wzmak do autas, Literatura
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
HH
Samochodowy
wzmacniacz 70W
2477
Wielkie zainteresowanie projektem samo−
chodowego subwoofera (11/2000) wskazu−
je, że istnieje duże zapotrzebowanie na tego
typu układy. Nie każdy jednak zechce sto−
sować subwoofer, który zajmie w bagażni−
ku dużo miejsca. Wielu Czytelników chcia−
łoby wykorzystać dodatkowy wzmacniacz
(wzmacniacze) do wysterowania typowych
głośników samochodowych. Każdy, kto
chciałby zwiększyć moc swego samocho−
dowego zestawu, powinien zainteresować
się zaprezentowanym modułem z układem
scalonym TDA1562 − prostym, niedrogim,
oferujÄ…cym parametry nieosiÄ…galne
w podobnych układach.
O atrakcyjności prezentowanego wzmac−
niacza świadczą jego podstawowe parame−
try:
układ daje moc maksymalną 70W
przy
zasilaniu "samochodowym" napięciem
14,4V na obciążeniu 4Ω. Moduł będzie więc
stosowany przede wszystkim jako dodatko−
wy wzmacniacz w samochodzie. Można go
też wykorzystać w różnych innych urządze−
niach, przede wszystkim przenośnych, zasi−
lanych napięciem 12...15V.
Przypomnijmy, że przy zasilaniu
14,4V i głośniku 4
współpracy z głośnikiem
8−omowym. Dopiero układ sca−
lony TDA1562 daje nawet mało doświad−
czonemu elektronikowi szansÄ™ wykonania
bardzo atrakcyjnego wzmacniacza samocho−
dowego dużej mocy. Warto podkreślić, że
wzmacniacze klasy H oprócz zadziwiająco
dużej mocy mają przy sygnałach muzycz−
nych lepszą sprawność, czyli mniej się grze−
ją od "zwykłych" wzmacniaczy takiej samej
mocy. Układ scalony TDA1562 ma wiele
dodatkowych obwodów wewnętrznych, rea−
lizujących różne pożyteczne funkcje, w tym
inteligentne zabezpieczenia termiczne
i zwarciowe. Obwody te nie dopuszczÄ… do
uszkodzenia wskutek przegrzania czy różne−
go rodzaju zwarć. Warto wiedzieć, że wyłą−
czą układ, gdy napięcie zasila−
jÄ…ce wyjdzie poza zakres 8...18V.
Wewnętrzny schemat blokowy kostki
można znaleźć w EdW 11/2000 na stronie
16. Do praktycznego wykorzystania układu
TDA1562 nie jest konieczna znajomość jego
budowy wewnętrznej ani funkcji wszystkich
końcówek. Kto chce, może się wgłębiać w te
szczegóły, korzystając z karty katalogowej
Philipsa (także na stronie internetowej
EdW). Trzeba jednak przyznać, że zrozu−
mienie wszystkich detali wcale nie jest Å‚atwe
i może wręcz zniechęcić, dając więcej pytań
i wątpliwości niż odpowiedzi. Właśnie dlate−
go warto skorzystać z proponowanego,
prostego rozwiÄ…zania.
Rys. 1 Schemat ideowy
zwykły, pojedynczy
wzmacniacz daje moc maksymalną co naj−
wyżej 6W, wzmacniacz mostkowy do 22W,
a omawiany wzmacniacz aż 70W.
Zadziwiająco dużą moc uzyskuje się tu
dzięki zastosowaniu wzmacniacza klasy H.
Wzmacniacz klasy H to wzmacniacz most−
kowy, w którym napięcie zasilające ostatni
stopień jest dodatkowo zwiększane dzięki
wykorzystaniu bootstrapu. Wzmacniacze
różnych klas były omawiane szerzej w EdW
9 i 10/2000. Czytelnicy EdW znają też kost−
kę TDA1560, pracującą na tej samej zasa−
dzie, ale nieatrakcyjną ze względu na moc
wynoszącą "tylko" 50W i konieczność
Elektronika dla Wszystkich
95
Ω
Jak to działa?
Schemat ideowy modułu pokazany jest na
ry−
sunku 1
. Układ jest zasilany napięciem poda−
wanym na punkty P, O. Kondensatory C8, C7
filtrują napięcie zasilające i zapobiegają sa−
mowzbudzeniu. Kondensatory C4, C5 pracujÄ…
w układzie bootstrapu i umożliwiają pracę
w klasie H. Zwiększają one napięcie zasilania
wyjściowych stopni mocy. Od ich pojemności
zależy dolna częstotliwość graniczna − war−
tość 4700
więc w razie potrzeby można śmiało połączyć
ze sobą wyjścia DIAG kilku układów. Sygnał
z wyjścia DIAG w fabrycznych aplikacjach
jest doprowadzony do mikroprocesora sterują−
cego i powoduje zmniejszenie sygnału.
Końcówka STAT
(nóżka 16) w prostych za−
stosowaniach również nie będzie wykorzysta−
na. Należy ją wtedy pozostawić "wiszącą w po−
wietrzu", czyli niepodłaczoną.
