал для себя вывод что этот чип отлично годится для сабвуферов или усилителей НЧ, которые будут бубнеть в багажнике авто или на дискотеках!
Касаться темы однокристальных усилителей мощности далее я не буду, нужно что-то более надежное и качественное, чтобы не так дорого обходилось при опытах и ошибках. Собирать 4 канала усилителя на транзисторах - это хороший вариант, но достаточно громоздкий в исполнении, также он может быть сложен в настройке.
Так на чем же собирать если не на транзисторах и не на интегральных микросхемах? - и на том и на другом, умело скомбинировав их! Будем собирать усилитель мощности на микросхеме-драйвере TDA7250 с мощными составными транзисторами Дарлингтона на выходе.
Схема усилителя мощности НЧ на микросхеме TDA7250
Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20 - это надежный стерео-драйвер для транзисторов Дарлингтона (составные транзисторы с высоким коэффициентом усиления), на основе которого можно построить высококачественный двухканальный стерео-УМЗЧ.
Выходная мощность такого усилителя может достигать и даже превышать 100Вт на канал при сопротивлении нагрузки 4Ом, она зависит от типа используемых транзисторов и напряжения питания схемы.
После сборки экземпляра такого усилителя и первых испытаний, я был приятно удивлен качеством звучания, мощностью и тем как "оживала" музыка издаваемая этой микросхемой в компании с транзисторами КТ825, КТ827. В композициях начали прослушиваться очень мелкие детали, инструменты звучали насыщенно и "легко".
Спалить данную микросхему можно несколькими способами:
- Переполюсовка линий питания;
- Превышение уровня максимально допустимого напряжения питания ±45В;
- Перегрузка по входу;
- Высоким статическим напряжением.
Рис. 1. Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20, внешний вид.
Даташит (datasheet) на микросхему TDA7250 - (135 КБ).
На всякий случай, я приобрел сразу 4 микросхемы, каждая из которых - это 2 канала усиления. Микросхемы покупались в интернет-магазине по цене примерно 2$ за штучку. На базаре за такую микросхему хотели уже более 5$!
Схема, по которой был собран мой вариант, не во многом отличается от той, которая приведена в даташите:
Рис. 2. Схема стерео-усилителя низкой частоты на микросхеме TDA7250 и транзисторах КТ825, КТ827.
Для этой схемы УМЗЧ был собран самодельный двуполярный блок питания на +/- 36В, с емкостями 20 000 мкФ в каждом плече (+Vs и -Vs).
Детали для усилителя мощности
Расскажу подробнее об особенностях деталей усилителя. Перечень радиодеталей для сборки схемы:
| Название | Количество, шт | Примечание |
| TDA7250 | 1 | |
| КТ825 | 2 | |
| КТ827 | 2 | |
| 1,5 кОм | 2 | |
| 390 Ом | 4 | |
| 33 Ом | 4 | мощностью 0,5Вт |
| 0,15 Ом | 4 | мощностью 5Вт |
| 22 кОм | 3 | |
| 560 Ом | 2 | |
| 100 кОм | 3 | |
| 12 Ом | 2 | мощностью 1Вт |
| 10 Ом | 2 | мощностью 0,5Вт |
| 2,7 кОм | 2 | |
| 100 Ом | 1 | |
| 10 кОм | 1 | |
| 100 мкФ | 4 | электролитический |
| 2,2 мкФ | 2 | слюдяной или пленочный |
| 2,2 мкФ | 1 | электролитический |
| 2,2 нФ | 2 | |
| 1 мкФ | 2 | слюдяной или пленочный |
| 22 мкФ | 2 | электролитический |
| 100 пФ | 2 | |
| 100 нФ | 2 | |
| 150 пФ | 8 | |
| 4,7 мкФ | 2 | электролитический |
| 0,1 мкФ | 2 | слюдяной или пленочный |
| 30 пф | 2 |
Катушки индуктивности на выходе УМЗЧ наматываются на каркасе диаметром 10мм и содержат по 40 витков эмалированного медного провода диаметром 0,8-1мм в два слоя (по 20 витков на слой). Чтобы витки не распадались их можно скрепить плавким силиконом или клеем.
