Automotive UMZCH auf dem TDA7294-Chip. Schema, Beschreibung

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Automotive UMZCH auf dem TDA7294-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Kfz-Leistungsverstärker

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Für eine hochwertige Klangwiedergabe im fahrenden Auto benötigen Sie mindestens 50 Watt pro Kanal für die Frontlautsprecher, 20 Watt für die Hecklautsprecher und 100 Watt für einen Subwoofer. Im Handel erhältliche Radio-Tonbandgeräte (CD-Receiver) geben eine Leistung von 15 W (20 W bei laufendem Auto) ab, unabhängig davon, worauf sie zu Werbezwecken schreiben.

Daher wird ein externer Verstärker für die Front und den Subwoofer benötigt (die Rückseite stellt einen Verstärker für das Radio bereit). Es ist ein solcher Verstärker, der in diesem Artikel beschrieben wird.

Automotive UMZCH auf dem TDA7294-Chip. Gesamtansicht des Verstärkers

Der Verstärker hat 3 Kanäle – zwei Kanäle für die Stereoverstärkung und einen Kanal für den passiven Subwoofer. Um die erforderliche Ausgangsleistung bei einer Versorgung mit 12 Volt bereitzustellen, wird ein Spannungswandler verwendet.

Verstärkerparameter

Maximale Ausgangsleistung an 4 Ohm
mit einem harmonischen Koeffizienten von nicht mehr als 1 %:
Subwoofer-Verstärker - 175 Watt.
Stereoverstärker - 75 Watt pro Kanal
Verstärkerharmonische:
auf TDA7294 bei Рout.=60 W nicht mehr als - 0,01 %
Subwoofer bei Pout.=150 W nicht mehr als - 0,1 %
Versorgungsspannung :
mindestens - 11 V
maximal - 16 V
Verbrauchsstrom:
Im Ruhezustand - 1 A.
Bei maximaler Ausgangsleistung aller Kanäle - 40 A.
Abmessungen: 290x153x63
Gewicht: 2,3 kg

Verstärker

Die Verstärkerschaltung ist in Abbildung Nr. 1 dargestellt. Kanäle mit jeweils 75 W werden auf TDA7294-Mikroschaltungen hergestellt und weisen bei einer Ausgangsleistung von 70 W K-Oberschwingungen von nicht mehr als 0,01 % auf. Die Versorgungsspannung beträgt +- 28 V bei einer 4 Ohm Last. Bei einer Last von 8 Ohm ist eine Stromversorgung von +-35 V erforderlich und der Stromkreis kann über eine Quelle von +-38 V angeschlossen werden, was die Wandlerschaltung vereinfacht. Am Eingang befinden sich umschaltbare Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 100 Hz, hergestellt auf Operationsverstärkern DA5, DA6. Der Filter wird benötigt, um eine Überlastung der eingebauten Lautsprecher mit tiefen Frequenzen zu vermeiden, für die sie nicht ausgelegt sind. Auf Wunsch kann der Filter über den Schalter S2 abgeschaltet werden. Aus Spannungen + - 28 V erhalten die Stabilisatoren DA7 Typ 7815 und DA8 Typ 7915 + -15 V Spannungen zur Versorgung des Vorverstärkers und der Filter.

(zum Vergrößern klicken)

Für den Subwoofer-Kanal musste ich auf die Verwendung von TDA7294-Mikroschaltungen verzichten, da der 75GDN-1-Kopf eines selbstgebauten Subwoofers einen Widerstand von 4 Ohm hatte. Es wurden mindestens 150 Watt Leistung benötigt, eine Mikroschaltung kann diese Leistung nicht liefern. Überbrückte TDA7294-Chips erfordern eine Last von mindestens 8 Ohm. Für diejenigen, die einen 8-Ohm-Subwooferkopf haben, können wir die Verwendung von TDA7294-Mikroschaltungen in einer Brückenverbindung empfehlen, die von einer Quelle von + -28 V gespeist wird. Der Verstärker basiert auf einer bekannten Schaltung basierend auf KT825, KT827 Transistoren. In der Endstufe kommen Transistoren vom Typ KT8101 und KT8102 zum Einsatz. Auf Wunsch können Sie die Transistoren KT825, KT827 verwenden, allerdings treten Schwierigkeiten bei der Wärmeableitung auf (bei dieser Gestaltung des Transistorgehäuses). Der beste Ersatz für Ausgangstransistoren ist das Toshiba-Paar 2SA1302, 2SC3281 und ein Paar KT850, KT851 für den Vorausgang.

