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
Усилитель, сборку которого мы сегодня будем описывать, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Конечно, у «микросхемных» приборов есть ряд ограничений, поэтому усилители на «рассыпухе» могут обеспечить более высокие показатели. В то же время, выбранная нами схема имеет ряд преимуществ:
- она довольно простая;
- стоит дешевле;
- практически не нуждается в наладке;
- быстро собирается (буквально за вечер);
- по качеству превосходит многие усилители 70-х–80-х годов, и её вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить);
- такой вариант усилителя универсален (подходит и начинающему, и опытному радиолюбителю).
- Смотрите характеристики - какие устройства можно создать на её основе
Основные параметры усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Сразу отметим, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2–24 Ома, на активное сопротивление 4 Ома, при ёмкостной нагрузке +/- 15 мкФ, а также при индуктивной нагрузке +/- 1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках искажения оставались малыми. Стоит сказать, что величина искажений сильно зависит от источника питания (особенно на емкостной нагрузке).
Непосредственно с результатами измерений вы можете ознакомиться в приведённой ниже таблице:
| Параметр | Значение | Условия измерения |
| Рвых.макс, Вт (долговременная синусоидальная) | 36 | Напряжение питания +- 22В, Rн = 4 Ома |
| Диапазон частот по уровню -3 дБ | 9 Гц–50 кГц | Rн = 8 Ом, Uвых = 4 В |
| Кг, % (программой RMAA 5.5) | 0,008 | Rн = 8 Ом, Рвых = 16 Вт, f = 1 кГц |
| Чувствительность, В | 0,5 | Рвых.макс = 50 Вт, Rн = 4 Ом, Uип = +/-27 В |
Усилитель Hi-Fi на микросхеме TDA7294: схема и её описание
Подробная схема усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Схема данного усилителя - это практически повторение схемы включения, предлагаемой производителем. И это неслучайно - уж кто лучше знает, как ее включать. И наверняка не будет никаких неожиданностей из-за нестандартного включения или режима работы.
Сразу отметим - никаких 80–ти ватт (и тем более 100 Вт) от нее не получишь. Реально 40–60, но зато это будут честные долговременные ватты. В кратковременном импульсе можно получить гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80–120 Вт). В «китайских» ваттах это будет несколько тысяч. Если кого интересует - тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания.
И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по предлагаемой программе все учитывается автоматически).
Важно!!! Обязательно должен быть предохранитель как минимум в первичной обмотке трансформатора! Помните, что высокое напряжение опасно для жизни, а короткое замыкание может привести к пожару! И ещё: в цепь «земли» предохранитель включать нельзя!
От импульсного источника схема тоже работает, но тут высокие требования предъявляются к самому источнику: малые пульсации, возможность отдавать ток до 10 ампер без проблем, сильных «просадок» и срывов генерации. Помните, что высокочастотные пульсации подавляются микросхемой гораздо хуже, поэтому уровень искажений может повыситься в 10–100 раз, хотя «на вид» там все в порядке. Хороший импульсный источник, пригодный для Hi-Fi аудио, это сложное и недешевое устройство, поэтому изготовить «старомодный» аналоговый блок питания будет зачастую проще и дешевле.
Печатная плата и сборка усилителя на микросхеме TDA7294
Печатная плата односторонняя и имеет размеры 65х70 мм:
Плата разведена с учетом всех требований, предъявляемых к разводке высококачественных усилителей. Вход разведен максимально далеко от выхода, и заключен в «экран» из разделенной земли - входной и выходной. Дорожки питания обеспечивают максимальную эффективность фильтрующих конденсаторов (при этом длинна выводов конденсаторов С10 и С12 должна быть минимальна). В данной экспериментальной плате мы установили клемники для подключения входа, выхода и питания. Место под них предусмотрено (может несколько мешать конденсатор С10), но для стационарных конструкций лучше все эти провода припаять, ведь так надёжнее.
