Wzmacniacz mostkowy o mocy 400W AVT2736.pdf

HHH

Projekty AVT

Prezentowany wzmacniacz jest odpowiedzią

na liczne prośby wyrażane w Miniankietach.

Upominacie się o prosty wzmacniacz audio

o mocy powyżej 100W. Prezentowany moduł

w wersji podstawowej – mostkowej osiąga

moc szczytową do 400W. Opcjonalnie moduł

może też być wzmacniaczem stereofonicz−

nym o mocy szczytowej sięgającej 2 x 100W.

Duża moc wyjściowa przy stosunkowo

niewielkim napięciu zasilania możliwa jest

dzięki zastosowaniu dwóch wzmacniaczy

w układzie mostkowym (BTL), a znakomite

parametry zapewniają dwa popularne układy

scalone TDA7294, mające stopnie wyjściowe

z tranzystorami MOSFET. Układy te od lat

zasłużenie cieszą się dużą popularnością i są

też stosowane w sprzęcie fabrycznym dobrej

klasy. Dodatkowym plusem jest obecność

wejściowego wzmacniacza różnicowego, co

znakomicie redukuje problemy związane

z obwodem masy. Wielką zaletą proponowa−

nego rozwiązania jest nowoczesny, inteligent−

ny sposób chłodzenia, z wykorzystaniem

typowych, łatwo dostępnych radiatorów

z wentylatorami, przeznaczonych do dużych

procesorów komputerowych. Dzięki temu

wzmacniacz o tak wielkiej mocy ma zaskaku−

jąco małe wymiary.

Opisywany moduł został sprawdzony

w roli wzmacniacza gitarowego współpracu−

jącego z kolumną pokazaną na fotografii 1

(w sprawie możliwości zakupu takich i po−

dobnych kolumn należy kontaktować się

z Działem Handlowym AVT).

Zmontowanie i uruchomienie opisanego

wzmacniacza nie jest trudne, jednak z pew−

nością projekt nie jest przeznaczony dla

zupełnie początkujących. Nieprzypadkowo

stopień trudności oznaczają trzy gwiazdki.

Jest to wzmacniacz o mocy kilkuset watów,

a przy takich mocach i prądach sięgających

10A mogą pojawić się nieprzewidziane prob−

lemy związane z wieloma czynnikami. Moduł

musi współpracować z kolumnami o odpo−

wiednio dużej mocy, a niewielkie kolumny

może łatwo zniszczyć, zwłaszcza ich głośniki

wysokotonowe i średniotonowe.

dzo często występujący we wzmacniaczach

dużej mocy. Wzmacniacze operacyjne U3A,

U3B zasilane są z prostego pomocniczego sta−

bilizatora z diodami Zenera D1, D2. Ograni−

czenie napięcia jest konieczne, ponieważ cały

moduł może być zasilany napięciem ponad

±35V, a większość wzmacniaczy operacyj−

nych może być zasilana napięciem co najwy−

żej ±18V. Stabilizator pomocniczego napięcia

ujemnego (−15V) wykorzystywany jest także

w obwodzie sterowania wentylatorów.

Obwód ten zawiera czujnik temperatury

Opis układu

Schemat ideowy modułu wzmacniacza poka−

zany jest na rysunku 1 , płytka drukowana

pokazana jest na rysunku 2 . Dwie końcówki

mocy TDA7294 pracują tu w klasycznym

układzie aplikacyjnym. Kondensatory

C5...C8 i C15...C18 odsprzęgają zasilanie.

C9, C10 to kondensatory bootstrapu. Obwody

R15, R17 i C11 oraz R14, R16, C12 ustalają

wzmocnienie obu gałęzi równe około 32

(30dB). Głośnik będący obciążeniem włączo−

ny jest pomiędzy wyjścia obu kostek, a pra−

widłowe działanie mostka uzyskuje się przez

sterowanie tych dwóch wzmacniaczy sygna−

łami o przeciwnej fazie. Dostarcza ich blok ze

wzmacniaczami operacyjnymi U3A, U3B.