Der Subwoofer-Kanal benötigt keinen Verstärker mit Kg in Tausendstel Prozent. Die Versorgungsspannung zum Erreichen der erforderlichen Leistung wurde mit + - 38 V gewählt. Dies erforderte die Verwendung einer zusätzlichen Wicklung am Transformator, eines zusätzlichen Gleichrichters und eines Filters in der Stromversorgung. Am Kanaleingang ist ein Filter installiert, der Frequenzen über 120 Hz schneidet, die auf dem DA4-Chip hergestellt wurden. Es gibt keine Einstellung der Grenzfrequenz, sie wird für eine bestimmte Akustik ausgewählt. Zur Einstellung können Sie den Schalter auf 2-3 Positionen stellen und RC-Kreise schalten. Der Originalverstärker hat keinen Lautsprecherausgangsschutz gegen Gleichspannung im Falle eines Verstärkerausfalls. Schema Nr. 3 zeigt eine solche Schutzeinheit. Wenn Sie hochwertige teure Köpfe in der Akustik verwenden, dann empfehle ich den Verstärker um diesen Schutz zu ergänzen.

Wandler. Der komplexeste Teil des Verstärkers (und verantwortlich) ist der Spannungswandler. Die Wandlerschaltung ist in Abbildung 2 dargestellt. Sie ist nach dem Schema einer Gegentakt-Transformatorkaskade aufgebaut. Als Leistungselemente werden MDP-Schlüssel verwendet. Die Steuerschaltung mit Stabilisierung der Ausgangsspannung wird durch die Mikroschaltung des PWM-Controllers TL494 hergestellt, die Spannungsrückkopplung wird nur von positiven Stromquellen angeschlossen, die Stabilisierung negativer Quellen erfolgt indirekt. Die Genauigkeit der Aufrechterhaltung der Spannung positiver Quellen ist um ein Vielfaches höher als die von negativen. Bei dieser Regelung wurden keine negativen Auswirkungen festgestellt.

Um die Spannung an allen Ausgängen des Wandlers genauer aufrechtzuerhalten, können Sie eine Kompensationsdrossel einsetzen (diese befindet sich in allen Netzteilen von Computern). Die Induktivität wird unmittelbar nach den Gleichrichterdioden platziert, sie muss vier Windungen haben (entsprechend der Anzahl der Spannungsausgänge). Viele proprietäre Verstärker haben überhaupt keine Stabilisierung der Wandlerausgangsspannung. Es werden Schlüssel-Feldeffekttransistoren vom Typ IRFZ44 verwendet, zwei parallel. Es können auch andere Transistoren verwendet werden: IRF1010, IRFZ48, IRFP150, IRFZ46. Bei der Auswahl der Transistoren ist darauf zu achten, dass der Widerstand Rsi möglichst klein ist. Der Konverter wird über Relaiskontakte für 30 A durch ein Signal vom Funkgerät eingeschaltet. Ein solcher Ausgang ist in den meisten Radio-Tonbandgeräten vorhanden, er dient zum Ausfahren der Antennen, zum Einschalten aktiver Antennen und externer Verstärker. Wenn das Radio eingeschaltet ist, erscheint an diesem Ausgang eine Spannung von 12 V. Wenn kein solcher Ausgang vorhanden ist, können Sie einen Schalter an der Frontplatte des Fahrzeugs installieren, der das Aktivierungsrelais mit 12 V versorgt. Bei maximaler Ausgangsleistung verbraucht der Konverter bis zu 40 A.

