При построении качественного УНЧ, многие выбирают отлично зарекомендовавшую себя специализированную микросхему LM3886 - высококачественный аудио усилитель мощности, способный выдавать больше 50 ватт непрерывной средней мощности в 4-омную нагрузку и 40 ватт в 8 Ом, при 0.1% THD+N, в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Почему именно LM3886? У неё полностью защищены элементы на выходе от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузок, в том числе и мгновенных пиков температуры. Тепловая защита срабатывает быстрее, чем разрушается кристалл микросхемы. Здесь имеется отличное соотношение сигнал/шум - более 92 дБ, с низким уровнем шума всего 2 мкВ. Она демонстрирует крайне низкий THD+N, в районе значений 0.03% при номинальной мощности в звуковом спектре, и обеспечивает отличную линейность.
Схема усилителя звука на 50 ватт
По сути, схема похожа на ту, что . Делитель Rf1, Ri определяют коэффициент усиления в данном случае усиление 22k/1k = 22 (27dB). Конденсатор Ci 47uF образует ФВЧ с частотой среза 5 Гц.
Характеристики усилителя на LM3886
- Максимальная выходная мощность: 65 Вт RMS - 108 Вт пиковая
- Коэффициент нелинейных искажений: 0,02% при 50 Вт
- Отношение сигнал-шум: 110 дБ на 50 Вт - 92 дБ на 1 Вт
LM3886 имеет следующие системы защиты:
- от перенапряжения;
- от перегрузки;
- от короткого замыкания выхода;
- от перегрева.
Ещё одна особенность схемы - отсутствие конденсатора времени задержки, что подключен к MUTE. Катушка L1 содержит 15 витков эмалированной проволоки вокруг резистора R7. Диаметр проволоки должен быть не менее 0,5 мм. Вся конструкция дросселя замотана в термоусадочную трубку. Конденсатор C2 может быть электролитическим, но лучше использовать неполярный или биполярный.
Как правило, в звуковых усилителях, используются небольшие по габаритам тороидальные трансформаторы, но такие трансформаторы дорогие и дефицитные. Преимущество тороидального трансформатора в том, что они имеют очень низкую утечку магнитного потока, поэтому они могут быть размещены в одном корпусе с усилителем. В данном проекте используем стандартный трансформатор. Характеристики трансформатора должны быть следующие;
- Для 8 Ом - стандартный режим: 220/2 х 24 В (со средним выходом) не менее 150 Вт
- Для 4 Ом - стандартный режим: 220/2 х 18 В (со средним выходом) не менее 150 Вт
Конструкция этого усилителя звука D-класса была создана для эксперимента (давно хотелось послушать и оценить новый класс Д), кроме того, как раз потребовался новый аудио-усилитель взамен старого к компьютеру. Было решено купить 2 готовых модуля мостового усилителя в классе D которые называются TPA3118 (как и микросхема, что в них установлена). Стоят они по 150 рублей каждый и теоретически выдают мощность 60 Вт моно. Если есть желание, можете собирать подобный УМЗЧ с нуля на отдельных радиодеталях — .
TPA3118 модуль куплен на Али
Технические характеристики
- Микросхема TPA3116
- Рабочее напряжение: 8 - 24 В
- Рабочий ток: до 7.5 A
- Ток в режиме ожидания: 40 мA
- Уровень входного сигнала: 0.3 - 6.3 В
- Выходная мощность: (12В 4Ом 25 Вт + 25 Вт) и (21В 4 Ом 50 Вт + 50 Вт)
- Рабочая частота: 20 Гц — 20 кГц
- Защита по току и от перегрева
- Размеры платы: 100х60х25 мм
Схема усилителя TPA3116 класса D
Электрическая схема усилителя TPA3116
При однополярном питании 12 В - выходная мощность около 10 Вт, при 24 В - около 30 Вт (на 8 Ом АС).
Мощность — искажения УНЧ, график
Судя по графикам искажения — сильно его раскачивать не стоит, до 20 Вт и всё. Дальше Кни резко лезет вверх.