Wzmacniacz U3B z jednakowymi rezystora−

mi R7, R8 ma wzmocnienie równe 1 i tylko

odwraca fazę sygnału z wyjścia kostki U3A.

Na układzie U3A zrealizowany jest prawdzi−

wy wzmacniacz różnicowy o wzmocnieniu 1.

Wskutek równości rezystorów R3...R6

wzmacniacz ten reaguje tylko na różnicę

napięć między wejściami IN+, IN−, natomiast

silnie tłumi sygnał wspólny. Największe tłu−

mienie sygnału wspólnego można ustawić

dzięki potencjometrowi PR1, który pozwala

skorygować rozrzut wartości rezystorów

R3...R6. Zastosowanie rezystorów 1−procen−

towych i odpowiednie ustawienie PR1

pozwoli uzyskać tłumienie sygnału wspólne−

go znacznie powyżej 40dB. Dzięki takiemu

rozwiązaniu można z łatwością ominąć prob−

lem spadków napięć w obwodzie masy, bar−

Fot. 1

HHH

Projekty AVT

w postaci układu scalonego LM335 (U4),

który daje napięcie wprost proporcjonalne do

temperatury bezwzględnej (10mV x tempera−

tura w kelwinach). W temperaturze pokojo−

wej +20 o C, czyli 293K, napięcie na U4 wyno−

si 2,93V. Wzrost temperatury spowoduje

wzrost napięcia na tym czujniku i gdy napię−

cie z suwaka potencjometru przekroczy 2,5V,

wywoła przepływ prądu przez układ U5.

Dzielnik rezystorowy R21, R25 jest tak

dobrany, że w spoczynku, gdy radiator jest

chłodny i przez U5 nie płynie prąd, oba wen−

tylatory pracują z pewną niewielką prędkoś−

cią. Pracują wtedy bezszelestnie i zupełnie ich

nie słychać – umożliwia to wykorzystanie

opisywanego wzmacniacza w sprzęcie wyso−

kiej klasy bez obawy o zmniejszenie odstępu

sygnał/szum związanego z pracą wentylato−

rów. Gdy temperatura radiatorów i czujnika

U4 wzrasta, prąd płynący przez U5 zwiększa

spadek napięcia na R21 i wentylatory zwięk−

szają obroty. W praktyce pracujące z niewiel−

ką prędkością wentylatory też dość skutecznie

chłodzą radiatory, i zwiększanie obrotów

następuje dopiero przy dużej mocy, a głośny

dźwięk z kolumn całkowicie zagłusza wtedy

szum pracujących z pełną prędkością wenty−

latorów. Temperaturę progową zwiększania

prędkości wentylatorów można zmieniać za

pomocą potencjometru PR2. W wersji podsta−

wowej rezystor R24 jest zastąpiony zworą,

przez co już niewielki wzrost temperatury

powyżej wartości progowej powoduje rozpę−

dzenie wentylatorów do pełnej prędkości.

Mimo takiej dużej czułości wentylatory będą

pracować z pełną prędkością bardzo rzadko,

ponieważ w praktyce już znikome przekro−

czenie temperatury progowej spowoduje zna−

czące zwiększenie obrotów, a tym samym

polepszenie chłodzenia. Ze wzrostem mocy

strat układ regulacyjny będzie stopniowo

zwiększał prędkość wentylatorów, a tempera−

tura będzie wzrastać w znikomym stopniu.

Kto chciałby zmniejszyć czułość układu regu−

lacyjnego, może zastosować rezystor R25

o indywidualnie dobranej wartości.

