מגבר שמע 40 וואט באמצעות tda2040 וזוג טרנזיסטורים

מגבר כוח הוא החלק באלקטרוניקה הקולית. הוא נועד למקסם את עוצמת הכוח של אות הקלט הנתון. באלקטרוניקה קולית, המגבר התפעולי מגביר את מתח האות, אך אינו מסוגל לספק את הזרם, הנדרש להנעת עומס. במדריך זה נבנה מגבר 40W באמצעות TDA2040 מגבר כוח IC ושני טרנזיסטורי כוח עם מחובר אליו רמקול עכבה בעל 4 אוהם.

טופולוגיית בניה למגברים

בראיון מגבר מערכת שרשרת, מגבר הכח משמש בשלב האחרון או סופי לפני העומס. ככלל, מערכת מגבר הקול משתמשת בטופולוגיה שלמטה המוצגת בתרשים הבלוקים

כפי שניתן לראות בתרשים הבלוקים לעיל, מגבר כוח הוא השלב האחרון המחובר ישירות לעומס. באופן כללי, לפני מגבר הספק, האות מתוקן באמצעות מגברים מקדימים ומגברי בקרת מתח. כמו כן, במקרים מסוימים, בהם יש צורך בבקרת טון, מתווסף מעגל בקרת הטון לפני מגבר הספק.

דע את העומס שלך

במקרה של מערכת מגבר שמע, העומס וכושר ההעברה של המגבר הם היבט חשוב בבנייה. העומס העיקרי עבור מגבר כוח הוא הרמקול החזק. פלט מגבר הספק תלוי בעכבת העומס, ולכן חיבור עומס לא תקין עלול לפגוע ביעילות מגבר ההספק וכן ביציבות.

רמקול רם הוא עומס עצום אשר משמש כעומס אינדוקטיבי והתנגדות. מגבר הספק מספק פלט AC, בשל כך עכבה של הרמקול היא גורם קריטי להעברת כוח נכונה.

עכבה היא ההתנגדות היעילה של מעגל אלקטרוני או רכיב לזרם חילופין, אשר נובע מהאפקטים המשולבים הקשורים להתנגדות אוכמית ותגובה.

באלקטרוניקה שמע, סוגים שונים של רמקולים זמינים בהספק שונה עם עכבה שונה. ניתן להבין בצורה הטובה ביותר את עכבת הרמקולים באמצעות הקשר בין זרימת מים בתוך צינור. רק תחשוב על הרמקול כצינור מים, המים הזורמים דרך הצינור הם אות השמע המתחלף. כעת, אם הצינור היה גדול יותר בקוטר, המים יזרמו בקלות דרך הצינור, נפח המים יהיה גדול יותר, ואם נקטין את הקוטר, פחות מים יזרמו דרך הצינור, כך שנפח המים יהיה נמוך יותר. הקוטר הוא האפקט שנוצר על ידי העמידות והתגובה האוהמית. אם הצינור יגדל בקוטרו, העכבה תהיה נמוכה,כך שהרמקול יכול לקבל יותר וואט והמגבר יספק תרחיש העברת הספק יותר ואם העכבה תגבר אז המגבר יספק פחות כוח לרמקול.

ישנן אפשרויות שונות, כמו כן ניתן להשיג פלח שונה של רמקולים בשוק, בדרך כלל עם 4 אוהם, 8 אוהם, 16 אוהם, ו -32 אוהם, מתוכם 4 ו -8 רמקולים זמינים באופן נרחב במחירים זולים. כמו כן, עלינו להבין כי מגבר בעל 5 ואט, 6 ואט או 10 ואט ואפילו יותר הוא הספק RMS (ריבוע ממוצע של שורש), המועבר על ידי המגבר לעומס ספציפי בפעולה רציפה.

לכן עלינו להקפיד על דירוג הרמקולים, דירוג המגברים, יעילות הרמקולים ועכבה.

בניית מגבר 40W פשוט

בהדרכות הקודמות שלנו, יצרנו מגבר 10 וואט באמצעות מגבר אופטר וטרנזיסטורי כוח, ובנו גם מגבר 25 וואט באמצעות TDA2040. אך לצורך הדרכה זו, נבנה מגבר כוח 40W שיניע רמקול עכבה בעל 4 אוהם. נשתמש באותו TDA2040 ששימש במגבר הספק של 25 וואט, אך כדי להשיג פלט הספק של 40 וואט נשתמש בטרנזיסטורי הספק נוספים.

