Tda2050 ile basit 2x32 watt ses amplifikatörü

Bir hoparlöre 50 watt'a kadar tepe RMS gücü sağlayabilen basit, ucuz ve orta derecede yüksek güçlü bir amplifikatör devresi kurmayı düşünüyorsanız, o zaman doğru yerdesiniz. Bu makalede, yukarıdaki gereksinimleri elde etmek için IC'yi tasarlamak, göstermek, inşa etmek ve test etmek için en popüler TDA2050 IC'yi kullanacağız. Yani daha fazla uzatmadan başlayalım.

Ayrıca, op-amp'ler, MOSFET'ler ve IC TDA2030, TDA2040 gibi IC kullanarak 25w, 40w, 100w ses amplifikatör devresi oluşturduğumuz diğer Ses amplifikatör devrelerimizi de kontrol edin.

Başlamadan önce

Bu 32 + 32 Watt Ses Amplifikatörünü oluşturmaya başlamadan önce, amplifikatörünüzün ne kadar güç sağlayabileceğini bilmelisiniz. Ayrıca, hoparlörün, woofer'ın veya amplifikatörünüzü oluşturduğunuz herhangi bir şeyin yük empedansını da göz önünde bulundurmanız gerekir. Daha fazla bilgi için veri sayfasını okumayı düşünün.

Veri sayfasını inceleyerek, TDA2050'nin 22V güç kaynağında% 0,5 bozulma ile 4Ω hoparlörlere 28 Watt çıkış yapabildiğini buldum. Ve 4Ω empedanslı 20 watt'lık bir woofer'a güç vereceğim, bu da TDA2050 IC'yi mükemmel bir seçim haline getiriyor.

Transformatörü Seçmek

TDA2050 için veri sayfasındaki örnek devre, IC'nin tek veya bölünmüş bir güç kaynağından çalıştırılabileceğini söylüyor. Ve bu projede, devreye güç sağlamak için çift kutuplu bir güç kaynağı kullanılacaktır.

Buradaki amaç, amplifikatörü doğru şekilde sürmek için yeterli voltaj ve akımı sağlayabilen doğru transformatörü bulmaktır.

12-0-12 trafo düşünürsek, giriş besleme voltajı 230V ise 12-0-12V AC çıkacaktır. Ancak AC şebeke girişi her zaman sürüklendiğinden, çıkış da kayacaktır. Bu gerçeği göz önünde bulundurarak, şimdi amplifikatör için besleme voltajını hesaplayabiliriz.

Transformatör bize AC voltajı veriyor ve bunu DC voltajına çevirirsek…

VsupplyDC = 12 * (1,41) = 16,97VDC

Bununla birlikte, giriş 230V AC olduğunda transformatörün 16.97VDC verebileceği açıkça ifade edilebilir.

Şimdi voltaj kaymasını% 15 olarak düşünürsek, maksimum voltajın…

VmaxDC = (16.97 +2.4) = 18.97V

TDA2050 IC'nin maksimum besleme voltajı aralığında iyi olan.

TDA2050 Amplifikatör Devresi için Güç Gereksinimi

Şimdi amplifikatör tarafından ne kadar güç tüketileceğini belirleyelim.

Woofer'ımın güç oranını düşünürsek, 20 watt, yani bir stereo amplifikatör 20 + 20 = 40 watt tüketecektir.

Ayrıca, amplifikatörün güç kayıplarını ve durgun akımını da göz önünde bulundurmalıyız. Genel olarak, tüm bu parametreleri hesaplamıyorum çünkü benim için zaman alıyor. Genel bir kural olarak, toplam tüketilen gücü buluyorum ve çıktı gücünü bulmak için bunu 1.3 ile çarpıyorum.

Pmax = (2x18.97) * 1.3 = 49.32 watt

Bu yüzden, amplifikatör devresine güç sağlamak için, 6 Amper dereceli 12-0-12 bir transformatör kullanacağım, bu biraz aşırıdır. Ama şu anda yanımda başka transformatörüm yok, bu yüzden onu kullanacağım.

Termal Gereksinimler

Şimdi, bu Hifi Ses Amplifikatörü için güç gereksinimi ortadan kalktı. Odağımızı termal gereksinimleri bulmaya çevirelim.

Bu yapı için alüminyum, ekstrüzyon tipi bir ısı emici seçtim. Alüminyum, ısı emici için iyi bilinen bir maddedir çünkü nispeten ucuzdur ve iyi termal performans sergiler.