Zaproponowane wartości R21 (około

5,6kΩ) i R25 (10kΩ) powinny okazać się

dobre dla większości wentylatorów kompute−

rowych. W razie potrzeby spoczynkową pręd−

kość wentylatorów można dobrać samodziel−

nie przez zmianę stosunku R21/R25 (w prakty−

ce najlepiej przez zmianę wartości R25). Cho−

dzi o to, żeby po włączeniu zasilania, w spo−

czynku i przy małych mocach oddawanych,

wentylatory niezawodnie ruszyły i pracowały

bezszelestnie. Zbyt małe napięcie na R21 i na

wentylatorach może powodować, że nie

zawsze wentylatory ruszą po włączeniu zasila−

nia, a zbyt duże napięcie oznacza zauważalny

szum. W praktyce nie jest problemem dobranie

takiego napięcia na R21, żeby wentylatory nie−

zawodnie ruszały i pracowały bezszelestnie.

Uwaga! Niektóre wentylatory przy pracy

na małych obrotach mimo wszystko nieco

szumią (terkoczą), a to ze względu na

specyficzną budowę wewnętrzną

i sposób sterowania. W razie potrzeby

takie zakłócenia można bardzo łatwo

usunąć, łącząc równolegle do wentyla−

torów, zwłaszcza W2, kondensatory

elektrolityczne o pojemności 22uF...

220uF/25V. Na płytce nie przewidzia−

no na nie miejsca i należy je przyluto−

wać od strony druku, najlepiej do

punktów lutowniczych złącz szpilko−

wych W1, W2.

Obwody C19, R13 i C20, R12 oraz

kondensatory C11, C12 realizują

sprzężenie zmiennoprądowe końcó−

wek mocy, przy czym dolna częstotli−

wość graniczna leży poniżej 10Hz.

Dzięki sprzężeniu zmiennoprądowe−

mu napięcia niezrównoważenia nie są

wzmacniane. Niektórzy Czytelnicy

z zacięciem audiofilskim zapewne

zechcą zrealizować w tym wzmacnia−

czu sprzężenie stałoprądowe sygnału.

Jest to jak najbardziej możliwe –

wystarczy kondensatory C11, C12,

C19, C20 zastąpić zworami. Przy

takim stałoprądowym sprzężeniu

wzmocnione jednak zostaną napięcia

niezrównoważenia zarówno końcó−

wek mocy, jak i wzmacniaczy U3A,

U3B, przez co, zależnie od zastosowa−

nych egzemplarzy układów, na głośni−

ku może wystąpić różnica napięć sta−

łych, powodująca niepotrzebny wzrost

prądu spoczynkowego. Jeśliby okazało

Rys. 1 Schemat ideowy wzmacniacza

Rys. 2 Płytka drukowana wzmacniacza

Projekty AVT

się, że ten prąd jest większy niż 20mA albo

jeśli powodowałoby to jakiekolwiek zauwa−

żalne zakłócenia, można w takim stałoprądo−

wym wzmacniaczu wyzerować napięcia wyj−

ściowe. W tym celu przewidziano miejsce na

rezystory korygujące R18, R19. Zależnie od

biegunowości napięcia spoczynkowego na

wyjściach OUT1, OUT2 należy dołączyć

przewodami punkty oznaczone 1, 2 albo do

dodatniego, albo ujemnego napięcia zasilania

pomocniczego. W tym celu przewidziano

punkty oznaczone na schemacie i płytce P1,

P2 oraz N1, N2. Wartość rezystorów R18,

R19 (setki kiloomów lub megaomy) należy

dobrać eksperymentalnie do konkretnych

egzemplarzy układów scalonych, by uzyskać

napięcia na obu wyjściach OUT1, OUT2

równe zeru. W wersji podstawowej z konden−

satorami C11, C12, C19, C20 rezystory R19,

R20 nie są potrzebne, bo napięcia stałe na

wyjściach nie przekroczą ±10mV.

W wersji podstawowej punkt CTRL nie

będzie wykorzystany – pozostanie niepodłą−

czony. Należy natomiast wykonać zworę mię−

dzy punktami Z1−Z2, co poda napięcie +15V

na obwód opóźnionego włączania wzmacnia−

czy. Obwód ten wykorzystuje przeznaczone

do tego wejścia sterujące STANDBY i MUTE

obu końcówek mocy (nóżki 9, 10). Punkty

oznaczone na schemacie etykietami STAND−

BY (kondensator C4 i nóżki 9 obu kostek) są

ze sobą połączone, podobnie jak obwód ozna−

czony MUTE.

