מגבר שמע פשוט 2x32 וואט עם tda2050

אם אתה חושב לבנות מעגל מגבר הספק פשוט, זול ומתון שיכול למסור רמקול שיא של עד 50 וואט לרמקול, אתה נמצא במקום הנכון. במאמר זה אנו נשתמש ב- IC TDA2050 הפופולרי ביותר לתכנון, הדגמה, בנייה ובדיקה של ה- IC בכדי להשיג את הדרישות הנ"ל. אז ללא התייחסות נוספת, בואו נתחיל.

כמו כן, בדוק את מעגלי מגבר האודיו האחרים שלנו שם בנו מעגל מגברי שמע 25W, 40W, 100W באמצעות מגברי אופ, MOSFET ו- IC כמו IC TDA2030, TDA2040.

לפני שאנחנו מתחילים

לפני שתתחיל לבנות מגבר שמע 32 + 32 וואט, עליך לדעת כמה כוח המגבר שלך יכול לספק. כמו כן, עליכם לקחת בחשבון את עכבת העומס של הרמקול, הוופר או כל דבר אחר שבונים את המגבר שלכם. למידע נוסף, שקול לקרוא את גליון הנתונים.

על ידי עיון בגיליון הנתונים, מצאתי כי ה- TDA2050 יכול להפיק 28 וואט לרמקולים של 4Ω עם עיוות של 0.5% על ספק כוח 22V. ואני אפעיל וופר 20 וואט עם עכבה 4Ω, מה שהופך את ה- TDA2050 IC לבחירה מושלמת.

בחירת הרובוטריק

במעגל הדגימה בגליון הנתונים של TDA2050 נכתב כי ניתן להפעיל את ה- IC מאספקת חשמל בודדת או מפוצלת. ובפרויקט זה, ספק כוח קוטביות כפול ישמש להפעלת המעגל.

המטרה כאן היא למצוא את השנאי המתאים, שיכול לספק מתח וזרם מספקים בכדי להניע את המגבר כראוי.

אם ניקח בחשבון שנאי 12-0-12, הוא יפיק 12-0-12V AC אם מתח אספקת הקלט הוא 230V. אך כאשר קלט החשמל של החשמל תמיד נסחף, כך גם התפוקה תיסחף. אם ניקח בחשבון עובדה זו, כעת נוכל לחשב את מתח האספקה ​​של המגבר.

השנאי נותן לנו מתח AC ואם נמיר את זה למתח DC נקבל-

VsupplyDC = 12 * (1.41) = 16.97VDC

עם זאת, ניתן לקבוע בבירור כי השנאי יכול לספק 16.97VDC כאשר הקלט הוא 230V AC

כעת, אם ניקח בחשבון נסחף מתח של 15%, אנו יכולים לראות שהמתח המרבי הופך-

VmaxDC = (16.97 +2.4) = 18.97V

הנמצא היטב בתחום מתח האספקה ​​המרבי של ה- TDA2050 IC.

דרישת חשמל למעגל מגבר TDA2050

כעת נקבע כמה כוח ייגזר על ידי המגבר.

אם ניקח בחשבון את דירוג ההספק של הוופר שלי, הוא 20 וואט, כך שמגבר סטריאו ייצרך 20 + 20 = 40 וואט.

כמו כן, עלינו להתחשב בהפסדי ההספק ובזרם השקט של המגבר. באופן כללי, אני לא מחשבת את כל הפרמטרים האלה מכיוון שבעיניי זה גוזל זמן. אז ככלל אצבע, אני מוצא את ההספק הנצרך הכולל ומכפיל אותו בפקטור 1.3 כדי לגלות את הספק המוצא.

Pmax = (2x18.97) * 1.3 = 49.32 וואט

אז, כדי להניע את מעגל המגבר, אני הולך להשתמש בשנאי 12 - 0 - 12, עם דירוג של 6 אמפר, זה קצת יתר על המידה. אבל כרגע אין לי שום שנאי אחר אז אני הולך להשתמש בזה.

דרישות תרמיות

עכשיו, שדרישת ההספק של מגבר האודיו Hifi הזה איננה מהדרך. בואו נפנה את המיקוד שלנו לגלות את הדרישות התרמיות.

לבנייה זו, בחרתי גוף קירור מאלומיניום, שחול. אלומיניום הוא חומר ידוע לקירור כי הוא זול יחסית ומציג ביצועים תרמיים טובים.