W złożonych
aplikacjach koń−
cówki STAT kil−
ku układów mo−
gą być połączone
ze sobą i/lub ste−
rowane przez mi−
kroprocesor. Zro−
zumienie wszyst−
kich funkcji tej
końcówki, będą−
cej jednocześnie
trójstanowym
wejściem i wyj−
ściem, wymaga
obszernego opisu
i przynajmniej
dwóch rysunków.
Informacje te za−
warte sÄ… w karcie
katalogowej.
Głośnik nale−
ży dołączyć do punktów E, F. Przy zastoso−
waniu kilku takich wzmacniaczy i głośników
należy pamiętać o zachowaniu właściwej fa−
zy (pomogą w tym oznaczenia wejść i wyjść.
Koniecznie należy przypomnieć, że we
wzmacniaczu klasy H, który z zasady zawie−
ra dwa kanały, nie można wykorzystać tych
kanałów niezależnie. Nie można więc podłą−
czyć dwóch głośników między punkty E,
F a masę. Problem w tym, że kondensatory
C4, C5 podnoszą napięcie zasilające dwóch
stopni końcowych na przemian, w takt dodat−
nich i ujemnych połówek sygnału wejścio−
wego. W rezultacie przebiegi na wyjściach E,
F mierzone względem masy są zniekształco−
ne i znacznie różnią się od sygnału wejścio−
wego (co jest zaskoczeniem dla wielu elek−
troników, badających oscyloskopem przebie−
gi na wyjściach E, F względem masy). Pra−
widłowy przebieg występuje jedynie między
punktami E, F.
F jest optymalna do typowych za−
stosowań. Kondensator C6, dołączony do
końcówki 14, filtruje wewnętrzne napięcie od−
niesienia. Nóżka 4 steruje pracą układu. Zwar−
cie jej do masy całkowicie wyłącza układ,
który pobiera wtedy tylko co najwyżej 1µA
prądu. Wzrost napięcia na nóżce 4 budzi układ
do życia, najpierw do stanu wyciszenia (MU−
TE) potem, przy napięciu powyżej 4,2V, do
normalnej pracy. W module kondensator C1
i rezystor R1 zapewniają opóźnione włączenie
kostki, co pozwoli uniknąć stuków i szumów
powstających podczas stanów nieustalonych.
Punkt oznaczony M pozwala zdalnie sterować
pracą wzmacniacza. Zwarcie go do masy mo−
mentalnie wyłącza układ. W wielu przypad−
kach, zwłaszcza przy pracy w roli dodatkowe−
go wzmacniacza samochodowego, elementy
R1, R2, C2 nie będą montowane, a punkt
M będzie dołączony do wyjścia sterującego
radioodtwarzacza, gdzie napięcie zasilające
pojawia się po włączeniu odtwarzacza (każdy
odtwarzacz ma takie wyjście).
W prostych zastosowaniach
końcówka
DIAG
(nóżka 8) nie będzie wykorzystana.
Między punkt D a plus zasilania można dołą−
czyć czerwoną kontrolkę (dioda LED w sze−
reg z rezystorem 330...1k
µ
O
O
Rys. 2
). Jej zaświecenie
sygnalizuje jakieś przeciążenie, np. przestero−
wanie, przegrzanie, zwarcie głośnika, brak ob−
ciążenia − oczywiście zabezpieczenia uchronią
wzmacniacz przed uszkodzeniem. Jest to wyj−
ście diagnostyczne typu otwarty kolektor,
Ω
Prezentowany moduł ma aż trzy końców−
ki wejściowe. Sygnał z punktów A, B jest po−
dany na różnicowe wejscie układu scalonego
(nóżki 1, 2). Ze względu na spodziewane du−
że spadki napięcia w obwodzie masy,
w większości wypadków zwora Z1 nie bę−
dzie montowana, a sygnał zostanie podany
na nóżki 1, 2. Chodzi o to, by wyeliminować
ewentualne "śmieci" związane ze spadkami
napięć w obwodzie masy. Zalecane sposoby
podłączenia podane są na
rysunku 2
.
Jedynie gdyby moduł był wykorzystany
nie w samochodzie, tylko w jakimś przeno−
śnym wzmacniaczu, można wlutować zworę
Z1 i podawać pojedynczy sygnał niesyme−
tryczny na końcówki A, O1.
Podstawowe parametry wzmacniacza po−
dane są w tabeli. Dla ścisłości należy dodać,
że użyteczna moc muzyczna wzmacniacza
wyniesie około 60W. Podana przez produ−
centa moc 70W uzyskiwana jest przy 10−pro−
centowych zniekształceniach.
Uwaga! Kostka TDA1562 ma inny układ
wyprowadzeń niż wcześniejsza TDA1560.
Podstawowe parametry układu TDA1562
Robocze napięcie zasilania . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8...18V
Dopuszczalne napięcie zasilania
0...30V (chwilowo do 45V)
PrÄ…d spoczynkowy . . . . . . . . . . .
typ. 110mA, max 150mA
PrÄ…d w stanie STANDBY . . . . . . . . .
typ. 1mA, max 50mA
Rezystancja wejściowa (różnicowa)
typ. 150kW, min 90kW
Wzmocnienie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26dB (20x)
Moc maksymalna
. . . . . . (14,4V, 4W, THD−10%) typ.70W
Moc maksymalna . . . . .