Tuż po włączeniu zasilania kondensatory

C3, C4 będą puste, czyli na końcówkach

STANDBY i MUTE napięcie będzie równe

zeru i obie kostki będą w stanie wyłączenia.

Napięcia na C3, C4 będą powoli rosnąć, sto−

sownie do stałych czasowych R10C4

i R11C3, przy czym napięcie na C4 będzie

rosło szybciej. Wzrost napięcia na końców−

kach STANDBY spowoduje najpierw przej−

ście obu kostek ze stanu bezprądowego wyłą−

czenia (OFF) do stanu STANDBY, a po chwi−

li wzrost napięcia na końcówkach MUTE spo−

woduje odblokowanie obwodów wyciszania.

Oznacza to, że głośniki zostaną włączone

z pewnym opóźnieniem, co zapobiegnie stu−

kom podczas włączania zasilania, związanym

ze stanami przejściowymi we współpracują−

cym przedwzmacniaczu. Jeśliby okazało się,

że przy włączaniu z głośników słychać jednak

jakieś dziwne odgłosy, należy zwiększyć

pojemność C3, C4.

Obecność diod D3, D4 powinna także spo−

wodować szybkie wyciszenie głośników pod−

czas wyłączania zasilania. Tu sytuacja jest

jednak mniej jednoznaczna, ponieważ warun−

kiem wyłączenia jest szybki spadek napięcia

na kondensatorach C1, C13. W większości

przypadków zaproponowane proste rozwiąza−

nie wystarczy i zapobiegnie przykrym stukom

w głośniku. Gdyby jednak współpracujący

przedwzmacniacz i w ogóle cały układ powo−

dowały stuki przy wyłączaniu, należy wyko−

rzystać końcówkę CTRL – zwierać punkt

CTRL po wyłączeniu zasilania, na przykład

za pomocą tranzystora lub przekaźnika

wykrywającego zanik napięcia sieciowego.

Rozbudowany układ nadzorujący tego typu

zostanie opublikowany w jednym z następ−

nych numerów EdW. Prostym sposobem jest

zastosowanie jakiegokolwiek małego prze−

kaźnika 12...24V z dodatkowym prostowni−

kiem i dobieranym, jak najmniejszym kon−

densatorem filtrującym, na przykład według

rysunku 3 . Rezystor Rx należy indywidual−

nie dobrać do zasto−

sowanego przekaź−

nika, żeby po włą−

czeniu zasilania, w

spoczynku napięcie

na przekaźniku nie

przekraczało jego

napięcia nominal−

nego (0,9...1Un).

Natomiast pojem−

ność kondensatora

Cx powinna być

możliwie mała, by−

le tylko przekaźnik

nie brzęczał pod

wpływem tętniące−

go prądu zasilania.

Mała pojemność Cx

jest potrzebna po to,

żeby przekaźnik pu−

szczał możliwie

szybko, tuż po wyłączeniu napięcia sieci,

jeszcze przed rozładowaniem głównych kon−

densatorów filtrujących wzmacniacza.

Montaż i uruchomienie

Wzmacniacz można zmontować na płytce

pokazanej na rysunku 2. Pomocą w montażu

będą też fotografie 2, 3 i 4 . Na samym

początku, przed „uzbrojeniem” płytki należy

przygotować radiatory, wiercąc w nich otwo−

ry dla układów scalonych i wsporników.

