Verstärker auf dem Chip TDA7294. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Einführung

Das Design von Verstärkern war schon immer eine Herausforderung. Glücklicherweise sind in den letzten Jahren viele integrierte Lösungen erschienen, die Hobbydesignern das Leben erleichtern. Ich habe mir die Aufgabe auch nicht verkompliziert und den einfachsten, qualitativ hochwertigsten mit einer geringen Anzahl von Teilen gewählt, der keine Abstimmung und einen stabilen Betrieb des Verstärkers erfordert, der auf dem TDA7294-Chip von SGS-THOMSON MICROELECTRONICS basiert.

Kürzlich habe ich im Internet Behauptungen zu dieser Mikroschaltung verbreitet, die ungefähr so ​​ausgedrückt wurden: "Spontan aufgeregt, mit falscher Verkabelung; es brennt aus irgendeinem Grund usw." Nichts dergleichen. Verbrennen kann man es nur durch falsches Einschalten oder Kurzschließen, und Erregungsfälle sind noch nie aufgefallen, nicht nur bei mir.

Darüber hinaus verfügt es über einen internen Schutz gegen Kurzschluss in der Last und einen Schutz gegen Überhitzung. Es hat auch eine Mute-Funktion (zur Vermeidung von Klickgeräuschen beim Einschalten) und eine Standby-Funktion (wenn kein Signal vorhanden ist). Dieser IC ist ein ULF Klasse AB. Eines der Hauptmerkmale dieser Mikroschaltung ist die Verwendung von Feldeffekttransistoren in der Vor- und Ausgangsverstärkungsstufe. Zu seinen Vorteilen gehören eine hohe Ausgangsleistung (bis zu 100 W bei einer Last von 4 Ohm), die Fähigkeit, in einem breiten Bereich von Versorgungsspannungen zu arbeiten, hohe technische Eigenschaften (geringe Verzerrung, niedriger Geräuschpegel, großer Betriebsfrequenzbereich usw.) , die minimal erforderlichen externen Komponenten und niedrige Kosten.

Hauptmerkmale von TDA7294:

Parameter	Bedingungen	Minimum	Typisch	Maximum	Einheiten
Stromversorgung		± 10		± 40	В
Frequenzgangbereich	3db-Signal Ausgangsleistung 1W	20-20000			Hz
Langzeit-Ausgangsleistung (RMS)	Klirrfaktor 0,5 %: Up \u35d ± 8 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm Up \u31d ± 6 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm Up \u27d ± 4 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm	60 60 60	70 70 70		Di
Musikalische Spitzenleistung (RMS), Dauer 1 Sek.	Klirrfaktor 10 %: Up \u38d ± 8 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm Up \u33d ± 6 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm Up \u29d ± 4 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm		100 100 100		Di
Allgemeine harmonische Verzerrung	Po = 5W; 1kHz Po = 0,1–50 W; 20-20000Hz		0,005	0,1	%
	Up \u27d ± 4 V, Rn \uXNUMXd XNUMX Ohm: Po = 5W; 1kHz Po = 0,1–50 W; 20-20000Hz		0,01	0,1	%
Betriebstemperatur des Schutzes		145			0C
Ruhestrom		20	30	60	mA
Eingangsimpedanz		100			kohm
Spannungsverstärkung		24	30	40	db
Spitzenausgangsstrom		10			А
Arbeitstemperaturbereich		0		70	0C
Thermischer Widerstand des Gehäuses				1,5	0K/W

Firmenbeschreibung und typische Schaltpläne des Herstellers (PDF-Format).

Es gibt viele Schemata zum Einschalten dieser Mikroschaltung, ich werde das einfachste betrachten.

Typischer Schaltkreis

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Der Mikrokreis muss auf einem Heizkörper mit einer Fläche von \u600e XNUMX cm installiert werden².

Seien Sie vorsichtig, auf dem Gehäuse der Mikroschaltung gibt es kein gemeinsames, sondern ein Power-Minus!

Bei der Installation eines Chips auf einem Kühlkörper ist es besser, Wärmeleitpaste zu verwenden. Es empfiehlt sich, zwischen Mikroschaltung und Strahler ein Dielektrikum (z. B. Glimmer) zu legen. Als ich dem das erste Mal keine Bedeutung beimaß, dachte ich, warum sollte ich so viel Angst haben, den Kühler am Gehäuse zu schließen, aber beim Debuggen des Designs hat die Pinzette, die versehentlich vom Tisch gefallen ist, den Kühler kurzgeschlossen der Fall. Die Explosion war großartig! Chips einfach in Stücke zertrümmert! Im Allgemeinen bin ich mit einem leichten Schrecken und 10 Dollar davongekommen :). Auf der Platine mit einem Verstärker ist es auch wünschenswert, leistungsstarke Elektrolyte von 10000 Mikrometer x 50 V zu liefern, damit die Drähte von der Stromversorgung bei Leistungsspitzen keine Spannungsabfälle verursachen.