Широкие дорожки кроме низкого сопротивления обладают еще тем преимуществом, что труднее отслаиваются при перегреве. Да и при изготовлении «лазерно-утюжным» методом если где и не «пропечатается» квадрат 1х1 мм, то не страшно. Всё равно проводник не оборвётся. Кроме того, широкий проводник лучше держит тяжелые детали (а тонкий может просто отклеиться от платы).
На плате всего одна перемычка. Она лежит под выводами микросхемы, поэтому ее нужно монтировать первой, а под выводами оставить достаточно места, чтобы не замкнуло.
При монтаже применялись такие важные компоненты:
- резисторы мощностью 0,12 Вт (кроме R9);
- конденсаторы С9, С10, С12 К73-17 63В;
- конденсаторы С4 К10-47в 6,8 мкФ 25В.
Электролиты подойдут любые современные. На плате нанесена полярность подключения всех электролитических конденсаторов и диода. Диод - любой маломощный выпрямительный, выдерживающий обратное напряжение не менее 50 Вольт (например 1N4001-1N4007). Высокочастотные диоды лучше не задействовать.
В углах платы предусмотрено место для отверстий крепежных винтов М3. Можно крепить плату только за корпус микросхемы, но все же надежнее ещё и прихватить винтами.
Микросхему обязательно установить на радиатор площадью не менее 350 см2. Лучше больше. В принципе в неё встроена тепловая защита, но судьбу лучше не искушать. Даже если предполагается активное охлаждение, все равно радиатор должен быть достаточно массивным: при импульсном тепловыделении, что характерно для музыки, тепло более эффективно отбирается теплоёмкостью радиатора (то есть большая холодная железка), нежели рассеиванием в окружающую среду.
Металлический корпус микросхемы соединен с «минусом» питания. Отсюда возникают два способа установки её на радиатор:
- Через изолирующую прокладку. При этом радиатор может быть электрически соединен с корпусом.
- Напрямую, при этом радиатор обязательно электрически изолирован от корпуса.
Второй вариант обеспечивает лучшее охлаждение, но требует аккуратности (например, нельзя демонтировать микросхему при включенном питании).
В обоих случаях нужно использовать теплопроводящую пасту, причем в 1-м варианте она должна быть нанесена как между корпусом микросхемы и прокладкой, так и между прокладкой и радиатором.
Печатную плату в формате Sprint-Layout 4.0, схему в формате pdf и расположение деталей на плате в формате gif вы найдете в архиве ниже:
Отладка усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Как показывает практика, 90 % всех проблем с аппаратурой составляет её «неналаженность». То есть, спаяв очередную схему, и не сумев ее наладить, радиолюбитель ставит на ней крест, и во всеуслышание объявляет схему плохой. Поэтому наладка - это самый важный (и зачастую самый сложный) этап создания электронного устройства.
Правильно собранный усилитель в налаживании не нуждается. Но, поскольку никто не гарантирует, что все детали абсолютно исправны, при первом включении нужно соблюдать осторожность.
Первое включение проводится без нагрузки и с отключенным источником входного сигнала (лучше вообще закоротить вход перемычкой). Хорошо бы в цепь питания (и в «плюс», и в «минус» между источником питания и самим усилителем) включить предохранители порядка 1А. Кратковременно (примерно 0,5 сек.) подаем напряжение питания и убеждаемся, что ток, потребляемый от источника, небольшой (предохранители не сгорают). Удобно, если в источнике есть светодиодные индикаторы. При отключении от сети светодиоды продолжают гореть не менее 20 секунд: конденсаторы фильтра долго разряжаются маленьким током покоя микросхемы.
Если потребляемый микросхемой ток большой (больше 300 мА), то причин может быть много:
- КЗ в монтаже;
- плохой контакт в «земляном» проводе от источника;
- перепутаны «плюс» и «минус»;
- выводы микросхемы касаются перемычки;
- неисправна микросхема;
- неправильно впаяны конденсаторы С11, С13;
- неисправны конденсаторы С10-С13.