Układy scalone mocy zostały tak rozmiesz−

czone względem wysokich kondensatorów

filtrujących C5...C8, że jest do nich dobry

dostęp także w zmontowanym układzie. Rad−

iatory nie mogą jednak być przymocowane do

płytki tylko za pośrednictwem układów scalo−

nych, bo po pewnym czasie spowodowałoby

to oberwanie ich nóżek lub ścieżek. Absolut−

nie konieczne są dodatkowe wsporniki – co

najmniej po jednym małym kątowniku z bla−

chy, zapewniającym mocne związanie radia−

torów z płytką. I właśnie te kątowniki oraz

otwory w radiatorach należy wykonać na

samym początku. Zalecana kolejność jest

następująca: najpierw należy wstępnie wmon−

tować układy scalone mocy, lutując tylko po

dwie skrajne nóżki . Następnie należy przyłożyć

Rys. 3

Fot. 2

Fot. 3

Projekty AVT

radiatory i zaznaczyć miejsca wiercenia otwo−

rów do ich mocowania. Wykonanych otwo−

rów nie trzeba gwintować, bo można wyko−

rzystać popularne samogwintujące wkręty do

metalu (blachowkręty).

Po prowizorycznym zamocowaniu radia−

torów do wstępnie wlutowanych układów

scalonych należy wykonać co najmniej po

jednym wsporniku w kształcie litery L

z dwoma otworami. Wspornik należy zamo−

cować do radiatora na stałe blachowkrętem,

a do płytki śrubą i nakrętką M3. Po tej ope−

racji należy rozlutować połączenia układów

scalonych z płytką, odłączyć radiatory odkrę−

cając śruby M3 wsporników, a następnie

zmontować elementy na płytce.

Montaż elementów płytki warto zacząć od

elementów najmniejszych, a następnie monto−

wać elementy coraz większe. Oprócz kilku

krótkich zwór zaznaczonych na płytce, należy

wykonać dłuższe zwory przewodami. I tak

należy połączyć kawałkami izolowanego

przewodu punkty oznaczone M1−M2, S1−S2,

Z1−Z2, B1−B2, GNDA−GNDA

Rezystory R3...R8 we wzmacniaczu różni−

cowym mogą mieć wartości 15kΩ...33kΩ,

byle były to rezystory parami równe – wyma−

gane jest R3=R6, R4=R5 i R7=R8. Najlepiej

zastosować wszystkie jednakowe o tolerancji

1%. Rezystory R1, R2 o mocy 1W warto

zmontować kilka milimetrów nad płytką –

będą mieć lepsze warunki chłodzenia. W wer−

sji podstawowej nie są montowane rezystory

R18 i R19. Ceramiczne kondensatory C15−

C18 należy montować od strony druku. Mogą

to być kondensatory SMD, ale na napięcie

50V lub więcej (małe kondensatory SMD

100nF często mają napięcie nominalne poni−

żej 40V, co może spowodować ich uszkodze−

nie podczas pracy). Dławiki wyjściowe L1,

L2 można wykonać we własnym zakresie

z jakiegokolwiek grubszego drutu, nawijając

7 zwojów np. na ołówku czy wiertle. Umiesz−

czone blisko układów scalonych kondensato−

ry elektrolityczne C5...C8 filtrują zasilanie

i polepszają właściwości impulsowe wzmac−

niacza. Kondensatory te muszą mieć odpo−

wiednio wysokie napięcie nominalne i średni−

cę 16mm – większe nie zmieszczą się na płyt−

ce. Nie są to jednak główne kondensatory fil−

trujące – takowe o pojemności co najmniej

15000uF (15mF) muszą być umieszczone

w zasilaczu.

Czujnik temperatury U4 można dołączyć

dwużyłowym przewodem za pomocą nasadki

i szpilek (goldpin). Rysunek 4 pokazuje spo−

sób podłączenia. Czujnik należy połączyć ter−

micznie z jednym z radiatorów, w najprost−

szym przypadku wcisnąć go po prostu między

żebra radiatora, jak pokazuje fotografia

wstępna (okładkowa).

Na koniec montażu płytki należy zamonto−

wać radiatory i ostatecznie wlutować układy

scalone mocy. Chodzi o to, żeby przy moco−

waniu układów scalonych nie powstały niepo−

trzebne naprężenia ich nóżek i ścieżek płytki.