Im Allgemeinen gilt: Je größer die Kapazität der Kondensatoren am Netzteil, desto besser, wie sie sagen, "Sie können den Brei nicht mit Öl verderben". Kondensator C3 kann entfernt (oder nicht installiert) werden, genau das habe ich getan. Wie sich herausstellte, war es gerade wegen ihm, dass beim Einschalten des Lautstärkereglers (ein einfacher variabler Widerstand) vor dem Verstärker eine RC-Schaltung erhalten wurde, die hohe Frequenzen mähte, wenn die Lautstärke erhöht wurde, aber im Allgemeinen Es wird benötigt, um eine Erregung des Verstärkers zu verhindern, wenn Ultraschall an den Eingang angelegt wird. Anstelle von C6, C7 habe ich 10000 mk x 50 V, C8, C9 auf die Platine gelegt, Sie können eine beliebige Bezeichnung setzen - dies sind Leistungsfilter, sie können sich im Netzteil befinden, oder Sie können sie durch Oberflächenmontage löten, was ich tat.

Плата

Ich persönlich verwende aus einem einfachen Grund nicht gerne fertige Boards - es ist schwierig, Elemente mit genau derselben Größe zu finden. Aber in einem Verstärker kann die Verkabelung die Klangqualität stark beeinflussen, also liegt es an Ihnen, welches Board Sie wählen. Da ich den Verstärker gleich für 5-6 Kanäle zusammengebaut habe, bzw. die Platine gleich für 3 Kanäle:

Im Vektorformat (Corel Draw 12)

Verstärkerversorgung, Tiefpassfilter usw.

Блок питания

Aus irgendeinem Grund wirft die Stromversorgung des Verstärkers viele Fragen auf. Eigentlich ist gerade hier alles ganz einfach. Der Transformator, die Diodenbrücke und die Kondensatoren sind die Hauptelemente der Stromversorgung. Dies reicht aus, um das einfachste Netzteil zusammenzubauen.

Um die Endstufe mit Strom zu versorgen, ist die Spannungsstabilisierung unwichtig, aber die Kapazitäten der Kondensatoren für die Stromversorgung sind wichtig, je mehr desto besser. Die Dicke der Kabel vom Netzteil zum Verstärker ist ebenfalls wichtig.

Mein Netzteil ist wie folgt implementiert:

Die +-15V-Versorgung dient zur Versorgung der Operationsverstärker in den Vorstufen des Verstärkers. Sie können auf zusätzliche Wicklungen und Diodenbrücken verzichten, indem Sie das Stabilisierungsmodul mit 40 V versorgen, aber der Stabilisator muss einen sehr großen Spannungsabfall dämpfen, was zu einer erheblichen Erwärmung der Stabilisator-Mikroschaltungen führt. Stabilisator-Mikroschaltungen 7805/7905 sind importierte Analoga unseres KREN.

Variationen der Blöcke A1 und A2 sind möglich:

(zum Vergrößern klicken)

Block A1 ist ein Netzteil-Rauschunterdrückungsfilter.

Block A2 - ein Block stabilisierter Spannungen + -15 V. Die erste Alternative ist einfach zu implementieren, um Schwachstromquellen mit Strom zu versorgen, die zweite ist ein hochwertiger Stabilisator, erfordert jedoch eine genaue Auswahl der Komponenten (Widerstände), da Sie sonst eine Verzerrung von "+" und "-" erhalten. Schultern, die dann bei Operationsverstärkern einen Versatz von Null ergeben.

Transformator

Der Netzteiltransformator für einen 100-W-Stereoverstärker sollte ungefähr 200 W betragen. Da ich einen 5-Kanal-Verstärker baute, brauchte ich einen stärkeren Transformator. Aber ich musste nicht alle 100W auspumpen, und alle Kanäle können nicht gleichzeitig Strom aufnehmen. Ich bin auf einen TESLA-Transformator auf dem Markt gestoßen (unten im Foto) Watt-Werbung für 250 - 4 Wicklungen mit 1,5 mm Draht bei 17 V und 4 Wicklungen bei 6,3 V. Durch Reihenschaltung bekam ich die nötigen Spannungen, allerdings musste ich zwei Wicklungen bei 17V etwas zurückspulen um die Gesamtspannung der beiden Wicklungen ~ 27-30V zu bekommen, da die Wicklungen oben lagen - das war nicht viel arbeiten.

