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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Möglichkeiten des Automotive-ULF auf dem TDA2030-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Kfz-Leistungsverstärker Der Niederfrequenz-Verstärkerchip TDA2030A von ST Microelectronics erfreut sich bei Funkamateuren wohlverdienter Beliebtheit. Es hat hohe elektrische Eigenschaften und niedrige Kosten, was es ermöglicht, hochwertige ULF mit einer Leistung von bis zu 18 W zu minimalen Kosten zusammenzubauen. Allerdings kennt nicht jeder seine "versteckten Vorteile": Es stellt sich heraus, dass eine Reihe anderer nützlicher Geräte auf diesem IC montiert werden können. Der TDA2030A-Chip ist ein 18-W-Hi-Fi-Leistungsverstärker der Klasse AB oder ein VLF-Treiber mit bis zu 35 W (mit leistungsstarken externen Transistoren). Es bietet einen großen Ausgangsstrom, geringe Oberschwingungs- und Intermodulationsverzerrung, eine große Bandbreite des verstärkten Signals, ein sehr niedriges Eigenrauschen, einen eingebauten Kurzschlussschutz am Ausgang und ein automatisches System zur Begrenzung der Verlustleistung, das den Arbeitspunkt beibehält die IC-Ausgangstransistoren in einem sicheren Bereich. Der eingebaute Wärmeschutz sorgt dafür, dass der IC abgeschaltet wird, wenn der Quarz über 145°C erhitzt wird. Die Mikroschaltung ist in einem Pentawatt-Gehäuse hergestellt und hat 5 Pins. Betrachten wir zunächst kurz einige Schemata für die Standardverwendung von ICs - Bassverstärkern. Ein typischer Schaltkreis des TDA2030A ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Die Mikroschaltung ist nach dem Schema eines nicht invertierenden Verstärkers angeschlossen. Die Verstärkung wird durch das Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände R2 und R3 bestimmt, die die OOS-Schaltung bilden. Er wird nach der Formel Gv=1+R3/R2 berechnet und kann leicht geändert werden, indem der Widerstandswert eines der Widerstände ausgewählt wird. Dies geschieht üblicherweise mit einem Widerstand R2. Wie aus der Formel ersichtlich, führt eine Verringerung des Widerstandswerts dieses Widerstands zu einer Erhöhung der Verstärkung (Empfindlichkeit) des ULF. Die Kapazität des Kondensators C2 wird basierend auf der Tatsache gewählt, dass seine Kapazität Xc = 1/2 ΔfC bei der niedrigsten Betriebsfrequenz mindestens fünfmal kleiner als R2 ist. In diesem Fall bei einer Frequenz von 5 Hz Xs2=1/6,28*40*47*10-6\u85d 1 Ohm. Der Eingangswiderstand wird durch den Widerstand R1 bestimmt. Als VD2, VDXNUMX können Sie beliebige Siliziumdioden mit Strom I verwendenPR0,5... 1 A und UOBR mehr als 100 V, zum Beispiel KD209, KD226, 1N4007. Die Schaltung zum Einschalten des ICs bei Verwendung einer unipolaren Stromversorgung ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.
Der Teiler R1R2 und der Widerstand R3 bilden eine Vorspannungsschaltung, um am Ausgang des IC (Pin 4) eine Spannung gleich der halben Versorgungsspannung zu erhalten. Dies ist für eine symmetrische Verstärkung beider Halbwellen des Eingangssignals erforderlich. Die Parameter dieser Schaltung bei Vs=+36 V entsprechen den Parametern der in Abb. 1 gezeigten Schaltung. 18, wenn es von einer Quelle von ± 3 V gespeist wird. Ein Beispiel für die Verwendung einer Mikroschaltung als Treiber für ULF mit leistungsstarken externen Transistoren ist in Abb. XNUMX gezeigt. XNUMX.