(zum Vergrößern klicken)

Am Leistungseingang ist ein LC-Entstörfilter eingebaut. Der Filterinduktor 2DR1 kann mit einem PEV-Draht mit einem Durchmesser von 2 mm auf ein Stück eines Ferritstabs gewickelt werden, die Anzahl der Windungen beträgt 10-20. Ein guter Induktor wird auf einem Stück Ferrit von einem Leitungstransformator von Fernsehgeräten erhalten. Dort wird Ferrit 2000 NMS1 verwendet. Transformator 2T1 ist auf zwei gestapelte Ringe K42x28x10 der Marke 2000NM1 gewickelt. Es ist besser, mit einem Bündel aus mehreren dünnen Drähten zu wickeln (durch Wählen des erforderlichen Querschnitts) als mit einem dicken (erstens ist es einfacher). Die Wickeltechnik ist wie folgt: Durch die Auswahl eines vorhandenen Drahtes, beispielsweise 0,8 mm, berechnen wir die Anzahl der Drähte auf der Grundlage eines mittleren Stroms von 20 A.

Wir nehmen die Stromdichte von 5 A pro mm2 an. Es stellt sich heraus, 8 Drähte. Wir machen ein Bündel von 16 Drähten der erforderlichen Länge und wickeln die Primärwicklung damit auf, wobei wir versuchen, die Wicklung gleichmäßig über den Kern zu verteilen. Mit einem Zifferblatt teilen wir das Tourniquet in zwei Hälften und verbinden den Anfang der einen Hälfte mit dem Ende der anderen. Wir wickeln die Sekundärwicklung auf die gleiche Weise. Vor dem Wickeln müssen die scharfen Kanten der Ferritringe abgerundet werden. Die Windungszahl der Primärwicklung beträgt 2x6, die Sekundärwicklung 2a 2x16 Windungen, die Wicklung 2b 2x22 Windungen. Gleichrichterdioden müssen hochfrequent sein (z. B. KD213A, KD2997), es ist besser, wenn es sich um Schottky-Dioden handelt. Also ich habe KD213A ohne Radiatoren auf dem Board verbaut und heizte bei maximaler Last auf, allerdings empfand ich die Erwärmung als nicht sehr stark und der Maximallastmodus war kurzzeitig. Andernfalls müssen sie auf den Heizkörper gelegt werden.

Am Ausgang des Wandlers sind Rauschunterdrückungs-LC-Filter installiert. Filterdrosseln 2DR2-2DR5 können auf Ferritstabsegmente mit einem Durchmesser von 6 mm mit einem PEV-Draht von 0,8 mm gewickelt werden, die Windungszahl beträgt 20. Kondensatoren am Ausgang von 4700 Mikrofarad und 2200 Mikrofarad sind aus Gründen der Filterung völlig ausreichend tritt mit hoher Häufigkeit auf, sie können reduziert werden, jedoch nicht mehr als das Zweifache.

Entwurf. Die gesamte Schaltung des Verstärkers und Wechselrichters ist auf einer 2 mm dicken und 280 x 120 mm großen Leiterplatte aus einseitiger Glasfaserfolie montiert. Die Leiterplattenzeichnung ist auf dargestellt Figur 3, Anordnung der Elemente auf Figur 4.

Die Karte ist in einem U-förmigen Aluminiumgehäuse mit komplexer Form und Rippen installiert. Die Gehäusezeichnung ist in Abbildung Nr. 5 dargestellt. Alle Leistungstransistoren, Stabilisatoren und TDA7294-Mikroschaltkreise sind durch Glimmer-Isolierdichtungen auf 6 mm dicke Aluminium-Zwischenplatten geschraubt, die mit dem Gehäuse verschraubt sind (mit Wärmeleitpaste). Durch Lösen von nur wenigen (5) M5-Schrauben kann die Platine mit Blenden daher einfach aus dem Gehäuse entfernt werden. Die Schrauben, mit denen die Mikroschaltkreise und Transistoren an der Platte befestigt sind, dürfen nicht über ihre Ebene hinausragen.

Reis. 5 (zum Vergrößern anklicken). 1 - Glimmerdichtung. 2 - Isolierhülse. 3 - Schraube M3. 4 - Chip TDA7294. 5 - Transformator. 6 - Gebühr

Die Karosserie ist eloxiert und außen ebenfalls lackiert. Die Enden sind mit 2 mm dicken Aluminiumplatten abgedeckt, die direkt mit der Platine verschraubt werden. Auf einer der Platten sind Eingangsanschlüsse montiert und Löcher für die Knöpfe des Schalters und des Lautstärkereglers gemacht.