Наличие на выходе переменного напряжения говорит о проблемах с микросхемой или цепями С7R9, С3R3R4, R10. К сожалению, зачастую обычные тестеры не могут измерить высокочастотное напряжение, которое появляется при самовозбуждении (до 100 кГц), поэтому лучше всего здесь использовать осциллограф.
Если и тут всё в порядке, подключаем нагрузку, ещё раз проверяем на отсутствие возбуждения уже с нагрузкой и всё - можно слушать!
Но лучше все же провести еще один тест. Дело в том, что самым мерзким видом возбуждения усилителя является «звон» (когда возбуждение появляется только при наличии сигнала, причем при его определенной амплитуде). Главная проблема в том, что его трудно обнаружить без осциллографа и звукового генератора (да и устранить непросто), а звук портится колоссально из-за огромных интермодуляционных искажений. На слух это обычно воспринимается как «тяжелый» звук, то есть без всяких дополнительных призвуков (так как частота очень высокая), поэтому слушатель и не знает, что у него усилитель возбуждается. Просто послушает и решит, что микросхема «плохая», и «не звучит». При правильной сборке усилителя и нормальном источнике питания такого быть не должно.
Графическое изображение «звона» усилителя
Однако иногда подобные искажения бывают, и цепь С7R9 как раз и борется с ними. Но в нормальной микросхеме все хорошо и при отсутствии С7R9. Нам попадались экземпляры микросхемы со звоном. В них проблема решалась введением цепи С7R9 (поэтому мы её и применяем, хоть в даташите её и нет). Если подобная гадость имеет место даже при наличии С7R9, то можно попробовать ее устранить, «поиграв» с сопротивлением (его можно уменьшить до 3 Ом), но мы бы не советовали использовать такую микросхему. Это однозначно какой-то брак, и кто его знает, что в ней еще вылезет.
Как мы отмечали выше, «звон» можно увидеть только на осциллографе, а это оборудование есть далеко не у всех радиолюбителей. Хотя если хотите хорошо заниматься радиоэлектроникой, постарайтесь такие приборы заиметь или хотя бы где-то ими пользоваться. Чтобы всегда получать качественный звук, нужно обязательно проверяться на приборах. Помните, «звон» - это коварнейшая вещь, которая может испортить звучание тысячей способов.
Просмотреть ещё один метод сборки усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294 вы можете в приведённом ниже видео:
Микросхема TDA7294, представляющая интегральный усилитель низкой частоты, который очень популярен среди электронщиков, как начинающих, так и профессионалов. В сети полно разных отзывов о данной микросхеме. Решил и я собрать усилитель на ней. Схему я взял из даташита.
Питается данная “микруха” двухполярным питанием. Для новичков поясню, что не достаточно иметь “плюс” и “минус”.
Нужен источник с плюсовым выводом, минусовым выводом и общим. Например, относительно общего провода должно быть плюс 30 Вольт, а в другом плече минус 30 Вольт.
Усилитель на TDA7294 достаточно мощный. Максимальная паспортная мощность 100 Вт, но это с нелинейными искажениями в 10% и при максимальном напряжении (в зависимости от сопротивления нагрузки). Надежно снимать можно 70Вт. Таким образом, на свой день рождения я прослушивал две параллельно соединенные колонки “Радиотехника S30” на одном канале TDA 7294. Весь вечер и половину ночи, колонки звучали, иногда вводя их в перегруз. Но усилитель спокойно выдержал, хоть и порой перегревался (из-за плохого охлаждения).