Bei Vs = ± 18 V bei einer Last von 4 Ohm entwickelt der Verstärker eine Leistung von 35 Watt. Die Widerstände R3 und R4 sind in der IC-Leistungsschaltung enthalten, deren Spannungsabfall für die Transistoren VT1 bzw. VT2 öffnet. Bei einer niedrigen Ausgangsleistung (Eingangsspannung) ist der vom IC verbrauchte Strom gering und der Spannungsabfall an den Widerständen R3 und R4 reicht nicht aus, um die Transistoren VT1 und VT2 zu öffnen. Die internen Transistoren der Mikroschaltung funktionieren. Wenn die Eingangsspannung ansteigt, nehmen die Ausgangsleistung und der vom IC verbrauchte Strom zu. Wenn es einen Wert von 0,3 ... 0,4 A erreicht, beträgt der Spannungsabfall an den Widerständen R3 und R4 0,45 ... 0,6 V. Die Transistoren VT1 und VT2 beginnen sich zu öffnen, während sie parallel zu den internen Transistoren geschaltet werden des IC. Der der Last zugeführte Strom wird zunehmen und die Ausgangsleistung wird entsprechend zunehmen. Als VT1 und VT2 können Sie ein beliebiges Paar komplementärer Transistoren mit der entsprechenden Leistung verwenden, z. B. KT818, KT819. Die Brückenschaltung zum Einschalten des ICs ist in Abb. 4 dargestellt. vier.
Das Signal vom Ausgang des IC DA1 wird über den Teiler R6R8 dem invertierenden Eingang DA2 zugeführt, der den gegenphasigen Betrieb der Mikroschaltungen sicherstellt. In diesem Fall steigt die Spannung an der Last und infolgedessen steigt die Ausgangsleistung. Bei Vs=±16 V an einer Last von 4 Ohm erreicht die Ausgangsleistung 32 Watt. Für Liebhaber von Zwei-, Dreiband-ULF ist dieser IC eine ideale Option, da es möglich ist, aktive Tiefpass- und Hochpassfilter direkt darauf zu montieren. Das Schema eines Dreiband-ULF ist in Abb. 5 dargestellt. XNUMX.
Der Niederfrequenzkanal (LF) wird nach dem Schema mit leistungsstarken Ausgangstransistoren hergestellt. Am Eingang von IC DA1 ist ein Tiefpassfilter R3C4, R4C5 enthalten, und die erste Verbindung des Tiefpassfilters R3C4 ist in der Verstärkerschaltung enthalten. Ein derartiger Schaltungsentwurf ermöglicht es, mit einfachen Mitteln (ohne Erhöhung der Anzahl der Verbindungen) eine ausreichend hohe Flankensteilheit des Filterfrequenzgangs zu erhalten. Die Mittelfrequenz- (MF) und Hochfrequenz- (HF) Kanäle des Verstärkers sind entsprechend einer typischen Schaltung auf den ICs DA2 bzw. DA3 aufgebaut. Am Eingang des Mitteltonkanals sind Hochpassfilter C12R13, C13R14 und Tiefpassfilter R11C14, R12C15 enthalten, die zusammen eine Bandbreite von 300 ... 5000 Hz bereitstellen. Das HF-Kanalfilter ist auf den Elementen C20R19, C21R20 aufgebaut. Die Grenzfrequenz jeder Verbindung des Tiefpassfilters oder Hochpassfilters kann nach der Formel fCP \u160d 2030 / RC berechnet werden, wobei die Frequenz f in Hertz, R - in Kiloohm, C - in Mikrofarad ausgedrückt wird. Die angeführten Beispiele erschöpfen die Einsatzmöglichkeiten des IMC TDA3,4A als Bassverstärker nicht. So können Sie beispielsweise anstelle einer bipolaren Stromversorgung für eine Mikroschaltung (Abb. 1) eine unipolare Stromversorgung verwenden. Dazu sollte der Minuspol der Stromversorgung geerdet werden und eine Vorspannung an den nicht invertierenden (Pin 2) Eingang angelegt werden, wie in Abb. 1 (Elemente R3-R2 und C4). Schließlich ist es am Ausgang des IC zwischen Pin XNUMX und der Last erforderlich, den Elektrolytkondensator einzuschalten und Sperrkondensatoren entlang der -Vs-Schaltung aus der Schaltung auszuschließen. Betrachten Sie andere mögliche Verwendungen für diesen Chip. Der TDA2030A IC ist nichts anderes als ein Operationsverstärker mit starker Ausgangsstufe und sehr guter Performance. Auf dieser Grundlage wurden mehrere Schemata für die nicht standardmäßige Aufnahme entworfen und getestet. Einige der Schaltungen wurden "live" auf einem Steckbrett getestet, einige wurden im Programm Electronic Workbench simuliert. Leistungsstarker Signalrepeater