Eine tolle Sache ist ein Ringkerntransformator, diese werden verwendet, um Halogene in Lampen zu versorgen, davon gibt es viele auf Märkten und in Geschäften. Setzt man konstruktiv zwei solcher Transformatoren übereinander, kompensiert sich die Abstrahlung gegenseitig, wodurch Störungen auf die Verstärkerelemente reduziert werden. Das Problem ist, dass sie eine 12-V-Wicklung haben. In unserem Radiomarkt können Sie einen solchen Trafo auf Bestellung anfertigen, aber dieses Vergnügen wird sich lohnen. Im Prinzip können Sie 2 Transformatoren für 100-150 W kaufen und die Sekundärwicklungen zurückspulen, die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung muss um das 2-2,4-fache erhöht werden.

Dioden / Diodenbrücken

Sie können importierte Diodenbaugruppen mit einem Strom von 8-12 A kaufen, was das Design erheblich vereinfacht. Ich habe KD 213-Pulsdioden verwendet und für jeden Arm eine separate Brücke hergestellt, um eine Stromreserve für die Dioden zu erhalten. Beim Einschalten werden leistungsstarke Kondensatoren aufgeladen, der Stromstoß ist sehr groß, bei einer Spannung von 40 V und einer Kapazität von 10000 μF beträgt der Ladestrom eines solchen Kondensators jeweils ~ 10 A entlang zweier Arme 20A. In diesem Fall arbeiten die Trafo- und Gleichrichterdioden kurzzeitig im Kurzschlussbetrieb. Der Durchbruch von Dioden durch Strom hat unangenehme Folgen. Die Dioden waren an den Heizkörpern installiert, aber ich habe keine Erwärmung der Dioden selbst festgestellt - die Heizkörper waren kalt. Um Netzstörungen zu eliminieren, wird empfohlen, parallel zu jeder Diode in der Brücke einen Kondensator ~ 0,33 μF Typ K73-17 einzubauen. Ich habe es wirklich nicht getan. In der + -15V-Schaltung können Sie Brücken vom Typ KTs405 für einen Strom von 1-2A verwenden.

Design

Fertige Design

Die langweiligste Beschäftigung ist der Körper. Als Gehäuse habe ich ein altes Slim Case von einem Personal Computer genommen. Ich musste es in der Tiefe etwas kürzen, obwohl es nicht einfach war. Ich denke, dass sich das Gehäuse als gelungen herausgestellt hat - das Netzteil befindet sich in einem separaten Fach und Sie können 3 weitere Verstärkerkanäle frei in das Gehäuse stecken.

Allgemeine Konstruktion

Nach Feldtests stellte sich heraus, dass es nicht unangebracht ist, die Lüfter auf den Radiatoren zu platzieren, obwohl die Radiatoren eine sehr beeindruckende Größe haben. Ich musste Löcher in das Gehäuse von unten und oben machen, um eine gute Belüftung zu gewährleisten. Die Lüfter werden über einen 100Ω 1W Trimmer mit der niedrigsten Geschwindigkeit angeschlossen (siehe folgende Abbildung).

Verstärkerblock

Chips sind auf Glimmer und Wärmeleitpaste, die Schrauben müssen auch isoliert werden. Die Kühlkörper und die Platine werden durch dielektrische Gestelle mit dem Gehäuse verschraubt.

Eingangsschaltungen

Ich wollte das eigentlich nicht tun, nur in der Hoffnung, dass das alles nur vorübergehend ist....

Nach dem Aufhängen dieser Eingeweide erschien ein kleines Grollen in den Lautsprechern, anscheinend stimmte etwas mit dem "Boden" nicht. Ich träume von dem Tag, an dem ich alles aus dem Verstärker schmeiße und ihn nur noch als Endstufe verwende.

Adderboard, Tiefpassfilter, Phasenschieber

Regulierungsblock

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Der Rücken ist schöner geworden, auch wenn man den Hintern nach vorne dreht ... :)

Konstruktionskosten

Ja, etwas kam billig heraus. Höchstwahrscheinlich habe ich etwas nicht berücksichtigt, ich habe einfach wie immer viel mehr gekauft, weil ich noch experimentieren musste, und ich habe 2 Mikroschaltkreise verbrannt und einen starken Elektrolyten in die Luft gesprengt (ich habe das alles nicht berücksichtigt Konto). Dies ist eine Berechnung des Verstärkers für 5 Kanäle. Wie Sie sehen, erwiesen sich die Kühlkörper als sehr teuer, ich habe preiswerte, aber massive Kühler für Prozessoren verwendet, die damals (vor anderthalb Jahren) sehr gut zum Kühlen von Prozessoren geeignet waren. Wenn Sie berücksichtigen, dass ein Einsteiger-Receiver für 240 $ gekauft werden kann, fragen Sie sich vielleicht, ob Sie ihn brauchen :), obwohl es dort einen Verstärker von geringerer Qualität gibt. Verstärker dieser Klasse kosten etwa 500 Dollar.

Autor: Novik PE; Veröffentlichung: pavel.artmech.com

Siehe andere Artikel Abschnitt Transistor-Leistungsverstärker.

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