Tda2040 ve transistör çifti kullanan 40 Watt ses amplifikatörü

Güç amplifikatörü, ses elektroniğinin bir parçasıdır. Verilen giriş sinyalinin gücünün büyüklüğünü maksimize etmek için tasarlanmıştır. Ses elektroniğinde, işlemsel amplifikatör sinyalin voltajını arttırır, ancak bir yükü sürmek için gerekli olan akımı sağlayamaz. Bu eğitimde, TDA2040 Güç Amplifikatörü IC ve bağlı 4 Ohm empedans hoparlörü ile iki Güç Transistörü kullanarak 40W Amplifikatör inşa edeceğiz.

Amplifikatörler için Yapı Topolojisi

Bir amplifikatör zinciri sisteminde, güç amplifikatörü, yükten önceki son veya son aşamada kullanılır. Genel olarak, Ses Yükseltici sistemi blok şemada gösterilen aşağıdaki topolojiyi kullanır

Yukarıdaki blok diyagramda da görebileceğiniz gibi, Güç Amplifikatörü doğrudan yüke bağlı olan son aşamadır. Genel olarak, Güç Amplifikatöründen önce, sinyal Ön Amplifikatörler ve Voltaj kontrol amplifikatörleri kullanılarak düzeltilir. Ayrıca, ton kontrolünün gerekli olduğu bazı durumlarda, ton kontrol devresi Güç Amplifikatöründen önce eklenir.

Yükünüzü Bilin

Ses Amplifikatör sistemi durumunda, amplifikatörün yükü ve yük sürüş kapasitesi, yapımda önemli bir husustur. Bir güç Amplifikatör üzere ana yük Loud Hoparlör olduğunu. Güç amplifikatörü çıkışı, yük empedansına bağlıdır; bu nedenle, uygun olmayan bir yükün bağlanması, Güç amplifikatörünün verimliliğinin yanı sıra kararlılığı da tehlikeye atabilir.

Yüksek Hoparlör, Endüktif ve Dirençli bir yük görevi gören çok büyük bir yüktür. Güç amplifikatörü AC çıkışı sağlar, bu nedenle hoparlörün empedansı uygun güç aktarımı için kritik bir faktördür.

Empedans, omik direnç ve reaktans ile ilgili birleşik etkilerden kaynaklanan alternatif akım için bir elektronik devrenin veya bileşenin etkili direncidir.

Ses elektroniğinde, farklı empedanslı farklı watt değerlerinde farklı Hoparlörler mevcuttur. Hoparlör empedansı, bir Boru içindeki su akışı arasındaki ilişki kullanılarak en iyi şekilde anlaşılabilir. Hoparlörü bir su borusu olarak düşünün, borudan akan su, alternatif ses sinyalidir. Şimdi, boru çapı büyürse, su borudan kolaylıkla akacak, su hacmi daha büyük olacak ve çapı küçülttüğümüzde borudan o kadar az su akacak, dolayısıyla su hacmi daha düşük. Çap, omik direnç ve reaktansın yarattığı etkidir. Boru çapı büyürse empedans düşük olur,böylece hoparlör daha fazla watt alabilir ve amplifikatör daha fazla güç aktarımı senaryosu sağlar ve empedans yükselirse Amplifikatör hoparlöre daha az güç sağlar.

Piyasada genellikle 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm ve 32 ohm olmak üzere farklı seçenekler ve farklı hoparlör segmentleri mevcuttur, bunlardan 4 ve 8 ohm hoparlörler ucuz fiyatlarla yaygın olarak mevcuttur. Ayrıca, 5 Watt, 6 Watt veya 10 Watt veya daha fazla olan bir amplifikatörün, amplifikatör tarafından sürekli çalışma sırasında belirli bir yüke iletilen RMS (Ortalama Kök Kare) watt değeri olduğunu anlamamız gerekir.

Bu nedenle, hoparlör derecelendirmesi, amplifikatör derecelendirmesi, hoparlör verimliliği ve empedans konusunda dikkatli olmamız gerekir.