Плата блока TPA3116, TPA3118, TPA3130
Несмотря на скромные размеры платы и непривычное глазу аудиосборщика отсутствие радиаторов — этот малыш играет очень громко. Сама сборка заняла пару часов — делать ведь особо ничего не нужно, только провода от разъёмов и блока питания припаять. Но постарайтесь все сделать максимально качественно, чтобы не пришлось потом разбирать и переделывать. Эти модули УМЗЧ питаются чаще всего импульсными блоками питания, которые свистят и шумят по цепи. Поэтому установите фильтры дополнительной емкости, которые устранят эти эффекты.
Обратите внимание на дополнительный транзистор TIP-142 фильтра питания. Предполагалось что он будет немного греться, так что транзистор прикручен к корпусу. В реальности он холодный. Дополнительным преимуществом является то, что через этот фильтр напряжение растет постепенно, после включения за короткое время.
В общем по питанию перед модулями поставили ещё по одному конденсатору 50В/6800мкФ на канал. Платы TPA3116 установлены вертикально с помощью втулок. Если хотите, чтобы конечный результат оставил хорошее впечатление, найдите для регулятора громкости хорошую ручку и хорошие разъемы аудио. Питание внешнее, тоже поступает через гнездо.
Итоги работы и результаты
Комплект усилителя на столе возле компьютера выглядит очень стильно и удобен тем, что к нему можно подключить разные акустические системы — он спокойно качает даже 100-ваттные АС (конечно не на полную). Подаётся напряжение от блока питания ноутбука 19 В и в динамиках полная тишина.
Ниже описывается только один канал. Второй полностью идентичен. Усилитель выполнен на современной интегральной микросхеме TDA1514A производимой фирмой PHILIPS. Имеет следующие характеристики:
- выходная мощность 50 Вт;
- сопротивление нагрузки RL 8 Ом;
- нелинейные искажения 0,1%;
- напряжение питания +/- 30 В;
- ток покоя 60 мА.
Микросхема TDA1514A производится в корпусе SIL-9P. В своей структуре имеет встроенные каскады предохранения от перегрева и защиту от короткого замыкания. Имеет также каскад запаздывания включения динамиков, постоянную времени которого определяют величины элементов R2, С4. Коэффициент усиления схемы (10-200) зависит от отношения R4 к R3.
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная.
Усилитель, собранный из элементов комплекта, сразу работает правильно и не требует регулировки. Интегральную микросхему следует привинтить к алюминиевому радиатору. Во время работы микросхема достаточно сильно нагревается, и при длительной нагрузке на полную мощность встроенная защита от перегрева будет выключать усилитель.
|
4,7 мкФ/16 В |
|
|
220 мкФ/40 В |
|
Рис. 2. Монтажная плата.
Рис. 3. Печатная плата.
Во время монтажа следует обратить внимание на то, что "минус" питания подключен к радиаторному вкладышу интегральной микросхемы. Поэтому под микросхему можно использовать изоляционную прокладку, не забыв промазать ее силиконовой смазкой или, монтируя усилитель в металлическом корпусе, заизолировать радиатор.
Рис. 4. Подключение устройства.
Рис. 5. Схема блока питания.
Для того чтобы полностью использовать возможности описанного усилителя, его следует оборудовать соответствующим блоком питания. Он должен давать напряжение, не превышающее +/-30 В (без нагрузки). Сетевой трансформатор должен иметь мощность не менее 120 Вт.
Конденсаторы, использованные в каждой ветви блока питания, должны иметь емкость по 10000 мФ. Очень важно правильное подключение "масс" источника питания, усилителя и работающего с ними предусилителя. Показывает это рис. 4. Перед включением усилителя следует в положительную ветвь включить резистор с сопротивлением несколько десятков ом и мощностью несколько ватт.
Это позволит предохранить дорогостоящую микросхему от повреждений в случае замыкания в усилителе. После проверки тока покоя (> 60 мА при отсутствии сигнала на 1 канал) усилитель готов к работе.
ВРЛ - 100 лучших радиоэлектронных схем, 2004.
В этой статье расскажу Вам о микросхеме TDA1514A
Вступление
Начну немного с печального... В данный момент производство микросхемы прекращено... Но это не значит, что она сейчас "на вес золота", нет. Практически в любом радиомагазине или на радиорынке ее можно достать по цене 100 - 500 рублей. Согласитесь, немного дороговато, но цена абсолютно справедливая! Кстати, на мировых интернет-площадках, таких как eBay и Aliexpress они стоят намного дешевле...