בתמונה לעיל, TDA2040 מוצג. הוא זמין ברוב החנויות המקוונות הגנריות וכן ב- eBay. החבילה נקראת חבילת ' Pentawatt ' עם 5 סיכות פלט. דיאגרמת ה- pinout היא די פשוטה וזמינה בגיליון הנתונים,

הכרטיסייה מחוברת לסיכה 3 או ל- –Vs (מקור אספקה ​​שלילי). שלא לדבר על כך, גוף הקירור המחובר ללשונית מקבל גם הוא את אותו החיבור.

אם נבדוק את גליון הנתונים, נוכל לראות גם את התכונות של מגבר כוח IC זה

התכונות של ה- IC די טובות. הוא מספק הגנה מפני קצר חשמלי לקרקע. כמו כן, הגנה תרמית תספק תכונות בטיחות נוספות עקב מצב עומס יתר. כפי שאנו רואים ה- TDA2040 מסוגל לספק פלט של 25 וואט לעומס של 4 אוהם אם מחובר ספק כוח מפוצל עם יציאת +/- 17 וולט. במקרה כזה, ה- THD (עיוות הרמוני מוחלט) יהיה 0.5%. באותה תצורה, אם נקבל פלט הספק של 30 וואט, ה- THD יהפוך ל -10%.

כמו כן, קיים גרף נוסף בגליון הנתונים המספק את הקשר בין מתח האספקה ​​לבין הספק המוצא.

אם אנו רואים את הגרף, אנו יכולים להשיג יותר מ 26 וואט הספק יציאה אם ​​נשתמש באספקת חשמל מפוצלת עם יותר מ 15 וולט.

לכן, כפי שכבר ראינו כי ניתן להשיג תפוקה רציפה של 25 וואט באמצעות TDA2040. אבל אנחנו רוצים להכין מגבר כוח 40 וואט. אז, תוספת של 15 וואט, עלינו להוסיף שני טרנזיסטורי הספק NPN ו- PNP בכדי לספק הגברה והספק פלט נוסף ברמקול 4 אוהם.

לשם השגת הגברה כוח נוספת זו השתמשנו בטרנזיסטורי כוח BD712 ו- BD711 זוגיים תואמים. שני הטרנזיסטורים זמינים בחבילה TO-220C.

תרשים הסימון של BD711 ו- BD712 הוא

לשם פעולה מושלמת ללא פגיעה ב- THD, אנו זקוקים לאספקת חשמל של 36 וולט כדי להשיג תפוקה של 40 וואט. למרות שניתן להפעיל מעגל זה באמצעות 15 וולט עד 40 וולט DC.

רכיבים נדרשים

כדי לבנות את המעגל אנו זקוקים לרכיבים הבאים-

1. לוח ורו (ניתן להשתמש בכל אחד מנוקד או מחובר)
2. מלחם
3. חוט הלחמה
4. כלי חשפנית ניפר וחוט
5. חוטים
6. גוף קירור אלומיניום KS-58
7. ספק כוח 36V יחיד
8. 4 אוהם רמקול 40 ואט
9. 4 יחידות נגדים 1.5R נגדים 1/2 ואט
10. 4pcs 100k נגד 1/4 ^ה ואט
11. נגד 12k
12. נגד 1R עם דירוג הספק של 2 וואט
13. קבלים 470nF
14. קבל 100uF
15. TDA2040
16. 1N4148 דיודה שתי יח '
17. קבלים 220nF
18. קבל 2200uF
19. קבלים 4.7uF
20. זוג טרנזיסטורים BD711 & BD712.