Automotive UMZCH auf dem TDA7294-Chip. Art des Verstärkers
Fig. 6

Einstellung. Es ist zweckmäßig, den Abgleich von Tieftonverstärkern durch separate Speisung aus einem externen Labornetzteil mit einstellbarer Ausgangsspannung vorzunehmen. Wenn das Netzteil keinen Kurzschlussschutz hat, schalten wir jedes ULF zum ersten Mal ein, indem wir es über 2 20-50-Ohm-Widerstände mit dem Netzteil verbinden. Somit ist es möglich, Anschlusstransistoren vor einem Ausfall aufgrund von Installationsfehlern zu bewahren. Bei Verstärkern am TDA7294 stellen wir sicher, dass am Ausgang keine konstante Spannung anliegt, wir prüfen den Ruhestrom.

Wenn wir ein Signal vom Niederfrequenzgenerator an den Eingang anlegen, überprüfen wir das Ausgangssignal mit einem Oszilloskop. Danach können die Widerstände durch Jumper ersetzt werden. Im Verstärker für den Subwoofer stellen wir auch sicher, dass am Ausgang keine konstante Spannung anliegt, sie kann innerhalb von plus oder minus einigen Millivolt liegen, mit dem Widerstand R44 stellen wir den Ruhestrom der Transistoren VT5, VT6 auf etwa 20 mA ein, der Ruhestrom der Endtransistoren VT9, VT10 sollte Null sein. Wenn wir ein Signal vom Niederfrequenzgenerator an den Eingang anlegen, überprüfen wir das Ausgangssignal mit einem Oszilloskop und bringen es an seine Grenzen. Danach können die Widerstände durch Jumper ersetzt werden. Wir überprüfen die Ausgangsleistung, indem wir einen PEV-Widerstand von 25-50 W 4 Ohm an den Ausgang anschließen, um den Widerstand nicht zu verbrennen, kann er in ein Glas Wasser abgesenkt werden.

Ich empfehle, die Einstellung des Konverters mit nicht gelöteten Schlüsseltransistoren (oder ohne Stromversorgung des Transformators) zu beginnen. Nachdem wir den Betrieb der TL494-Mikroschaltung überprüft haben, versorgen wir den Transformator über eine 14-V-12-Watt-Lampe mit 60-V-Strom. Erst nachdem wir den Betrieb des Konverters mit einer kleinen Last vollständig debuggt haben, ersetzen wir die Lampe durch eine Sicherung. Dadurch werden die Schlüsseltransistoren bei verschiedenen Fehlern vor dem Ausfall bewahrt. Für die Einstellung benötigen Sie eine leistungsstarke Stromversorgung 12-14 V für einen Strom von 10-20 A oder eine Autobatterie. Die endgültige Einstellung erfolgt im Auto.

Empfehlungen zur Montage des Verstärkers. Typischerweise wird der Verstärker im Kofferraum eines Autos montiert, er kann sich aber auch anderswo befinden, beispielsweise unter dem Fahrersitz. Da der Verstärker bis zu 40 A Strom aufnimmt, ist zum Anschluss der +12 V- und -12 V-Stromversorgung ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von mindestens 10 Quadratmillimetern erforderlich. Das +12-Volt-Kabel wird direkt zur Batterie verlegt und über eine 50-A-Sicherung mit dem Pluspol verbunden. Es ist darauf zu achten, dass das Kabel vom Sicherungshalter zum Pol so kurz wie möglich bleibt. Das Minus-12-V-Kabel wird an der nächstgelegenen Stelle mit der Karosserie verbunden oder auch zur Batterie verlegt. Signalabgeschirmte Kabel vom Radio werden auf dem Boden des Autos unter dem Teppich verlegt.

Automotive UMZCH auf dem TDA7294-Chip. Tafel

Automobil UMZCH auf dem TDA7294-Chip

Literatur

V. Vilchinsky. Leistungsverstärker mit Netzteil. – Radio, 1990, Nr. 5, S. 52

Platine

Veröffentlichung: cxem.net

Siehe andere Artikel Abschnitt Kfz-Leistungsverstärker.

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