Микросхема отличается низким уровнем искажений и широким диапазоном воспроизводимых частот, поэтому лучше использовать на широкополосных динамиках. Люди, собиравшие усилители на данной микросхеме хвалят ее за высокое качество звучания. Это одна из немногих микросхем, действительно "качественно звучащая". По качеству звука ни чуть не уступает популярным ныне TDA7293/94 . Однако, если в сборке допущены ошибки - качественная работа не гарантируется.
Краткое описание микросхемы TDA1514A
Данная микросхема представляет собой одноканальный Hi-Fi - усилитель класса AB, мощность которого составляет 50Вт. В микросхему встроена защита SOAR, термозащита (защита от перегрева) и режим "Mute"
К достоинствам можно отнести отсутствие щелчков при включении и выключении, наличие защит, малые гармонические и интермодуляционные искажения, низкое тепловое сопротивление и другое. Из недостатков выделить практически нечего, кроме как выход из строя при "бегающем" напряжении (питание должно быть более-менее стабильным) и относительно высокая цена
Внешний вид микросхемы TDA1514A
Микросхема выпускается в корпусе SIP с 9 длинными ножками. Шаг ножек составляет 2.54мм. На лицевой стороне надписи и логотип, а на задней теплоотвод - он соединен с с 4 ножкой, а 4 ножка это "-" питания. По бокам 2 проушины для крепления радиатора.
Как отличить оригинал от подделки?
Этим вопросом задаются многие, я постараюсь Вам ответить.
Итак. Микросхема должна быть аккуратно выполнена, ножки должны быть гладкими, незначительная деформация допускается, так как неизвестно как обращались с ними на складе или в магазине
Надпись... Она может быть выполнена как белой краской, так и обычным лазером, две микросхемы выше для сравнения (обе оригинальные). В том случае, если надпись нанесена краской, на микросхеме должна ВСЕГДА быть вертикальная полоса, разделенная проушиной. Пусть Вас не смущает надпись "TAIWAN" - ничего страшного, качество звучания у таких экземпляров ни чуть не хуже экземпляров без этой надписи. Кстати, практически половина радиодеталей делается в Тайване и в странах по соседству. Эта надпись находится не на всех микросхемах.
Еще советую обратить внимание на вторую строчку. Если она содержит только цифры (их должно быть 5) - это микросхемы "старого" производства. Надпись на них более широкая, также теплоотвод может иметь другую форму. Если надпись на микросхеме нанесена лазером и вторая строчка содержит только 5 цифр - на микросхеме должна присутствовать вертикальная полоса
Логотип на микросхеме должен присутствовать обязательно и причем только "PHILIPS"! Насколько мне известно, выпуск прекратился задолго до основания NXP, а это 2006 год. Если вы встретили данную микросхему с логотипом NXP, тут одно из двух - микросхему снова начали выпускать или же типичный "левачок"
Также необходимо присутствие впадин в форме кругов, как на фото. Если их нет - подделка.
Возможно есть еще способы выявить "левачок", но не стоит так напрягаться над этим вопросом. Случаев брака - всего единицы.
Технические характеристики микросхемы TDA1514A
* Входное сопротивление и коэффициент усиления подстраивается внешними элементами
Ниже таблица примерных выходных мощностей в зависимости от питания и сопротивления нагрузки
Схема включения микросхемы TDA1514A
Это так было в даташите. Грормоздко и некрасиво, так что пришлось перерисовать:
Схема немного отличается от предоставленной производителем, все характеристики, приведенные выше - они именно под ЭТУ схему. Отличий несколько и все они направлены на улучшение звука - в первую очередь установлены фильтрующие емкости, убрана "вольтдобавка" (о ней чуть позже) и изменен номинал резистора R6.
Теперь более подробно о каждом компоненте. C1 - входной разделительный конденсатор. Пропускает через себя только переменное напряжение сигнала. Также влияет на частотную характеристику - чем меньше емкость, тем меньше НЧ и соответственно чем больше емкость - тем и НЧ больше. Больше 4.7мкФ ставить не советовал бы, так как производитель предусмотрел всё - при емкости этого конденсатора равной 1мкФ усилитель воспроизводит заявленные частоты. Конденсатор использовать пленочный, в крайнем случае электролитический (неполярный желательно), но никак не керамический! R1 уменьшает входное сопротивление, а вместе с C2 образует фильтр от входных помех.