תרשים מעגל והסבר

התרשים הוא מגבר שמע 40 וואט די פשוט; ה- TDA2040 מגביר את האות ומספק הספק RMS של 25 וואט. הגברת כוח נוספת נעשית באמצעות זוגות טרנזיסטורים BD711 ו- BD712. קבל הקלט 470nF הוא הקבל החוסם DC שיאפשר רק לעבור לאות ה- AC. דבר אחד עיקרי הוא מתח האספקה ​​היחיד. מכיוון שהמגבר מופעל באמצעות אספקה ​​אחת, יש להרים את אות הקלט מעל כמה וולט כדי שהמגבר יוכל להגביר את האות בשיא חיובי ושלילי כאחד. הנגדים R6, R9 ו- R7, R8 מספקים מתח הטיה לטרנזיסטורי הכוח ולמגברי הכוח. ה- R10 וה- C5 הוא המעגל המהדק או ה- RC מהדק להגנה על המגבר מפני עומס אינדוקטיבי עצום של הרמקול.

בדיקת מעגל המגבר 40 וואט

השתמשנו בכלי הדמיית פרוטאוס לבדיקת תפוקת המעגל; מדדנו את התפוקה באוסילוסקופ הווירטואלי. תוכלו לבדוק את סרטון ההדגמה השלם המופיע להלן.

אנו מפעילים את המעגל באמצעות 36VDC ואת האות הסינוסי קלט מסופק. האוסצילוסקופ מחובר על פני הפלט כנגד עומס של 4 אוהם בערוץ A (צהוב) ואת אות הקלט המחובר על פני ערוץ B (כחול).

אנו יכולים לראות את ההבדל ביציאה בין אות הכניסה לפלט המוגבר בסרטון: -

כמו כן, בדקנו את הספק ההספק, מגבר הספק תלוי מאוד בדברים מרובים, כפי שפורט קודם. זה תלוי מאוד בעכבת הרמקולים, ביעילות הרמקולים, ביעילות המגברים, בטופולוגיות הבנייה, בעיוותים הרמוניים מוחלטים וכו '. לא יכולנו לקחת בחשבון או לחשב את כל הגורמים האפשריים שיוצרים תלות במתח המגבר. מעגל החיים האמיתיים שונה מהסימולציה מכיוון שיש צורך לקחת בחשבון גורמים רבים בעת בדיקת או בדיקת הפלט.

חישוב הספק מגבר

השתמשנו בנוסחה פשוטה לחישוב הספק המגבר-

מתח מגבר = V ² / R

חיברנו רב-מטר מתח לרוחב הפלט. מתח AC המוצג ברב-מטר הוא מתח AC לשיא.

סיפקנו אות סינוסי בתדר נמוך מאוד 200Hz. כמו בתדירות נמוכה, המגבר יעביר יותר זרם לעומס והמולטימטר יוכל לזהות את מתח ה- AC כראוי.

המולטימטר הראה + 12.5 וולט AC. אז, לפי הנוסחה, הפלט של מגבר ההספק בעומס של 4 אוהם הוא

מגבר חלש = 12.5 ² /4 חלשות מגבר = 39.06 (40W כ)

דברים שכדאי לזכור בעת בניית מגבר 40w

בעת בניית המעגל, מגבר ההספק TDA2040 צריך להיות מחובר כראוי עם גוף הקירור. גוף קירור גדול יותר מספק תוצאה טובה יותר. כמו כן, טוב להשתמש בקבלים מסוג תיבות מדורגות בכיתה אודיו לקבלת תוצאה טובה יותר.

זו תמיד בחירה טובה להשתמש ב- PCB ליישום הקשור לאודיו. הדרך הטובה ביותר לבנות את ה- PCB היא על ידי הפניה להנחיות יצרן IC.

1. הפוך את עקבות אות השמע קצרות ככל האפשר כדי להפחית את צימוד הרעשים הלא רצוי.
2. צריך לחבר את טרנזיסטורי הכוח עם צלעות חום מתאימות. ניתן להשתמש במכשיר הקירור של סדרת KS-58.
3. אל תשתמש במכונת קירור גדולה אחת ותקן את TDA2040, BD711 ו- BD712. השתמש בגופי קירור נפרדים עבור רכיבים נפרדים אחרת, יהיו תנאים קצרים.
4. היזהר ממתח הרמקול אחרת, הרמקול יכול להישרף וגם להיפגע.
5. אל תסיר את מהדק או מעגל snubber, זה מאוד חיוני לבטיחות טרנזיסטורי כוח ומגבר כוח.
6. אל תפעיל אות מוגבר גדול במגבר, ה- THD יגדל.