Das Signal am Ausgang des Gerätes Abb. 6 wiederholt die Form und Amplitude des Eingangs, hat aber mehr Kraft, d.h. Die Schaltung kann mit einer niederohmigen Last betrieben werden. Der Repeater kann z. B. zur Verstärkung von Netzteilen, zur Erhöhung der Ausgangsleistung von Niederfrequenzgeneratoren (zum direkten Testen von Lautsprecherköpfen oder akustischen Systemen) verwendet werden. Das Betriebsfrequenzband des Repeaters ist linear von DC bis 0,5 ... 1 MHz, was für einen Niederfrequenzgenerator mehr als ausreichend ist. Netzteile verstärken
Die Mikroschaltung ist als Signalverstärker enthalten, die Ausgangsspannung (Pin 4) ist gleich der Eingangsspannung (Pin 1) und der Ausgangsstrom kann 3,5 A erreichen. Dank des eingebauten Schutzes hat die Schaltung keine Angst vor Kurzschlüssen Stromkreise in der Last. Die Stabilität der Ausgangsspannung wird durch die Stabilität der Referenz bestimmt, d. h. Zenerdiode VD1 Abb. 7 und integriertem Stabilisator DA1 Abb. 8. Natürlich gemäß den Diagrammen in Abb. 7 und Abb. 8, Sie können Stabilisatoren für eine andere Spannung montieren, Sie müssen nur berücksichtigen, dass die gesamte (Gesamt-) Verlustleistung des Mikroschaltkreises 20 Watt nicht überschreiten sollte. Sie müssen beispielsweise einen Stabilisator für 12 V und einen Strom von 3 A bauen. Es gibt eine fertige Stromquelle (Transformator, Gleichrichter und Filterkondensator), die U erzeugtFE= 22 V beim erforderlichen Laststrom. Dann tritt an der Mikroschaltung U ein Spannungsabfall aufIC= U.FE - UAUSFAHRT = 22 V -12 V = 10 V, und bei einem Laststrom von 3 A erreicht die Verlustleistung den Wert PRAS= U.IC*IН \u10d 3 V * 30A \u2030d XNUMX W, was den maximal zulässigen Wert für TDAXNUMXA überschreitet. Der maximal zulässige Spannungsabfall am IC kann mit der Formel berechnet werden: UIC= PRAS.MAX / IchН In unserem Beispiel UIC\u20d 3 W / 6,6 A \uXNUMXd XNUMX V, daher sollte die maximale Spannung des Gleichrichters U seinFE = U.AUSFAHRT+UIC \u12d 6,6 V + 18,6 V \uXNUMXd XNUMX V. Im Transformator muss die Windungszahl der Sekundärwicklung reduziert werden. Widerstand des Ballastwiderstands R1 in der Schaltung in Abb. 7 kann mit der Formel berechnet werden: R1 = (UFE - UST)/ICHST, wo bist duST und ichST - jeweils die Spannung und der Strom der Stabilisierung der Zenerdiode. Die Stabilisierungsstromgrenzen sind im Nachschlagewerk zu finden, in der Praxis wird sie für Zenerdioden niedriger Leistung innerhalb von 7 ... 15 mA (normalerweise 10 mA) gewählt. Wenn der Strom in der obigen Formel in Milliampere ausgedrückt wird, wird der Widerstandswert in Kiloohm erhalten. Einfaches Labornetzteil
Die elektrische Schaltung des Netzteils ist in Abb. 9. Durch Veränderung der Spannung am Eingang des ICs mit dem Potentiometer R1 erhält man eine stufenlos einstellbare Ausgangsspannung. Der maximale Strom, der von der Mikroschaltung gegeben wird, hängt von der Ausgangsspannung ab und wird durch die gleiche maximale Verlustleistung am IC begrenzt. Sie kann mit der Formel berechnet werden: Imax = PRAS.MAX / U.IC Wenn beispielsweise die Ausgangsspannung U istAUSFAHRT \u6d XNUMX V, an der Mikroschaltung U tritt ein Spannungsabfall aufIC = U.FE - UAUSFAHRT \u36d 6 V - 30 V \uXNUMXd XNUMX V, daher ist der maximale Strom Imax = 20 W / 30 V = 0,66 A. Bei UAUSFAHRT = 30 V kann der maximale Strom maximal 3,5 A erreichen, da der Spannungsabfall über dem IC vernachlässigbar ist (6 V). Stabilisiertes Labornetzteil