Как и в любом операционном усилителе здесь можно задать коэффициент усиления. Это делается при помощи R2 и R7. При этих номиналах КУ равен 30дБ (может незначительно отклоняться). С4 влияет на включение защиты SOAR и Mute, R5 влияет на плавную зарядку и разрядку конденсатора, в связи с чем при включении и выключении усилителя отсутствуют щелчки. С5 и R6 образуют так называемую цепь Цобеля. Ее задача - препятствование самовозбуждению усилителя, а также выполнение стабилизации частотной характеристики. C6-C10 подавляют пульсации по питанию, защищают от просадки напряжения.
Резисторы в данной схеме можно брать с любой мощностью, я например использую стандартные 0.25Вт. Конденсаторы на напряжение не менее 35В, кроме С10 - я использую у себя в схеме на 100В, хотя и 63В должно хватить. Все компоненты перед пайкой должны быть проверены на исправность!
Кроме всего прочего микросхема TDA1514A подразумевает еще и различные варианты включения, вот примеры:
Схема включения TDA1514A с "вольтдобавкой"
Данный вариант схемы взят из даташита. Отличается от вышеописанной схемы присутствием элементов С3, R3 и R4.
Такой вариант позволит получить до 4Вт больше, чем заявлено (при ±23В). Но при таком включении могут незначительно повысится искажения. Резисторы R3 и R4 применять на 0.25Вт. У меня на 0.125Вт не выдерживали. Конденсатор C3 - 35В и выше.
Мостовая схема включения TDA1514A
В данной схеме необходимо использование двух микросхем. Одна дает на выходе положительный сигнал, другая - отрицательный. При таком включении можно снять более 100Вт на 8 Ом.
По словам собравших, данная схема абсолютно работоспособна и у меня даже есть более подробная табличка примерных выходных мощностей. Она ниже:
А если поэксперементировать, например при ±23В подключить нагрузку 4 ом, то можно получить до 200Вт! При условии что радиаторы не будут сильно греться, 150Вт в мост микросхемы потянут легко.
Такую конструкцию неплохо использовать в сабвуферах.
Питание микросхемы двуполярное (и так понятно из схем включения), причем желательно использовать стабилизированное.
Но в принципе можно и "по старинке"- диодный мост и несколько конденсаторов большой емкости.
Усилитель НЧ собран на микросхеме TPA3116D2.
Технические характеристики.
Мощность на нагрузке 4 Ом. при U пит. 21В. – 2 x 50 Вт. (BTL), 100 Вт. (PBTL)
Уровень сигнала на входе. - 0,8 … 2В.
Отношение сигнал/шум. - 102 dB
Коэффициент гармоник на половине мощности 25Вт. - 0,1%
Напряжение питания – 4,5 В … 26 В.
Схема позволяет включать микросхему в двух режимах:
1. Мостовой BTL. В этом включении можно получить 2 канала по 50 Вт.
2. Параллельно – мостовой (PBTL). Так как в этом режиме два канала BTL включены ещё и параллельно, то на выходе получаем один канал с удвоенной мощностью – 100 Вт.
На схемах ниже показаны все необходимые изменения для обоих режимов.
1. Подготовка платы для работы в мостовом режиме. Стерео 50 Вт.
Собранный усилитель работает в мостовом режиме. Но если вы подаете на него сигнал по не симметричной линии, установите перемычки P7 и P12. Больше никаких перемычек устанавливать не надо.
2. Подготовка платы для работы в параллельно-мостовом режиме. Один канал 100 Вт.
Установите перемычки P14, P15 и соедините перемычкой выходы усилителя P3 с P4 и P8 с P11.
Теперь ваш усилитель будет работать в параллельно-мостовом режиме и выдавать 100 Вт. Громкоговоритель подключайте к P6 и P8. Сигнал подавайте на вход правого канала.
Подбором резисторов R5 и R8 можно подобрать уровень усиления и входное сопротивление, а также перевести усилитель в режимы ведущего (master) или ведомого (slave)
Усилитель имеет очень высокий КПД > 90%, поэтому он не очень требователен к теплоотводу. В качестве радиатора можно использовать, например этот . Форма, крепежные отверстия и размеры, которого сделаны специально для этого модуля. К тому же он имеет золотое покрытие, что внешне очень привлекательно.
Радиатор
Это открытый проект! Лицензия, под которой он распространяется –
Загрузка...