Basit 40W Amplifikatör Yapısı

Önceki eğitimlerimizde, Op-amp ve güç transistörlerini kullanarak 10Watt Amplifikatör yaptık, ayrıca TDA2040 kullanarak 25 Watt'lık bir amplifikatör yaptık. Ancak bu eğitim için 4 Ohm empedans hoparlörü çalıştıracak 40W güç amplifikatörü inşa edeceğiz. 25 Watt güç amplifikatöründe kullanılan aynı TDA2040'ı kullanacağız, ancak 40 Watt güç çıkışı elde etmek için ek güç transistörleri kullanacağız.

Yukarıdaki görselde TDA2040 gösterilmektedir. Çoğu genel çevrimiçi mağazada ve eBay'de mevcuttur. Paket, 5 çıkış pinli ' Pentawatt ' paketi olarak adlandırılır. Pinout diyagramı oldukça basittir ve veri sayfasında mevcuttur,

Sekme, pin 3'e veya –Vs'ye (Negatif besleme kaynağı) bağlanır. Bahsetmiyorum bile, sekme ile bağlantılı Soğutucu da aynı bağlantıyı alıyor.

Veri sayfasını kontrol edersek, bu güç amplifikatörü IC'nin özelliklerini de görebiliriz.

IC'nin özellikleri oldukça iyi. Şasiye kısa devre koruması sağlar. Ayrıca, termal koruma, aşırı yük durumu nedeniyle ekstra güvenlik özellikleri sağlayacaktır. Görebildiğimiz gibi TDA2040, +/- 17V çıkışlı bölünmüş bir güç kaynağı bağlanırsa 4 Ohm'luk bir yüke 25Watt çıkış sağlayabilir. Böyle bir durumda THD (Toplam Harmonik Bozulma)% 0,5 olacaktır. Aynı konfigürasyonda 30 Watt güç çıkışı alırsak THD% 10 olacaktır.

Ayrıca, veri sayfasında Besleme gerilimi ile çıkış gücü arasındaki ilişkiyi sağlayan başka bir grafik vardır.

Grafiği görürsek, 15V'dan fazla çıkışa sahip bölünmüş bir güç kaynağı kullanırsak 26Watt'tan fazla çıkış gücü elde edebiliriz.

Bu nedenle, daha önce gördüğümüz gibi, TDA2040 ile 25 Watt sürekli çıktı elde etmenin mümkün olduğunu görüyoruz. Ama biz 40 Watt güç amplifikatörü yapmak istiyoruz. Bu nedenle, bu ek 15 watt, 4 Ohm hoparlör boyunca ek amplifikasyon ve çıkış watt sağlamak için iki güç transistörü NPN ve PNP eklememiz gerekiyor.

Bu ek güç amplifikasyonunu elde etmek için, eşleşen çift transistör BD712 ve BD711 güç transistörleri kullandık. Her iki Transistör de TO-220C paketinde mevcuttur.

BD711 ve BD712'nin pim çıkış diyagramı

THD'den ödün vermeden mükemmel çalışma için, 40 Watt çıkışa ulaşmak için 36V güç kaynağına ihtiyacımız var. Bu devre 15V ila 40VDC kullanılarak çalıştırılabilir.

Gerekli Bileşenler

Devreyi inşa etmek için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız var:

Vero panosu (noktalı veya bağlantılı herkes kullanılabilir)
Havya
Lehim teli
Kıskaç ve Tel sıyırma aracı
Teller
Alüminyum ısı emici KS-58
36V Tek güç kaynağı
4 Ohm 40 Watt hoparlör
4 adet 1.5R Direnç 1/2 Watt direnç
4 adet 100k Direnç 1/4 ^th Watt
12k direnç
2 Watt güç derecesine sahip 1R direnç
470nF kapasitör
100 uF kapasitör
TDA2040
1N4148 Diyot iki adet
220nF kapasitör
2200uF kapasitör
4.7 uF kapasitör
BD711 ve BD712 Transistör çifti.