Die elektrische Schaltung des Netzteils ist in Abb. 10. Die Quelle der stabilisierten Referenzspannung - der DA1-Chip - wird von einem parametrischen 15-V-Stabilisator gespeist, der auf der VD1-Zenerdiode und dem R1-Widerstand montiert ist. Wenn der IC DA1 direkt von einer +36-V-Quelle gespeist wird, kann er ausfallen (die maximale Eingangsspannung für den IC 7805 beträgt 35 V). Der DA2-IC ist entsprechend der nichtinvertierenden Verstärkerschaltung angeschlossen, deren Verstärkung als 1 + R4 / R2 definiert und gleich 6 ist. Daher kann die Ausgangsspannung, wenn sie mit dem R3-Potentiometer eingestellt wird, einen Wert von fast Null annehmen auf 5 V * 6 = 30 V. Bezüglich des maximalen Ausgangsstroms gilt für diese Schaltung alles Obige für ein einfaches Labornetzteil (Abb. 9). Wird eine niedriger geregelte Ausgangsspannung erwartet (z.B. 0 bis 20 V an UFE = 24 V), können die Elemente VD1, C1 aus der Schaltung ausgeschlossen und anstelle von R1 ein Jumper installiert werden. Bei Bedarf kann die maximale Ausgangsspannung durch Wahl des Widerstandswerts des Widerstands R2 oder R4 geändert werden. Einstellbare Stromquelle
Der Stromkreis des Stabilisators ist in Abb. 11 dargestellt. 2. Am invertierenden Eingang des IC DA2 (Pin XNUMX) wird aufgrund des Vorhandenseins des OOS durch den Lastwiderstand die Spannung U gehaltenBX. Unter dem Einfluss dieser Spannung fließt ein Strom I durch die LastН = U.BX /R4. Wie aus der Formel ersichtlich ist, hängt der Laststrom nicht vom Lastwiderstand ab (natürlich bis zu gewissen Grenzen, bedingt durch die finale Versorgungsspannung des ICs). Also U wechselnBX von null auf 5 V mit dem Potentiometer R1, mit einem festen Wert des Widerstands R4 = 10 Ohm, können Sie den Strom durch die Last innerhalb von 0...0,5 A einstellen. Dieses Gerät kann zum Laden von Batterien und galvanischen Zellen verwendet werden. Der Ladestrom ist während des gesamten Ladezyklus stabil und hängt nicht vom Entladegrad der Batterie oder von der Instabilität des Netzes ab. Der maximale Ladestrom, der mit dem Potentiometer R1 eingestellt wird, kann geändert werden, indem der Widerstandswert des Widerstands R4 erhöht oder verringert wird. Beispielsweise hat er bei R4=20 Ohm einen Wert von 250 mA und bei R4=2 Ohm erreicht er 2,5 A (siehe obige Formel). Für diese Schaltung gelten wie für Spannungsstabilisierungsschaltungen Beschränkungen des maximalen Ausgangsstroms. Eine weitere Anwendung eines leistungsstarken Stromstabilisators ist die Messung niedriger Widerstände mit einem Voltmeter auf einer linearen Skala. Wenn Sie den Stromwert beispielsweise auf 1 A einstellen, erhalten wir nach dem Ohmschen Gesetz durch Anschließen eines Widerstands mit einem Widerstand von 3 Ohm an die Schaltung den Spannungsabfall U = l * R = l A * 3 Ohm = 3 V, und wenn wir beispielsweise einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 7,5 Ohm anschließen, erhalten wir einen Spannungsabfall von 7,5 V. Bei diesem Strom können natürlich nur leistungsstarke niederohmige Widerstände gemessen werden (3 V pro 1 A ist 3 W, 7,5 V * 1 A \u7,5d XNUMX W) Sie können jedoch den gemessenen Strom reduzieren und ein Voltmeter mit einer niedrigeren Messgrenze verwenden. Leistungsstarker Rechteckgenerator