Конденсаторы С22, С23, С4, С3, С1, С2 должны быть рассчитаны на напряжение 63В, остальные электролиты - на напряжение от 25В. Входные конденсаторы С6 и С5 - неполярные, пленочные или слюдяные.
Резисторы R16-R19 должны быть рассчитаны на мощность не менее 5Ватт. В моем случае применены миниатюрные цементные резисторы.
Сопротивления R20-R23 , а также RL можно устанавливать мощностью от 0,5Вт. Резисторы Rx - мощностью не менее 1Вт. Все остальные сопротивления в схеме можно ставить мощностью от 0,25Вт.
Пары транзисторов КТ827+КТ825 лучше подбирать с наиболее близкими параметрами, например:
- КТ827А (Uкэ=100В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Г (Uкэ=70В, h21Э>750, Pк=125Вт);
- КТ827Б (Uкэ=80В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Б (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=160Вт);
- КТ827В (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Б (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=160Вт);
- КТ827В (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Г (Uкэ=70В, h21Э>750, Pк=125Вт).
В зависимости от буквы в конце маркировки у транзисторов КТ827 меняются только напряжения Uкэ и Uбэ, остальные же параметры идентичны. А вот транзисторы КТ825 с разными буквенными суффиксами уже разнятся многими параметрами.
Рис. 3. Цоколевка мощных транзисторов КТ825, КТ827 и TIP142, TIP147.
Используемые в схеме усилителя транзисторы желательно проверить на исправность. Транзисторы Дарлингтона КТ825, КТ827, TIP142, TIP147 и другие с высоким коэффициентом усиления, содержат внутри два транзистора, парочку сопротивлений и диод, поэтому обычной прозвонки мультиметром здесь может оказаться не достаточно.
Для проверки каждого из транзисторов можно собрать простую схемку со светодиодом:
Рис. 4. Схема проверки транзисторов структуры P-N-P и N-P-N на работоспособность в ключевом режиме.
В каждой из схем при нажатии кнопки светодиод должен зажечься. Питание можно брать о +5В до +12В.
Рис. 5. Пример проверки работоспособности транзистора КТ825, структуры P-N-P.
Каждую из пар выходных транзисторов нужно обязательно установить на радиаторы, поскольку уже на средней выходной мощности УНЧ их нагрев будет достаточно заметным.
В даташите на микросхему TDA7250 приводят рекомендуемые пары транзисторов и мощность которую можно извлечь используя их в данном усилителе:
| При нагрузке 4 Ома | ||||
| Мощность УНЧ | 30 Вт | +50 Вт | +90 Вт | +130 Вт |
| Транзисторы | BDW93, BDW94A |
BDW93, BDW94B |
BDV64, BDV65B |
MJ11013, MJ11014 |
| Корпуса | TO-220 | TO-220 | SOT-93 | TO-204 (TO-3) |
| При нагрузке 8 Ом | ||||
| Мощность УНЧ | 15 Вт | +30 Вт | +50 Вт | +70 Вт |
| Транзисторы | BDX53, BDX54A |
BDX53, BDX54B |
BDW93, BDW94B |
TIP142, TIP147 |
| Корпуса | TO-220 | TO-220 | TO-220 | TO-247 |
Крепление транзисторов КТ825, КТ827 (корпус TO-3)
Особое внимание следует обратить на монтаж выходных транзисторов. К корпусу транзисторов КТ827, КТ825 подключен коллектор, потому если корпуса двух транзисторов в одном канале случайно или намеренно замкнуть то получится короткое замыкание по питанию!
Рис. 6. Транзисторы КТ827 и КТ825 подготовлены к монтажу на радиаторы.
Если транзисторы планируется крепить на один общий радиатор, то их корпуса нужно изолировать от радиатора через слюдяные прокладки, предварительно промазав их с обеих сторон термопастой, для улучшения теплообмена.
Рис. 7. Радиаторы, которые были мною использованы для транзисторов КТ827 и КТ825.
Чтобы долго не описывать как можно выполнить изолированный монтаж транзисторов на радиаторы, приведу простой чертеж на котором все подробно показано:
Рис. 8. Изолированное крепление транзисторов КТ825 и КТ827 на радиаторы.