Dlatego najpierw trzeba poluzować blachow−

kręty mocujące kostki TDA7294 do radiatora,

a następnie mocno przykręcić wsporniki do

płytki za pomocą śrub i nakrętek M3. Dopie−

ro po takim zamocowaniu radiatorów należy

mocno dokręcić poluzowane wkręty układów

scalonych i wlutować wszystkie ich nóżki.

UWAGA! Należy zwrócić uwagę, że

obwody VSS i VDD obu układów scalonych

mocy nie są ze sobą połączone. Takie rozwią−

zanie umożliwia oddzielne zasilanie obu kos−

tek z dwóch niezależnych zasilaczy, co jest

zalecane w niektórych źródłach. Ponadto

może być ułatwieniem, np. w przypadku

posiadania dwóch jednakowych transformato−

rów zasilających o mocy 150...200W. Wtedy

można wykorzystać dwa moduły opisane

w EdW 4/2004 na str. 49, a ewentualne dodat−

kowe kondensatory filtrujące można dołączyć

przewodami.

Jednak w większości przypadków oba

układy scalone mocy będą zasilane z jednego

zasilacza, i wtedy trzeba grubym przewodem

wykonać połączenia obwodów VDD i VSS

obu kostek. Dobrze jest też wzmocnić ścieżki

tych obwodów – celowo na płytce pozosta−

wiono odsłonięte ścieżki, żeby łatwo było

dolutować drut wzmacniający.

Na koniec należy odpowiednio dołączyć

wtyczki wentylatorów do kołków W1, W2 na

płytce, pamiętając, że czarny

przewód to minus zasilania,

a czerwony – plus. Bieguno−

wość kołków jest zaznaczona

na płytce. Żółte kable pozosta−

ną niepodłączone.

UWAGA! Wkładki radia−

torowe kostek TDA7294 są

wewnętrznie podłączone do

ujemnej szyny zasilania,

a nie do masy.

W prostym układzie bez

przekładek izolacyjnych na

radiatorach będzie występo−

wać pełne ujemne napięcie

zasilania. Zwykle obudowa

łączona jest do masy układu.

Przypadkowe zwarcie radia−

torów do masy spowoduje co

najmniej spalenie bezpieczni−

ków, ale może też wiązać się

z uszkodzeniem ścieżek płyt−

ki lub układu wskutek prze−

pływu dużego prądu. Można

oczywiście zastosować miko−

we lub lepiej silikonowe prze−

kładki izolacyjne, ale zmniej−

szą one maksymalną moc

ciągłą wzmacniacza.

Do zasilania można wyko−

rzystać typowy zasilacz nie−

stabilizowany według wcześ−

niejszego rysunku 3, przy

czym zamiast czterech diod

można zastosować gotowy mostek prostowni−

czy o prądzie co najmniej 10A. Łącząc trans−

formator toroidalny z dwoma niezależnymi

uzwojeniami należy sprawdzić fazę – jak

pokazuje rysunek 5 , napięcie zmienne mię−

dzy skrajnymi punktami A−D powinno być

równe sumie napięć obu uzwojeń. Napięcie

bliskie zeru świadczy o złym fazowaniu –

należy zamienić końcówki jednego z uzwo−

jeń. Przy tak dużej mocy pobór prądu przy

pełnym wysterowaniu będzie przekraczał

6A, więc do zasilania może nie wystarczyć

jeden moduł zasilacza z 3−amperowymi dio−

dami, opisany EdW 4/2004. Można jednak

zawsze zastosować dwa takie zasilacze albo

Rys. 4

Rys. 5

Fot. 4

Projekty AVT

połączone „równolegle” wg rysunku 5

w EdW 4/2004 str. 51, albo zasilające po jed−

nym układzie scalonym każdy. Przy tak dużej

mocy pojemność dwóch (zestawów) konden−

satorów filtrujących powinna wynosić co naj−

mniej 15000uF (15mF). Na pewno nie jest

jednak potrzebny zasilacz stabilizowany.