TDA2050 IC'nin maksimum bağlantı sıcaklığının maksimum bağlantı sıcaklığını aşmadığını doğrulamak için, bu Wikipedia bağlantısında bulabileceğiniz popüler termal denklemleri kullanabiliriz.

Verilen mutlak termal direnç R _Ø boyunca sıcaklık düşüşünün ΔT, belirli bir ısı akışı Q ile olduğu genel prensibini kullanıyoruz.

Δ T = Q * R _Ø

Burada Q, soğutucu içinden geçen ısı akışıdır ve şu şekilde yazılabilir:

Q = Δ T / R _Ø

Burada ΔT, kavşaktan ortama maksimum sıcaklık düşüşüdür

R _Ø mutlak termal dirençtir.

Q, cihaz veya ısı akışı tarafından dağıtılan güçtür.

Şimdi hesaplama uğruna, formül basitleştirilebilir ve yeniden düzenlenebilir

T _Jmax - (burada T _amb + Δ T _HS = Q), _maksimum * (R, _{çapı JC} + R _{çapı B} + R _çap _HA)

Formülü yeniden düzenlemek

Q, _{en fazla} = (T _Jmax - (burada T _amb + Ô T _HS)) / (R, _{çapı JC} + R _{çapı B} + R _{çap HA})

Buraya, T _Jmax , cihazın maksimum bağlantı sıcaklığıdır

T _amb , ortam hava sıcaklığıdır

T _Hs , soğutucunun takılı olduğu sıcaklıktır

R _ØJC , bağlantı noktasından kasaya cihaz mutlak termal direncidir

R _ØB , bir TO-220 paketi için bir elastomer ısı transfer pedi için tipik değerdir

R _ØHA , TO-220 paketi için bir soğutucu için tipik bir değer

Şimdi gerçek değerleri TDA2050 IC veri sayfasından koyalım

T _Jmax = 150 ° C (bir silikon cihaz için tipik)

T _amb = 29 ° C (oda sıcaklığı)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (tipik bir TO-220 paketi için)

R _ØB = 0,1 ° C / W (TO-220 paketi için elastomer ısı transfer pedi için tipik değer)

R _ØHA = 4 ° C / W (TO-220 paketi için bir soğutucu için tipik bir değer)

Böylece nihai sonuç olur

Q = (150-29) / (1,5 + 0,1 + 4) = 17,14 W

Bu, cihazın aşırı ısınmasını ve hasar görmesini önlemek için 17,17 watt veya daha fazlasını dağıtmamız gerektiği anlamına gelir.

TDA2050 Amplifikatör Devresi için Bileşen Değerlerinin Hesaplanması

Kazanımı Ayarlama

Düşük kazanç ayarı yeterli güç sağlamayabileceğinden, amplifikatör için kazancı ayarlamak, yapının en önemli adımıdır. Ve yüksek kazanç ayarı kesinlikle devrenin güçlendirilmiş çıkış sinyalini bozacaktır. Deneyimlerime dayanarak, 30 ila 35 dB'lik bir kazanç ayarının bir akıllı telefon veya bir USB ses kiti ile ses çalmak için iyi olduğunu söyleyebilirim.

Veri sayfasındaki örnek devre 32db'lik bir kazanç ayarını önerir ve bunu olduğu gibi bırakacağım.

Op-Amp kazancı aşağıdaki formülle hesaplanabilir

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32.3db

Hangisi bu amplifikatör için gayet iyi çalışıyor

Not: Amplifikatörleri ayarlamak için% 1 veya% 0,5 dirençler kullanılmalıdır, aksi takdirde stereo kanallar farklı çıkışlar üretecektir.

Amplifikatör için Giriş Filtresini Ayarlama

C1 kondansatörü, bir DC engelleme kondansatörü olarak işlev görür, böylece gürültüyü azaltır.

Kondansatör C1 ve direnç R7, bant genişliğinin alt ucunu belirleyen bir RC yüksek geçiş filtresi oluşturur.

Amplifikatörün kesme frekansı, aşağıda gösterilen aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir.

FC = 1 / (2πRC)

R ve C bileşenlerin değerleridir.

C'nin değerlerini bulmak için denklemi şu şekilde yeniden düzenlemeliyiz:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5 Hz) = 4,7 uF

Not: En iyi ses performansı için metal film yağ kapasitörlerinin kullanılması önerilir.

Geribildirim Döngüsünde Bant Genişliğini Ayarlama

Geri besleme döngüsündeki kondansatör, amplifikatörün bas yanıtını artırmaya yardımcı olan bir düşük geçiş filtresi oluşturmaya yardımcı olur. C15'in değeri ne kadar küçükse, bas o kadar yumuşak olacaktır. Ve C15 için daha büyük bir değer size daha güçlü bir bas verecektir.