Schemata eines leistungsstarken Rechteckimpulsgenerators sind in Abb. 12 dargestellt. 13 (mit bipolarer Versorgung) und Abb. 12 (bei Einzelversorgung). Die Schaltungen können beispielsweise in Einbruchmeldeanlagen eingesetzt werden. Die Mikroschaltung ist als Schmitt-Trigger enthalten, und die gesamte Schaltung ist ein klassischer Relaxations-RC-Oszillator. Betrachten Sie die Funktionsweise der in Abb. XNUMX. Angenommen, im Moment des Einschaltens geht das Ausgangssignal des IC auf den Pegel der positiven Sättigung (UAUSFAHRT = +UFE). Der Kondensator C1 beginnt sich über den Widerstand R3 mit der Zeitkonstante C3 R1 aufzuladen. Wenn die Spannung an CXNUMX die Hälfte der Spannung der positiven Stromversorgung (+UFE/ 2) schaltet IC DA1 in einen Zustand negativer Sättigung (UAUSFAHRT =-UFE). Der Kondensator C1 beginnt sich über den Widerstand R3 mit der gleichen Zeitkonstante Cl R3 auf die Spannung (-UFE / 2) wenn der IC wieder in positive Sättigung schaltet. Der Zyklus wird mit einer Periode von 2,2C1R3 wiederholt, unabhängig von der Spannung der Stromversorgung. Pulswiederholrate kann mit der Formel berechnet werden: f=l/2,2*R3Cl. Wenn der Widerstand in Kiloohm und die Kapazität in Mikrofarad ausgedrückt wird, erhalten wir die Frequenz in Kilohertz. Leistungsstarker Niederfrequenz-Sinusgenerator
Der Stromkreis eines leistungsstarken Niederfrequenzgenerators für Sinusschwingungen ist in Abb. 14 dargestellt. 1. Der Generator ist nach dem Wien-Brückenschema aufgebaut, das aus den Elementen DA1 und C2, R2, C4, R2 besteht und für die erforderliche Phasenverschiebung in der POS-Schaltung sorgt. Die Spannungsverstärkung des IC muss bei gleichen Werten von Cl, C2 und R4, R3 genau gleich 2 sein. Bei einem niedrigeren Wert von Ku werden die Schwingungen gedämpft, bei einem höheren Wert die Verzerrung des Ausgangssignals steigt stark an. Die Spannungsverstärkung wird durch den Widerstand der Glühfäden der Lampen ELI, EL3 und der Widerstände Rl, R3 bestimmt und ist gleich Ky = RXNUMX / Rl + REL1,2. Die Lampen ELI, EL2 arbeiten als Elemente mit variablem Widerstand im OOS-Kreis. Mit einer Erhöhung der Ausgangsspannung steigt der Widerstand der Glühfäden der Lampen aufgrund der Erwärmung, was zu einer Abnahme der Verstärkung DA1 führt. Somit wird die Amplitude des Ausgangssignals des Generators stabilisiert und eine Verzerrung der Sinuswellenform wird minimiert. Mit einem Abstimmwiderstand R1 wird eine minimale Verzerrung bei maximal möglicher Amplitude des Ausgangssignals erreicht. Um den Einfluss der Last auf die Frequenz und Amplitude des Ausgangssignals zu eliminieren, ist die R5C3-Schaltung am Generatorausgang enthalten. Frequenz der erzeugten Schwingungen kann durch die Formel bestimmt werden: f=1/2piRC. Der Generator kann zum Beispiel beim Reparieren und Testen von Lautsprecherköpfen oder akustischen Systemen eingesetzt werden. Abschließend ist anzumerken, dass der Mikrokreislauf auf einem Heizkörper mit einer gekühlten Fläche von mindestens 200 cm installiert werden muss2. Bei der Beschaltung der Leiterplatte für NF-Verstärker ist darauf zu achten, dass die „Masse“-Busse für das Eingangssignal sowie die Stromversorgung und das Ausgangssignal von unterschiedlichen Seiten verbunden werden (die Leiter zu diesen Klemmen sollten keine Fortsetzungen sein, sondern in Form eines "Sterns") ") miteinander verbunden sein. Dies ist notwendig, um das Wechselstrombrummen zu minimieren und eine mögliche Selbsterregung des Verstärkers bei Ausgangsleistung nahe dem Maximum zu eliminieren. Nach den Materialien der Zeitschrift "Radioamator" Veröffentlichung: cxem.net
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Kommentare zum Artikel: Gast Vielen Dank... Sieger Kompetent, sehr informativ! [hoch]
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