Przed pierwszym włączeniem zasilania

należy bardzo starannie sprawdzić prawidło−

wość montażu wszystkich elementów i połą−

czeń modułu. Przy wzmacniaczach dużej

mocy zasadą jest, by nie „grzebać” w układzie

będącym pod napięciem. Praktyka pokazuje,

że uszkodzenia wzmacniaczy najczęściej zda−

rzają się właśnie podczas wstępnego uru−

chamiania i testów. Niekiedy polega to na

spektakularnej awarii z hukiem, dymem

i błyskiem, a konsekwencją bywa koniecz−

ność wymiany układów scalonych, a nawet

naprawa przepalonych ścieżek na płytce. Dla−

tego podczas uruchamiania należy zachować

szczególną ostrożność i starannie unikać

jakichkolwiek zwarć, a także dotykania ele−

mentów i ścieżek w torze sygnałowym. Do

pierwszych prób warto w obwodzie pierwo−

tnym transformatora włączyć żarówkę 230V

o mocy 40...60W, a nawet mniejszą według

rysunku 6 . W razie jakiejś pomyłki czy awa−

rii ograniczy to prąd i może zapobiec uszko−

dzeniu układu.

Na początek potencjometry PR1, PR2

należy ustawić w środkowym położeniu.

Wzmacniacz prawidłowo zmontowany ze

sprawnych elementów powinien od razu po−

prawnie pracować. Oba wentylatory powinny

obracać się bezszelestnie z niezbyt dużą pręd−

kością.

Potencjometrem PR2 można ustawić tem−

peraturę progową zwiększania obrotów.

Potencjometr PR1 służy do precyzyjnej

symetryzacji wzmacniacza wejściowego.

Symetryzację można przeprowadzić w ukła−

dzie według rysunku 7 , podając sygnał sinu−

soidalny (może być prostokątny) o częstotli−

wości 300Hz...1kHz i amplitudzie rzędu

1...5V między masę a oba zwarte wejścia IN+,

IN. Potencjometr PR1 należy ustawić tak,

żeby sygnał w głośniku podczas takiego testu

był jak najmniejszy. Obwód wejściowego

wzmacniacza różnicowego można uprościć,

zwierając wszystkie trzy wyprowadzenia PR1

i stosując rezystory o tolerancji 1%, najlepiej

dodatkowo dobierane za pomocą multimetru.

Tłumienie sygnału wspólnego takiego uprosz−

czonego układu też będzie wynosić co naj−

mniej 40dB.

Podczas normalnej pracy punkt IN− ma

być dołączony do masy, ale nie we wzmacnia−

czu mocy czy zasilaczu, tylko tuż przy wyj−

ściu przedwzmacniacza, jak pokazuje rysu−

nek 8 . Taki układ połączeń wyeliminuje prob−

lemy związane z przepływem prądów i spad−

ków napięć w obwodzie masy.

napięcie zasilania, wynoszące ±45V, ale prze−

de wszystkim maksymalny prąd wyjściowy,

równy 10A. Prąd 10A na obciążeniu 8Ω dałby

właśnie 800W i taką moc teoretycznie można

byłoby uzyskać, ale tylko przy prostokątnym

sygnale wyjściowym. W zastosowaniach

muzycznych należy przeprowadzić obliczenia

dla sinusoidy. Prąd sinusoidalny o wartości

szczytowej 10A ma wartość skuteczną 7,1A,

co zgodnie ze wzorem P=I 2 R daje na obciąże−

niu 8Ω aż 400W (przy niewielkich zniekształ−

ceniach harmonicznych). Pomimo że szczyto−

wa moc wyjściowa wynosi 400W, w prak−

tycznych zastosowaniach nie trzeba do zasila−

nia stosować transformatora o mocy

600...800W. Od mocy transformatora, ale

także od skuteczności odprowadzania ciepła

zależey maksymalna ciągła moc wyjściowa,

natomiast ważniejsza w zastosowaniach

muzycznych chwilowa szczytowa moc naj−

większych impulsów będzie wyznaczona

przez... pojemności kondensatorów

w zasilaczu i spoczynkowe napięcie

zasilania. Dlatego w wielu przypad−

kach wystarczy transformator o

mocy 200...300W, dający napięcie

zasilania w granicach ±35V...±45V.