Çıkış Filtresini Ayarlama

Bir çıkış filtresi veya genel olarak Zobel ağı olarak bilinen hoparlör bobini ve tellerden üretilen salınımları önler. Ayrıca hoparlörden amplifikatöre giden uzun kablo tarafından toplanan radyo parazitini de reddeder; ayrıca geri bildirim döngüsüne girmelerini de engeller.

Zobel ağının kesim frekansı aşağıdaki basit formülle hesaplanabilir

Veri sayfası, R ve C için R6 = 2.2R ve C15 = 0.1uF değerleri verir. Değerleri formüle koyarsak ve hesaplarsak, bir kesme frekansı elde ederiz.

Fc = 1 / (2π x 2,2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 kHz

723 kHz, 20 kHz'lik insan işitme aralığının üzerindedir, bu nedenle çıkış frekansı yanıtını etkilemeyecek ve ayrıca kablolu gürültü ve salınımları önleyecektir.

Güç kaynağı

Amplifikatöre güç sağlamak için uygun dekuplaj kapasitörlerine sahip çift kutuplu bir güç kaynağı gereklidir ve şematik aşağıda gösterilmiştir.

Gerekli Bileşenler

TDA2050 IC - 2
100k Değişken Tencere - 1
Vidalı Klemens 5mmx2 - 2
Vidalı Klemens 5mmx3 - 1
0.1µF Kapasitör - 6
22k Ohm Direnç - 4
2.2 Ohm Direnç - 2
1k Ohm Direnç - 2
47µF Kapasitör - 2
220µF Kapasitör - 2
2.2µF Kapasitör - 2
3.5mm Kulaklık Jakı - 1
Kaplama Levha 50x 50mm - 1
Isı Emici - 1
6Amp Diyot - 4
2200µF Kapasitör - 2

Şematik

TDA2050 amplifikatör devresi için devre şeması aşağıda verilmiştir:

Devre Yapısı

Bu 32 watt'lık güç amplifikatörünün gösterimi için devre, şematik ve PCB tasarım dosyalarının yardımıyla el yapımı bir PCB üzerine inşa edilmiştir. Amplifikatörün çıkışına büyük bir yük bağlarsak, PCB izlerinden büyük miktarda akım geçeceğini ve izlerin yanma ihtimali olduğunu lütfen unutmayın. Bu nedenle, PCB izlerinin yanmasını önlemek için, akım akışını artırmaya yardımcı olan bazı jumper'lar ekledim.

TDA2050 Amplifikatör Devresinin Test Edilmesi

Devreyi test etmek için aşağıdaki aparat kullanıldı.

13-0-13 Tapa sahip bir transformatör
Yük olarak 4Ω 20W hoparlör
Meco 108B + TRMS Sıcaklık sensörü olarak Multimetre
Ve bir ses kaynağı olarak Samsung telefonum

Yukarıda görebileceğiniz gibi, test sırasında IC'nin sıcaklığını ölçmek için multimetrenin sıcaklık sensörünü doğrudan IC'nin soğutucuya monte ettim.

Ayrıca test sırasında oda sıcaklığının 31 ° C olduğunu görebilirsiniz. Şu anda, amplifikatör kapalı durumdaydı ve multimetre sadece oda sıcaklığını gösteriyordu. Test sırasında size bası göstermek için woofer konisine biraz tuz ekledim, bu devrede bas üretiyor çünkü bası güçlendirmek için bir ton kontrol devresi kullanmadım. Bunu bir sonraki makalede yapacağım.

Yukarıdaki görüntüden görebileceğiniz gibi, sonuçlar aşağı yukarı mükemmeldi ve IC'nin sıcaklığı test sırasında 50 ° C'nin üzerine çıkmadı.

Daha Fazla Geliştirme

Yüksek frekanslı sesleri reddetmek için ek bir filtre ekleyebileceğimiz gibi, performansını artırmak için devre daha da değiştirilebilir. 32W'lık tam yük durumuna ulaşmak için ısı alıcının boyutunun daha büyük olması gerekir. Ancak bu, yakında gelecek olan başka bir projenin konusu.

Umarım bu makaleyi beğenmiş ve ondan yeni bir şeyler öğrenmişsindir. Herhangi bir şüpheniz varsa, aşağıdaki yorumlarda sorabilir veya detaylı tartışma için forumlarımızı kullanabilirsiniz.

Ayrıca, diğer ses amplifikatör devrelerimizi de kontrol edin.