(14,4V, 4W, THD−0,5%) typ. 55W
Maksymalny prąd wyjściowy ciągły. . . .
8A, szczytowy 10A
Zniekształcenia nieliniowe . . .
(14,4V, 4W, 20W) typ. 0,06%
Górna częstotliwość graniczna . . . . . . . . . . . . . . . .
>20kHz
Tłumienie tętnień zasilania . . . . . . . .
typ. 70dB, min 60dB
Tłumienie sygnału wspólnego . . . . . .
typ. 80dB, min 70dB
Maksymalna moc strat
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60W
Rezystancja termiczna Rthjc . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1,5K/W
Wykaz elementów
Ω
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
Ω
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680
Ω
F/25V
C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C4,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . .4700
µ
F/25V
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
µ
F/16V
C7 . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200
µ
F/25V
D1 . . . . . . . . . . . . . .dioda LED czerwona
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA1562Q
µ
Montaż i uruchomienie
Montaż układu na płytce drukowanej, po−
kazanej na
rysunku 3
, nie sprawi trudności
nawet poczÄ…tkujÄ…cym.
Płytka drukowana modułu
jest dostępna jako kit szkolny
AVT−2477
CiÄ…g dalszy na stronie 111
96
Elektronika dla Wszystkich
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
Końcowy efekt będzie miało wpływ sze−
reg czynników, między innymi sposób pro−
wadzenia masy czy właściwości źródła zasi−
lania. Zupełnie początkujący mają szansę na
sukces, ale jeśli popełnią błędy (zbyt cienkie
przewody, źle połączone obwody masy, za
mały radiator), natkną się na problemy.
Trzeba pamiętać, że wkładka radiatorowa
układu scalonego jest wewnętrznie połączo−
na z masą, co jest istotne przy montażu me−
chanicznym w samochodzie czy w obudo−
wie.
Ze względu na dużą moc i duże prądy ma−
ksymalne, przewody zasilające i głośnikowe
muszą mieć przekrój minimum 2,5mm
2
(gdy−
by miały być dłuższe niż 1m − 4mm
2
ksymalnej temperatury. Nie sposób podać
precyzyjnych wskazówek, na początek moż−
na zastosować jakiś kształtownik o wymia−
rach około 7 x 7 x 3cm. Jeśli się okaże, że
układ przy pełnej mocy szybko się nagrzewa
i wyłącza, o czym zaświadczy kontrolka
(LED+rezystor) dołączona między plus zasi−
lania a punkt D, radiator należy wymienić na
większy. Nie należy się obawiać uszkodzenia
wskutek przegrzania ze względu na obecność
wewnętrznych obwodów zabezpieczających.
W typowych "samochodowych" zastoso−
waniach w roli dodatkowego wzmacniacza
nie należy montować elementów R1, R2, C1,
a jedynie na punkt M podać napięcie ze
wspomnianego wcześniej wyjścia sterujące−
go radioodtwarzacza (w razie potrzeby dodać
rezystor 10k
choć jak wiadomo, w warunkach "samocho−
dowych" jest to trudne.
Wzmacniacz powinien współpracować
z głośnikiem odpowiedniej mocy, minimum
80W, zalecane 100W lub więcej.
Przy zastosowaniu czterech takich
wzmacniaczy całkowita moc maksymalna
sięgnie wprawdzie imponującej wartości
280W, ale pobór prądu w szczytach wyniesie
sporo ponad 20A. Z tego względu warto za−
stosować oddzielny bezpiecznik (6,3 ... 10A)
na każdy wzmacniacz.
Piotr Górecki
lub je−
Rys. 3
szcze więcej).
między punkt M a masę).
W aplikacjach samochodowych
nie będzie stosowana zwora Z1. Po−
łączenia wejść należy wykonać we−
dług rysunku 2. Należy zwrócić
szczególną uwagę na obwód masy.
Trzeba stanowczo unikać tworzenia
pętli masy. Gdyby wykorzystane
były przewody ekranowane, ekran
należy podłączyć tylko od strony
wzmacniacza, a nie odtwarzacza.
Ilustruje
Rys. 4
to
Układ scalony musi być wyposażony
w odpowiedni radiator. Nie wystarczy tu ka−
wałek blaszki, należy zastosować żebrowany
profil. Wymagana wielkość radiatora zależy
od ostatecznego miejsca pracy, a konkretnie
od warunków chłodzenia i spodziewanej ma−
rysunek 4
.
Wzmacniacz lub kilka wzmacniaczy moż−
na umieścić w jakiejś obudowie lub bezpo−
średnio wbudować do samochodu. W każ−
dym przypadku trzeba starać się zapewnić
jak najlepsze warunki chłodzenia radiatora,
Elektronika dla Wszystkich
97
Ω
[ Pobierz całość w formacie PDF ]