Devre Şeması ve Açıklama

Şematik, 40 watt ses amplifikatörü oldukça basittir; TDA2040 sinyali yükseltiyor ve 25 Watt RMS watt sağlıyor. BD711 ve BD712 transistör çiftleri kullanılarak ek güç amplifikasyonu yapılır. Giriş kondansatörü 470nF, yalnızca AC sinyalinin geçmesine izin veren DC engelleme kapasitörüdür. En önemli şeylerden biri Tek besleme voltajıdır. Amplifikatöre tek bir kaynak kullanılarak güç verildiğinden, amplifikatörün sinyali hem pozitif hem de negatif tepe noktasında yükseltebilmesi için giriş sinyalinin birkaç voltun üzerine çıkarılması gerekir. Dirençler R6, R9 ve R7, R8, güç transistörlerine ve güç amplifikatörlerine ön gerilim sağlar. R10 ve C5, amplifikatörü Hoparlörün çok büyük bir endüktif yükünden korumak için durdurucu veya RC kıskaç devresidir.

40 watt Amplifikatör Devresinin Test Edilmesi

Devrenin çıkışını kontrol etmek için proteus simülasyon araçlarını kullandık; çıktıyı sanal osiloskopta ölçtük. Aşağıda verilen tam tanıtım videosunu kontrol edebilirsiniz.

Devreye 36VDC kullanarak güç veriyoruz ve giriş sinüzoidal sinyal sağlanıyor. Osiloskop, kanal A (Sarı) üzerindeki 4 ohm yüke ve kanal B (Mavi) üzerinden bağlanan giriş sinyaline karşı çıkış boyunca bağlanır.

Videodaki giriş sinyali ile güçlendirilmiş çıkış arasındaki çıkış farkını görebiliriz: -

Ayrıca, çıkış watt değerini kontrol ettik, Amplifikatör watt değeri daha önce tartışıldığı gibi birçok şeye bağlıdır. Hoparlör empedansına, hoparlör verimliliğine, Amplifikatör verimliliğine, yapı topolojilerine, toplam harmonik distorsiyonlara, vb. Büyük ölçüde bağlıdır. Amplifikatör wattında bağımlılıklar yaratan tüm olası faktörleri dikkate alamadık veya hesaplayamadık. Gerçek hayat devresi simülasyondan farklıdır çünkü çıkışı kontrol ederken veya test ederken birçok faktörün dikkate alınması gerekir.

Amplifikatör Watt Hesaplama

Amplifikatörün watt değerini hesaplamak için basit bir formül kullandık.

Amplifikatör Gücü = V ² / R

Çıkışa bir AC multimetre bağladık. Çoklu ölçüm cihazında gösterilen AC voltajı, tepeden tepeye AC voltajıdır.

Çok düşük frekanslı sinüzoidal sinyal 200Hz sağladık. Düşük frekansta olduğu gibi, amplifikatör yüke daha fazla akım iletecek ve multimetre AC voltajını doğru bir şekilde algılayabilecektir.

Multimetre + 12.5V AC gösterdi. Dolayısıyla, formüle göre, güç amplifikatörünün 4 Ohm yükteki çıkışı

Amfi Güç = 12.5 ² /4 Amfi Güç = 39.06 (40W yaklaşık)

40w Amplifikatör Yaparken Unutulmaması Gerekenler

Devreyi oluştururken, Güç amplifikatörü TDA2040'ın soğutucuya doğru şekilde bağlanması gerekir. Daha büyük soğutucu, daha iyi bir sonuç sağlar. Ayrıca, daha iyi bir sonuç için ses sınıfı dereceli kutu tipi kapasitörler kullanmak iyidir.

Sesle ilgili uygulamalar için PCB kullanmak her zaman iyi bir seçimdir. PCB'yi oluşturmanın en iyi yolu, IC üretici yönergelerine başvurmaktır.

İstenmeyen gürültü bağlantısını azaltmak için ses sinyali izlerini olabildiğince kısa yapın.
Güç transistörlerinin uygun ısı alıcılarıyla bağlanması gerekir. KS-58 serisi soğutucu kullanılabilir.
Tek bir büyük soğutucu kullanmayın ve TDA2040, BD711 ve BD712'yi sabitleyin. Ayrı bileşenler için ayrı soğutucu kullanın, aksi takdirde kısa devre koşulları olacaktır.
Hoparlör watt değerine dikkat edin, aksi takdirde hoparlör yanabilir veya hasar görebilir.
Kelepçe veya durdurucu devresini çıkarmayın, Güç transistörlerinin ve güç amplifikatörünün güvenliği için son derece önemlidir.
Amplifikatöre büyük yükseltilmiş sinyal uygulamayın, THD artacaktır.