כדי לוודא שטמפרטורת הצומת המקסימלית של ה- TDA2050 IC אינה עולה על טמפרטורת הצומת המרבית, אנו יכולים להשתמש במשוואות התרמיות הפופולריות, שתוכלו למצוא בקישור זה בוויקיפדיה.

אנו משתמשים בעקרון הכללי כי ירידת הטמפרטורה ΔT על פני התנגדות תרמית מוחלטת R _Ø עם זרימת חום נתונה Q היא דרכה.

Δ T = Q * R _Ø

כאן, Q הוא זרימת החום דרך גוף הקירור שניתן לכתוב כ-

Q = Δ T / R _Ø

כאן, ΔT הוא ירידת הטמפרטורה המקסימלית מצומת לסביבה

R _Ø הוא ההתנגדות התרמית המוחלטת.

Q הוא הכוח שמפזר המכשיר או זרימת החום.

כעת לצורך החישוב ניתן לפשט את הנוסחה ולסדר אותה מחדש

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

סידור מחדש של הנוסחה

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

כאן, T _Jmax היא טמפרטורת הצומת המרבית של המכשיר

T _amb הוא טמפרטורת האוויר הסביבתי

T _Hs היא הטמפרטורה בה מצורף גוף הקירור

R _ØJC הוא ההתנגדות התרמית המוחלטת מהצומת למארז

R _ØB הוא הערך האופייני למשטח העברת חום אלסטומר לחבילה TO-220

R _ØHA ערך אופייני עבור גוף קירור לחבילה TO-220

בואו נניח את הערכים בפועל מגליון הנתונים של TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (אופייני למכשיר סיליקון)

T _amb = 29 ° C (טמפרטורת החדר)

R _ØJC = 1.5 ° C / W (לחבילה טיפוסית TO-220)

R _ØB = 0.1 ° C / W (ערך אופייני למשטח העברת חום אלסטומר לחבילה TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (ערך טיפוסי עבור גוף קירור לחבילה TO-220)

אז, התוצאה הסופית הופכת להיות

Q = (150 - 29) / (1.5 + 0.1 + 4) = 17.14W

פירוש הדבר שעלינו להפיץ 17.17 וואט ומעלה כדי למנוע התחממות יתר של המכשיר ונפגע.

חישוב ערכי הרכיבים עבור מעגל המגבר TDA2050

הגדרת הרווח

הגדרת הרווח למגבר היא השלב החשוב ביותר בבנייה, מכיוון שהגדרת רווח נמוך עשויה שלא לספק מספיק כוח. והגדרת רווח גבוה בהחלט תעוות את אות הפלט המוגבר של המעגל. מניסיוני, אני יכול להגיד שהגדרת רווח בין 30 ל 35 dB טובה להפעלת שמע באמצעות טלפון חכם או ערכת שמע USB.

מעגל הדוגמה בגיליון הנתונים ממליץ על הגדרת רווח של 32db ואני פשוט אשאיר אותו כמו שהוא.

ניתן לחשב את הרווח של ה- Op-Amp לפי הנוסחה הבאה

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32.3db

מה שעובד בסדר גמור עבור המגבר הזה

הערה: להגדרת המגברים יש להשתמש בנגדים של 1% או 0.5% אחרת ערוצי הסטריאו יפיקו יציאות שונות

הגדרת מסנן הקלט למגבר

הקבל C1 משמש כקבל חוסם DC ובכך מפחית את הרעש.

הקבל C1 והנגד R7 יוצרים מסנן מעבר גבוה RC, הקובע את הקצה התחתון של רוחב הפס.

ניתן למצוא את תדירות הניתוק של המגבר באמצעות הנוסחה הבאה המוצגת להלן.

FC = 1 / (2πRC)

כאשר R ו- C הם ערכי הרכיבים.

כדי למצוא את הערכים של ה- C, עלינו לסדר מחדש את המשוואה ל:

C = 1 / (2π x 22000R x 3.5Hz) = 4.7uF

הערה: מומלץ להשתמש בקבלים שמן מתכת לסרטים לביצועי השמע הטובים ביותר.

הגדרת רוחב הפס בלולאת המשוב

הקבל בלולאת המשוב עוזר ליצור פילטר נמוך לעבור, המסייע בהגברת תגובת הבס של המגבר. ככל שערכו של ה- C15 קטן יותר, כך הבס יהיה רך יותר. וערך גדול יותר עבור C15 ייתן לך בס נוקב יותר.

הגדרת מסנן הפלט

פילטר פלט או הידוע בכינויו רשת Zobel מונע תנודות שנוצרות מסליל הרמקולים והחוטים. זה גם דוחה את הפרעות הרדיו שנאספות על ידי החוט הארוך מהרמקול למגבר; זה גם מונע מהם להיכנס לולאת המשוב.

ניתן לחשב את תדירות הניתוק של רשת זובל באמצעות הנוסחה הפשוטה הבאה

גליון הנתונים נותן ערכים עבור ה- R ו- C, שהם R6 = 2.2R ו- C15 = 0.1 uF אם נכניס את הערכים לנוסחה ונחשב נקבל תדר חתך של

Fc = 1 / (2π x 2.2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 קילוהרץ

723 קילוהרץ הוא מעל לטווח השמיעה האנושי של 20 קילוהרץ, כך שהוא לא ישפיע על תגובת תדר המוצא וזה גם ימנע רעש קווי ותנודות.

ספק הכוח

ספק כוח עם קוטביות כפולה עם קבלים לניתוק ניתוק נדרש להפעלת המגבר, והסכמה מוצגת להלן.

רכיבים נדרשים

• TDA2050 IC - 2
• סיר משתנה 100k - 1
• מסוף בורג 5mmx2 - 2
• מסוף בורג 5mmx3 - 1
• 0.1 µF קבלים - 6
• נגד 22k אוהם - 4
• 2.2 אוהם נגד - 2
• נגד 1 Ohm אוהם - 2
• קבלים 47µF - 2
• קבלים 220µF - 2
• קבלים 2.2µF - 2
• שקע אוזניות 3.5 מ"מ - 1
• לוח לבוש 50x 50 מ"מ - 1
• גוף קירור - 1
• 6Amp דיודה - 4
• קבלים 2200µF - 2

סכמטי

תרשים מעגלים למעגל המגבר TDA2050 ניתן להלן:

בניית מעגלים

לצורך הדגמת מגבר הספק זה של 32 וואט, המעגל בנוי על גבי PCB בעבודת יד בעזרת קבצי העיצוב הסכימטי וה- PCB. שים לב שאם אנו מחברים עומס גדול ליציאת המגבר, זרם עצום של זרם דרך עקבות ה- PCB ויש סיכוי שהעקבות יישרפו. לכן, כדי למנוע עקבות PCB להישרף, כללתי כמה קופצים המסייעים להגביר את הזרימה הנוכחית.

בדיקת מעגל המגבר TDA2050

לבדיקת המעגל נעשה שימוש במנגנון הבא.

1. שנאי בעל ברז 13-0-13
2. רמקול 20W 20W כעומס
3. מודד Meco 108B + TRMS כחיישן הטמפרטורה
4. והטלפון של סמסונג שלי כמקור שמע

כפי שניתן לראות לעיל, הרכבתי את חיישן הטמפרטורה של המולטימטר ישירות על גוף הקירור של ה- IC כדי למדוד את הטמפרטורה של ה- IC בזמן הבדיקה.

כמו כן, ניתן לראות שטמפרטורת החדר הייתה 31 מעלות צלזיוס בזמן הבדיקה. ברגע זה, המגבר היה במצב כבוי והמולטימטר פשוט הראה את טמפרטורת החדר. בזמן הבדיקה, הוספתי מעט מלח בחרוט הוופר כדי להראות לך את הבס, והוא מייצר במעגל זה הבס יהיה נמוך מכיוון שלא השתמשתי במעגל בקרת טון כדי להגביר את הבס. אני הולך לעשות זאת במאמר הבא.

ניתן לראות מהתמונה לעיל, התוצאות היו נהדרות פחות או יותר והטמפרטורה של ה- IC לא חרגה מ- 50 מעלות צלזיוס במהלך הבדיקה.

שיפור נוסף

ניתן לשנות את המעגל נוסף על מנת לשפר את ביצועיו כמו שנוכל להוסיף פילטר נוסף על מנת לדחות רעשים בתדירות גבוהה. גודל גוף הקירור צריך להיות גדול יותר על מנת להגיע למצב עומס מלא של 32W. אבל זה נושא לפרויקט אחר שמגיע בקרוב אגב.

אני מקווה שאהבת את המאמר הזה ולמדת ממנו משהו חדש. אם יש לך ספק, אתה יכול לשאול בתגובות למטה או להשתמש בפורומים שלנו לדיון מפורט.

כמו כן, בדקו את מעגלי מגבר השמע האחרים שלנו.