Основные характеристики TDA 7294
Подаваемое напряжение +-10В…+-40В
Пиковый выходной ток до 10А
Рабочая температура кристалла до 150 градусов Цельсия
Выходная мощность при d=0.5%:
При +-35В и R=8Ом 70Вт
При +-31В и R=6Ом 70Вт
При +-27В и R=4Ом 70Вт
При d=10% и повышенном напряжении (смотрите ) можно добиться и 100Вт, но это будут грязные 100Вт.
Схема усилителя на ТДА7294
Приведенная схема взята из паспорта, все номиналы сохранены. При правильном монтаже и правильно выбранных номиналов элементов, усилитель запускается с первого раза и не требует никаких настроек.
Элементы усилителя
Номиналы всех элементов указаны на схеме. Мощность резисторов 0,25 Вт.
Саму “микруху” следует установить на радиатор. Если радиатор соприкасается с другими металлическими элементами корпуса, либо радиатором является сам корпус, то необходимо установить диэлектрическую прокладку между радиатором и корпусом TDA7294.
Прокладка может быть силиконовая или слюдяная.
Площадь радиатора должна составлять не менее 500 кв.см., чем больше, тем лучше.
Изначально я собирал два канала усилителя, так как источник питания позволял, но я не правильно подобрал корпус и оба канала просто не влезли в корпус по габаритам. Пытался я уменьшить печатную плату, но ничего не вышло.
После полной сборки усилителя я понял, что корпуса не достаточно для охлаждения и одного канала усилителя. Корпус у меня являлся радиатором. Короче говоря, раскатал губу на два канала.
При прослушивании моего устройства на полную громкость, кристалл начинал перегреваться, но я убавлял уровень громкости и продолжал тестировать. В итоге, до полуночи слушал я музыку на умеренной громкости, периодически вгоняя усилитель в перегрев. Усилитель на ТДА7294 оказался очень даже надежным.
Режим STAND - BY TDA 7294
Если на 9 ногу подать 3,5В и более, то микросхема выходит из спящего режима, если подать менее 1,5В, то войдет в спящий режим.
Для того, чтобы устройство вывести из спящего режима, нужно 9 ногу через резистор 22 кОм подключить к плюсовому выводу (источника двухполярного питания).
А если 9 ногу через тот же резистор подключить к выводу GND (источника двухполярного питания), то устройство войдет в спящий режим.
Печатная плата, находящаяся под статьей, разведена так, что 9 нога через резистор 22 кОм соединена дорожкой с плюсовым выводом источника питания. Следовательно, при включении источника питания, усилитель сразу же начинает работать не в спящем режиме.
Режим MUTE TDA 7294
Если на 10 ногу TDA7294 подать 3,5В и более, то устройство выйдет из режима приглушения. Если же подать менее 1,5В, то устройство войдет в режим приглушения.
Практически это делается так: через резистор 10 кОм 10 ногу микросхемы подключаем к плюсу двухполярного источника питания. Усилитель “запоет”, то есть не будет приглушен. На печатной плате, которая прикреплена к статье, так сделано с помощью дорожки. При подаче питания на усилитель, он сразу начинает петь, без всяких перемычек и тумблеров.
Если через резистор 10 кОм 10 ногу ТДА7294 соединить с выводом GND источника питания, то наш “усилок” войдет в режим приглушения.
Источник питания.
Источником напряжения для устройства послужил собранный , который себя показал очень даже хорошо. При прослушивании одного канала ключи теплые. Так же теплые и диоды Шоттки, хоть и не установлены на них радиаторы. ИИП без защит и софтстарта.
Схему данного ИИП многие критикуют, но она очень проста в сборке. Работает она надежно без плавного включения. Эта схема очень подходит начинающим электронщикам из-за своей простаты.
Корпус.
Корпус был куплен.
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 |
В данной статье речь пойдет о довольно распространенной и популярной микросхеме-усилителе TDA7294 . Рассмотрим ее краткое описание, технические характеристики, типовые схемы подключения и приведем схему усилителя с печатной платой.
