wzmacnicz 400watt tda7294, Elektronika abc, ELEKTRONIKA
[ Pobierz całość w formacie 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
HH
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
[ Pobierz całość w formacie PDF ]