W tym poście porozmawiamy o 5 znakomitych, łatwych do zbudowania, 40-watowych obwodach wzmacniacza Hi-Fi o niskim poziomie zniekształceń, które można dodatkowo ulepszyć do wyższej mocy poprzez drobne poprawki.

Ten artykuł został przesłany do mnie pocztą elektroniczną przez oddanego obserwatora

Chociaż możesz znaleźć kilka hybrydowych modułów wyjściowych, prawie żaden z nich nie jest w stanie połączyć prostoty z przystępną ceną i doskonałą ogólną wydajnością.

Jednym z nich jest układ SGS TDA2030 zastosowany w obecnym wzmacniaczu. Układ wzmacniacza jest nieskomplikowany: wzmacniacz mocy w towarzystwie dwóch tranzystorów wyjściowych połączonych mostkiem. Sygnał audio jest podawany na nieodwracające wejście wzmacniacza mocy lC1 przez gniazdo K1 i kondensator C1.

Prąd zasilający układ scalony oscyluje zgodnie z sygnałem wejściowym.

Dzięki temu wykazuje jednakowo zmieniający się spadek napięcia wokół rezystorów R6, R7. R8 i R9, biorąc pod uwagę, że znajdują się one w liniach źródłowych do wzmacniacza operacyjnego. Dopóki prąd jest poniżej 1 A, spadek napięcia na rezystorach będzie niewystarczający do włączenia tranzystorów T1 i T2. Oznacza to, że moc wyjściowa do 2 W dla głośników 4 Ohm jest w całości zasilana przez wzmacniacz operacyjny.

Gdy tylko prąd wyjściowy osiągnie poziom 1 A, tranzystory włączają się i wzmacniają moc wyjściową wzmacniacza.

Jeśli sygnał wejściowy jest niski, skutkuje to niewystarczającym prądem spoczynkowym płynącym przez tranzystor, jednak ponieważ dzieje się to przez sieć zwrotnicy opampa, problemy są ostatecznie omijane.

Układ scalony dodatkowo zapewnia kompensację termiczną, dzięki czemu zapewnia gwarantowaną stabilność punktu pracy.

Napięcie zasilania może wynosić od 12 V do absolutnego maksimum 44 V. Budowa wzmacniacza na płytce drukowanej musi być łatwa.

Tranzystory wraz z układem scalonym należy zainstalować i zaizolować na radiatorze o mocy około 2 k W-1. Nałóż dużo kompozytu przewodzącego ciepło. Linia zasilająca musi być zabezpieczona bezpiecznikiem 3,15 A. linia powinna być zabezpieczona bezpiecznikiem 3,15 A.

Schemat obwodu

Projektowanie PCB

Lista części

Rezystory, wszystkie 1/4 W 5%, chyba że podano inaczej

R1 do R4 = 100K
R5 = 8k2
R6 do R9 = 1,4 om 1%
R10 = 1 om

Kondensatory

C1 = 470 nF
C2 = 10uF, 63V radialne
C3 = 4,7 uF, promieniowe 63 V.
C4, C5, C7 = 220 nF MKT lub ceramika
C6 = 2200uF, 50V radialne

Półprzewodniki

D1, D2 = 1N4007
T1 = BD712
T2 = BD711
IC1 = TDA2030

Różne

“Tabela konwersji szesnastkowych na binarne ”

K1 = gniazdo audio lub jack
Radiator = 2K W ^ -1
Podkładki izolacyjne itp. Dla IC1, T1, T2

Specyfikacja techniczna

Napięcie robocze: maksymalnie 44 V.

Moc wyjściowa = 22 waty w głośniku 8 omów i 40 watów w głośniku 4 omy przy THD = 0,1%

Wykres zniekształceń harmonicznych

1 kHz przy 8 omach przy 11 W = 0,012%
1 kHz przy 4 omach przy 20 W = 0,032%
20 kHz przy 8 omach przy 11 W = 0,074%
1 kHz przy 8 omach przy 1 W = 0,038%
1 kHz przy 4 omach przy 1 W = 0,044%
Prąd = około 38mA Quiscent
Sprawność = 8 Ohm 62,5%
Maksymalne obciążenie = 4 Ohm 64%

2) 40-watowy wzmacniacz wykorzystujący układ scalony LM391

Ten drugi projekt to potężny, pozbawiony zbędnych dodatków wzmacniacz o średniej mocy, który może być specjalnie dopasowany do stosowania w przenośnych wzmacniaczach typu „combo”, które są popularne wśród gitarzystów i artystów muzyki jazzowej.

Wzmacniacz jest wydajnym połączeniem wbudowanego sterownika audio LM391-80 oraz wyjściowego stopnia mocy typu push-pull zbudowanego z tranzystorów bipolarnych.

Poniżej omówiono kilka unikalnych aspektów projektu.

NTC, który jest fizycznie w kontakcie z tranzystorami wyjściowymi mocy, umożliwia LM391 odcięcie stopnia mocy, gdy ten się przegrzeje. Punktem wyjścia tego zabezpieczenia cieplnego jest prąd NTC około 200 pA.

Kondensator elektrolityczny uziemiający NTC działa w celu zapewnienia „łagodnego startu”, który ma na celu uniknięcie głośnego kliknięcia lub innego oszałamiającego hałasu z głośnika, gdy wzmacniacz jest włączony.

Mogłoby się wydawać, że zabezpieczenie jest zbyt czułe i dlatego może być wymagana próba i błąd dla wartości R4 lub NTC. Sprzężenie zwrotne można łatwo zastosować we wzmacniaczu, podłączając R23 do sieci liniowej C5-R7.

Pozostałe komponenty wraz z R10 decydują o charakterystyce częstotliwościowej wzmacniacza, która może wymagać dostrojenia w celu spełnienia określonych wymagań. Niemniej jednak numery komponentów przedstawione w tym artykule mogą być odpowiednie dla większości zastosowań.

Wynik eksperymentowania z różnymi wartościami C5 i R7 można łatwo określić (lub usłyszeć) przez krótkie zwarcie R23. W przypadku głośników 4 Ohm R23 należy zredukować do 0,18 Ohm. Niestety LM391-80 jest podatny na oscylacje, które muszą być kontrolowane przez komponenty RX, C6, C8 i C9 (w wielu przypadkach C6 można usunąć).

Rezystor RX specjalnie minimalizuje wzmocnienie w otwartej pętli. Jeśli stosowany jest RX, należy podłączyć Ry, aby skompensować wynikające z tego napięcie przesunięcia. Komponenty R22 i C12 tworzą sieć Boucherot, która służy do stabilizacji wzmacniacza przy wysokich częstotliwościach. Wejście wzmacniacza musi być zasilane przez źródło o niskiej impedancji, które jest w stanie dostarczyć „liniowe” sygnały audio (0 dB].

Sieć R1-C1 tłumi amplitudy powyżej 50 kHz lub więcej. Prąd spoczynkowy wzmacniacza jest określony przez parametr P1. Na początku ustaw tę regulację na 0 Ohm i dostrój ją aż do uzyskania prądu spoczynkowego 50 mA.

Możesz zwiększyć to do 400 mA, jeśli szukasz niskich zniekształceń. Wszystkie tranzystory mocy są umieszczone w tej samej sekcji płytki drukowanej, aby można je było zamocować na wspólnym radiatorze wraz z NTC.

Radiator musi być dość duży i mieć opór cieplny 1 K Wsl lub mniejszy. Zwróć uwagę, że L1 składa się z 20 zwojów o średnicy 0,8 mm. emaliowany drut miedziany owinięty wokół R21. C9 to kondensator ceramiczny.

Schemat obwodu

Dane techniczne

Sprawdźmy teraz kilka przetestowanych danych:

Przy napięciu zasilania: 35 V R23 w zwarciu:

Szerokość pasma 3 dB (8 Q]: ok. 11 Hz do 20 kHz

THD (przejściowe zniekształcenia harmoniczne) przy 1 kHz:. 1 W przy 8 Ohm: 0,006% (Iq = 400mA) 1 W przy 8 Ohm: 0,02% (Iq = 50 mA) 65 W przy 8 Ohm: 0,02% (Um = 873 mV) 80 W przy 4 Ohm: 0,2% ( Um = 700 mV początkowy poziom ograniczenia prądu).

Układ PCB i komponentów

Lista części

3) 40-watowy wzmacniacz mocy wykorzystujący układ scalony LM2876 firmy Texas Instruments

Trzeci projekt to kolejny fajny 40-watowy obwód wzmacniacza Hi-Fi, który wykorzystuje pojedynczy układ LM2876 do dostarczania określonej ilości mocy muzycznej przez 8-omowy głośnik.

IC LM2876 to wysokiej jakości układ wzmacniacza audio, który jest zaprojektowany do ciągłej obsługi 40 watów średniej mocy z głośnika 8 Ohm z THD 0,1% i zakresem częstotliwości od 20 Hz do 20 kHz.

Wydajność tego układu scalonego jest znacznie lepsza niż innych hybrydowych układów scalonych ze względu na jego wbudowaną funkcję o nazwie Obwód kontroli chwilowej temperatury Self Peak lub Kolec.

„SPiKe” obejmuje pełną ochronę chipa przed przepięciem wyjściowym, zbyt niskim napięciem, przeciążeniem i przypadkowymi zwarciami.

IC LM2876 wykazuje doskonały stosunek sygnału do szumu powyżej 95 dB, gwarantując doskonałą klarowność i reprodukcję dźwięku Hi-Fi.

Schemat wyprowadzeń LM2876

Schemat obwodu

Pełny schemat obwodu tego 40-watowego wzmacniacza opartego na LM2876 przedstawiono poniżej:

Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, odwiedź arkusz danych IC

4) 40-watowy obwód wzmacniacza stereo wykorzystujący układ scalony TDA7292

Do tej pory omawialiśmy wzmacniacze z mocą monofoniczną 40 watów, jednak ten czwarty obwód na liście jest zaprojektowany tak, aby oferować wyjście stereo 40 + 40 watów przez pojedynczy układ scalony IC TDA7292. Jeśli więc szukasz stereofonicznej wersji 40-watowego wzmacniacza, ten projekt bardzo łatwo spełni Twoje wymagania.

“bcd do 7-segmentowej tabeli prawdy dekodera ”

Ten wyjątkowy jednoukładowy wzmacniacz stereo jest produkowany przez Mikroelektronika ST .

Obwód nie wymaga prawie żadnych komponentów i można go szybko skonfigurować za pomocą dobrze zaprojektowanej płytki drukowanej, która jest dostarczona w arkuszu danych.

Główne cechy

Szeroki zakres napięcia zasilania (od +/- 12 V ± 33 V)
Działa z podwójnym zasilaniem dla optymalnej mocy wyjściowej
Zaprojektowany, aby dostarczyć pełną moc wyjściową 40 W + 40 W przy 8 Ω przy napięciu zasilania = ± 26 V i całkowitych zniekształceniach harmonicznych nie więcej niż = 10%
Wewnętrznie wyeliminowany dźwięk „pop” przy włączaniu / wyłączaniu zasilania
Zawiera opcję wyciszenia, która jest również (bezpłatna „pop”)
Gdy pin wyciszenia jest uziemiony, układ scalony przechodzi w tryb czuwania o niskim zużyciu energii.
Wewnętrznie układ scalony jest zabezpieczony przed zwarciem, co oznacza, że układ scalony nie spali się ani nie ulegnie uszkodzeniu, gdy wyjście zostanie przypadkowo zwarte lub przeciążone.
Ponadto układ scalony ma wbudowane zabezpieczenie przed przeciążeniem termicznym, więc przegrzanie również nie uszkodzi układu scalonego.

Kompletny schemat obwodu

Absolutna maksymalna ocena

Poniżej podano maksymalne bezwzględne oceny IC TDA7292, których nie należy przekraczać, aby zabezpieczyć układ scalony przed trwałym uszkodzeniem:

Napięcie zasilania DC ± 35 V.
(JA_LUB) Szczytowy prąd wyjściowy (wewnętrznie ograniczony) 5 A
(Str_{aż do}) Straty mocy Tcase = 70 ° C 40 W.
(T_na) Temperatura pracy od -20 do 85 ° C
(T_jot) Temperatura złącza -40 do 150 ° C
(T_stg) Temperatura przechowywania -40 do 150 ° C

Odniesienie: Aby uzyskać więcej szczegółów i pełny projekt PCB, możesz zapoznać się z oryginalny arkusz danych IC.

5) Wzmacniacz 40 W z samymi tranzystorami

Wszystkie opisane powyżej projekty zależą od układów scalonych i wszyscy wiemy, jak łatwo te układy scalone mogą stać się przestarzałe w dowolnym momencie. Być może najlepszym sposobem na stworzenie uniwersalnego, wiecznie zielonego wzmacniacza jest posiadanie go w postaci dyskretnej wersji tranzystorowej, jak pokazano w piątym ostatecznym projekcie:

To właściwie skrócona wersja popularnego 100-watowego wzmacniacza z tej strony. Zostało to uproszczone poprzez usunięcie kilku mosfetów i zredukowanie zasilania do 24V.

Części wskazane w powyższym tranzystorowym obwodzie 40-watowego wzmacniacza wyglądają trochę niekonwencjonalnie i mogą nie być łatwo dostępne na rynku. Jednak piękno takich wersji tranzystorowych polega na tym, że składniki aktywne można łatwo zastąpić równoważnymi wartościami. W przypadku tego projektu możemy również znaleźć odpowiednie odpowiedniki i zastąpić je tutaj, aby uzyskać te same bezbłędne wyniki.

Wzmacniacz został znakomicie zaprojektowany przez inżynierów Hitachi w celu zapewnienia wyjątkowej czystości przy minimalnych zniekształceniach. Przetestowałem go i byłem bardzo podekscytowany jego ogromnym regulowanym zakresem mocy i wyjątkową jakością wyjściową.

Pełną listę części można znaleźć na stronie Ten artykuł.

Poprzedni: Bootstrapping z mostkiem H Dalej: Tranzystory polowe (FET)