Описание микросхемы TDA7294
Микросхема TDA7294 представляет собой монолитную интегральную схему в корпусе MULTIWATT15. Она предназначена для использования в качестве AB усилителя звука класса Hi-Fi. Благодаря широкому диапазону питающего напряжения и высокому выходному току, TDA7294 способна обеспечивать высокую выходную мощность при сопротивлении динамиков 4 Ом и 8 Ом.
TDA7294 имеет низкий уровень шума, низкий уровень искажений, хорошее подавление пульсаций и может работать от широкого диапазона питающего напряжения. Микросхема имеет встроенную защиту от короткого замыкания и схему отключения при перегреве. Встроенная функция подавления (Mute) упрощает дистанционное управление усилителем, предотвращая появления шумов.
Этот интегральный усилитель прост в использовании и для его полноценной работы требуется не так много внешних компонентов.
Технические характеристики TDA7294
Размеры микросхемы:
Как было сказано выше, микросхема TDA7294 выпускается в корпусе MULTIWATT15 и имеет следующее расположение выводов (распиновка):
- GND (общий провод)
- Inverting Input (инверсный вход)
- Non Inverting Input (прямой вход)
- In+Mute
- N.C. (не используется)
- Bootstrap
- Stand-By
- N.C. (не используется)
- N.C. (не используется)
- +Vs (плюс питание)
- Out (выход)
- -Vs (минус питание)
Следует обратить внимание на тот факт, что корпус микросхемы соединен не с общей линией питания, а с минусом питания (вывод 15)
Типовая схема включения TDA7294 из datasheet
Мостовая схема подключения
Мостовое включение — это включение усилителя к динамикам, при котором каналы стереофонического усилителя функционируют в режиме моноблочных усилителей мощности. Они усиливают один и тот же сигнал, но в противофазе. При этом динамик подключается между двумя выходами каналов усиления. Мостовое включение позволяет значительно увеличить мощность усилителя
По сути, данная мостовая схема из datasheet не что иное как два простых усилителя к выходам, которых подключен звуковой динамик. Данная схема включения может применяться только при сопротивлении динамиков 8 Ом или 16 Ом. С динамиком 4 Ом возникает большая вероятность выхода микросхемы из строя.
Среди интегрированных усилителей мощности, микросхема TDA7294 является прямым конкурентом LM3886.
Пример использования TDA7294
Это простая схема усилителя на 70 ватт. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 вольт. Для нормальной работы схемы микросхему TDA7294 необходимо установить на радиатор площадью около 500 см. кв. Монтаж выполнен на односторонней плате выполненный по .
Печатная плата и расположение элементов на ней:
Блок питания усилителя TDA7294
Для питания усилитель с нагрузкой 4 Ома питание должно составлять 27 вольт, при сопротивлении динамиков 8 Ом напряжение должно быть уже 35 вольт.
Блок питания для усилителя TDA7294 состоит из понижающего трансформатора Тр1 имеющего вторичную обмотку на 40 вольт (50 вольт при нагрузке 8 Ом) с отводом посередине либо две обмотки по 20 вольт (25 вольт при нагрузке 8 Ом) с током нагрузки до 4 ампер. Диодный мост должен отвечать следующим требованиям: прямой ток не менее 20 ампер и обратное напряжение не менее 100 вольт. С успехом диодный мост можно заменить четырьмя выпрямительными диодами с соответствующими показателями.
Электролитические конденсаторы фильтра C3 и C4 предназначены в основном для снятия пиковой нагрузки усилителя и устранению пульсации напряжения идущего с выпрямительного моста. Данные конденсаторы обладают ёмкостью 10000 мкф с рабочим напряжением не менее 50 вольт. Неполярные конденсаторы (пленочные) C1 и C2 могут быть емкостью от 0,5 до 4 мкф с напряжением питания не менее 50 вольт.
Нельзя допускать перекосов напряжения, напряжение в обоих плечах выпрямителя обязательно должно быть равным.