Печатная плата
Теперь расскажу о печатной плате. Развести ее не составит особого труда, поскольку схема почти полностью симметрична по каждому каналу. Нужно стараться максимально отдалить входные и выходные цепи друг от друга - это предотвратит самовозбуждение, множество помех, убережёт от лишних проблем.
Стеклотекстолит можно брать толщиной от 1 до 2х миллиметров, в принципе особой прочности плате и не нужно. После травления дорожки нужно хорошо залудить припоем с канифолью (или флюсом), не игнорируйте этот шаг - это очень важно!
Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша. Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:
Рис. 9. Печатная плата усилителя и расположение компонентов на ней (клик - открыть в полный размер).
Конденсаторы С21, С3, С20, С4 - на плате нарисованной вручную отсутствуют, они нужны для фильтрации напряжения по питанию, я их установил в самом блоке питания.
UPD: Спасибо Александру за разводку печатной платы в Sprint Layout!
Рис. 10. Печатная плата для УМЗЧ на микросхеме TDA7250.
В одной из моих статей я рассказал как изготовить эту печатную плату методом ЛУТ .
Скачать печатную плату от Александра в формате *.lay(Sprint Layout) - (71 КБ).
UPD . Привожу здесь другие печатные платы, упоминаемые в комментариях к публикации:
Насчет соединительных проводов по питанию и на выходе схемы УМЗЧ - они должны быть как можно короче и с поперечным сечением не менее 1,5мм. В данном случае, чем меньше длина и больше толщина проводников, тем меньше потерь тока и наводок в схеме усиления мощности.
В результате получились 4 канала усиления на двух маленьких платках:
Рис. 11. Фото готовых плат УМЗЧ для для четырех каналов усиления мощности.
Налаживание усилителя
Правильно собранная и из исправных деталей схема начинает работать сразу. Перед включением конструкции к источнику питания нужно тщательно осмотреть печатную плату на отсутствие замыканий, а также удалить лишнюю канифоль с помощью пропитанного в растворителе кусочка ваты.
Подключать акустические системы к схеме при первом включении и при экспериментах рекомендую через резисторы сопротивлением 300-400 Ом, это спасет динамики от повреждения в случае если что-то пойдет не так.
На вход желательно подключить регулятор громкости - один сдвоенный переменный резистор или же два по отдельности. Перед включением УМЗЧ ставим полузнок раезистора(ов) в левое крайнее положение, как на схеме (минимальная громкость), потом подключив источник сигнала к УМЗЧ и подав на схему питание можно плавно увеличивать громкость, наблюдая как себя поведет собранный усилитель.
Рис. 12. Схематическое изображение подключения переменных резисторов в качестве регуляторов громкости для УНЧ.
Переменные резисторы можно применить любые с сопротивлением от 47 КОм до 200 КОм. В случае использования двух переменных резисторов желательно чтобы их сопротивления были одинаковыми.
Итак, проверяем работоспособность усилителя на небольшой громкости. Если со схемой все хорошо, то плавкие предохранители по линиям питания можно заменить на более мощные (2-3 Ампера), дополнительная защита в процессе эксплуатации УМЗЧ не помешает.
Ток покоя выходных транзисторов можно измерить, включив в разрыв коллектора каждого из транзисторов Амперметр или мультиметр в режиме измерения тока (10-20А). Входы усилителей нужно подключить к общему-земле (полное отсутствие входного сигнала), на выходы усилителей подключить акустические системы.
Рис. 13. Схема включения амперметра для измерения тока покоя выходных транзисторов усилителя мощности звука.
Ток покоя транзисторов в моем УМЗЧ с применением КТ825+КТ827 составляет примерно 100мА (0,1А).
Плавкие предохранители по питанию также можно заменить мощными лампами накаливания. Если какой-то из каналов усилителя поводит себя неадекватно (гул, шум, перегрев транзисторов), то возможно что проблема кроется в длинных проводниках, идущим к транзисторам, попробуйте уменьшить длину этих проводников.
В завершение
На этом пока что все, в следующих статьях расскажу как изготовить блок питания для усилителя, индикаторы выходной мощности, схемы защиты для акустических систем, о корпусе и передней панели...