Zapewni on moc ciągłą „tylko”

130...200W, ale dzięki dużej pojem−

ności kondensatorów filtrujących

moc szczytowa krótkich impulsów

wynosić będzie nawet 300...400W.

Należy pamiętać, że podane roz−

ważania dotyczą obciążenia 8Ω. W przypadku

obciążenia 4Ω uzyskiwana moc będzie...

znacznie mniejsza. Ograniczeniem jest wtedy

szczytowy prąd wyjściowy układów scalo−

nych (10A), a to dla sinusoidy daje 7,1A war−

tości skutecznej, co z kolei daje maksymalną

moc (P=I 2 R) równą 200W. Zgodnie z prze−

kształconym wzorem P=U 2 /R taką moc uzys−

kuje się przy napięciu skutecznym 28,3V,

czyli amplitudzie sygnału 40V. Taką amplitu−

dę uzyskuje się przy zasilaniu wzmacniacza

napięciem około ±23...±25V, czyli przy zasto−

sowaniu transformatora toroidalnego

2x17VAC... 2x19VAC.

Z uwagi na wspomniane ograniczenie prą−

dowe przy obciążeniu 4Ω nie ma sensu stosować

napięć zasilania powyżej ±25V − zwiększanie

napięcia zasilania powodowałoby tylko niepo−

trzebny wzrost strat mocy w układach scalonych.

Rys. 8

Ponieważ układ jest typowym wzmacnia−

czem mostkowym, można zeń uzyskać moc

czterokrotnie większą niż w pojedynczym

wzmacniaczu zasilanym takim samym napię−

ciem. Do uzyskania na obciążeniu 8Ω pełnej

mocy szczytowej ponad 400W wymagane jest

zastosowanie sztywnego zasilacza o odpo−

wiedniej mocy, żeby napięcie zasilania pod

obciążeniem nie spadało poniżej ±43V. Jest to

bardzo trudne do osiągnięcia i wymaga wyjąt−

kowo sztywnego transformatora. Problem

w tym, że maksymalne dopuszczalne napięcie

zasilania układów TDA7294 w spoczynku to

±50V. W zasadzie należałoby więc zastoso−

wać transformator 2x35VAC, co da napięcie

zasilania w spoczynku około ±50V, a nawet

nieco więcej. Ponieważ maksymalne zalecane

w katalogu napięcie zasilania podczas pracy

to ±45V, bezpieczniej będzie zastosować

transformator 2x30VAC, co da napięcie zasi−

lania kostek około ±41V, albo nawet popular−

ny transformator 2x24VAC (200...300W), co

da napięcie zasilania około ±35V i zapewni na

obciążeniu 8Ω

Rys. 6

Rys. 7

Możliwości zmian

Wartości i moce rezystorów R1, R2 są odpo−

wiednie przy zasilaniu napięciem ±30V...

±47V z układem TL072 w roli U3. Jeśli ktoś

chciałby wykorzystać moduł do sterowania

głośnika 4−omowego przy niższym napięciu

zasilania, powinien zmniejszyć wartość rezys−

torów R1, R2, żeby nawet przy najsilniejszym

wysterowaniu, gdy napięcie zasilania dodat−

kowo zmniejszy się, przez diody Zenera D1,

D2 nie przestawał płynąć prąd. Przepływ

prądu przez D1, D2 zapewni stabilne napięcie

moc szczytową powyżej

200W.

Szczytowa moc maksymalna modułu to

w zasadzie 800W, jednak tak dużej mocy

ciągłej uzyskać nie można z uwagi na ograni−

czenia w odprowadzaniu ciepła. Maksymalną

moc wyznacza nie tylko maksymalne robocze

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: