Wzmacniacz 4x40W.pdf

Projekty AVT

Jak wskazuje tytuł projektu, chodzi o cztero−

kanałowy wzmacniacz audio o maksymalnej

mocy wyjściowej równej 160W. Jest to

wzmacniacz wykorzystujący układ scalony

TDA8571 opracowany w firmie Philips

i przeznaczony w pierwszym rzędzie do

urządzeń samochodowych.

Układ z pewnością okaże się bardzo atrak−

cyjny dla wielu Czytelników EdW nie tylko

ze względu na dużą moc wyjściową. Wzmac−

niacz jest bardzo prosty i oprócz układu sca−

lonego zawiera dosłownie kilka elementów.

Kostka TDA8571 wyposażona jest w różno−

rodne obwody zabezpieczające: przeciw−

zwarciowe, termiczne, przed ładunkami elek−

trostatycznymi i przed odwrotnym napięciem

zasilania. Posiada wyjście diagnostyczne,

gdzie stan niski sygnalizuje jakiś problem lub

informuje o chwilowym przesterowaniu.

cie zasilania, nawet do 18V.

Ze względu na dużą moc wyjściową i duże

prądy, przewidziano po cztery końcówki zasila−

nia i masy, a do tego dodatkowo jedną końców−

kę masy sygnałowej (nóżka 12). Oprócz koń−

cówek wejściowych i wyjściowych czterech

kanałów na uwagę zasługują wspólne końców−

ki: sterująca (MODE − nóżka 15) i diagnostycz−

na (DIAG − nóżka 9).

Wejście MODE, podobnie

jak we wszystkich wzmacnia−

czach samochodowych, pozwala

włączać i wyłączać wzmacniacz

przez podanie odpowiedniego

napięcia stałego na tę końcówkę,

przy czym układ jest cały czas

pod napięciem. Jest to bardzo

wygodne, bo do włączania nie są

potrzebne wyłączniki o dużej

obciążalności prądowej. Podanie

na nóżkę 15 napięcia stałego

w zakresie 0...2V powoduje cał−

kowite wyłączenie kostki i po−

bór prądu w trybie STANDBY

wynosi typowo mniej niż 1µA.

Napięcie w granicach

3,3...6,4V “budzi” układ scalo−

ny, ale nie przepuszcza on sy−

gnałów – jest to tryb MUTE.

Gdy napięcie na końcówce 15

jest wyższe niż 8,5V, wzmac−

niacz pracuje normalnie.

W najprostszym przypadku

do sterowania można wykorzy−

stać zwykły przełącznik dwupo−

zycyjny, który będzie zwierał

nóżkę 15 do masy albo do plusa

zasilania.

Aby całkowicie wyelimino−

wać stuki przy włączaniu, produ−

cent zaleca, by utrzymać wzmac−

niacz co najmniej przez 150ms

w stanie MUTE, żeby zdążyły się naładować

kondensatory wejściowe. Realizuje to obwód

R1, C5. Jednocześnie producent zaleca, by

przejście ze stanu STANDBY do MUTE na−

stępowało szybko – żeby napięcie na nóżce 15

od wartości 0 do 3V narastało z szybkością nie

mniejszą niż 18V/s. W proponowanym ukła−

dzie szybkość narastania w tym zakresie jest

Rys. 1

Opis układu

Uproszczony schemat wewnętrzny układu

scalonego TDA8571 pokazany jest na rysun−

ku 1 . Jak widać, zawiera on cztery jednako−

we wzmacniacze mostkowe. W Tabeli 1 po−

dane są kluczowe parametry tego interesują−

cego układu. Warto wiedzieć, że opisywany

układ można stosować wymiennie z kostką

TDA8568, która różni się jedynie wartością

wzmocnienia.

Rysunek 2 przedstawia schemat ideowy

proponowanego modułu.

Podane wartości parametrów, zwłaszcza

mocy wyjściowej dotyczą zasilania

14,4V i obciążenia 4x4

Ω

Elektronika dla Wszystkich

. Warto zwrócić

uwagę, że maksymalna moc wyjściowa rów−

na 4x40W dotyczy przebiegu prostokątnego,

natomiast jeśli zniekształcenia harmoniczne

nie mają być duże, rzeczywista moc wyjścio−

wa nie przekroczy 30W. W nietypowych za−

stosowaniach szczytową moc wyjściową

można zwiększyć, zwiększając nieco napię−

Projekty AVT

duża dzięki obecności diody Zenera D1. Do−

datkowa dioda D3 podczas wyłączania rozła−

dowuje szybko kondensator C5 i szybko wy−

cisza i wyłącza kostkę.

Wyjście DIAG(nostyczne) jest typu

otwarty kolektor. Stan niski na nóżce 9

pojawia się w chwilach, gdy choć jeden ze

wzmacniaczy jest przesterowany, a przebieg

wyjściowy – obcięty. Stan niski pojawia się

na stałe także w przypadku, gdy temperatura

struktury przekroczy +145 o C, nawet gdy

układ jeszcze nie zostanie wyłączony przez

wbudowane zabezpieczenia, które działają

przy +150 o C. Stan niski na końcówce DIAG

pojawia się także w przypadku zwarcia

któregokolwiek z wyjść do masy, plusa zasi−

lania oraz zwarcia między wyjściami.

Wyjście DIAG może być wykorzystane

przez współpracujący mikroprocesor. Można

też do niego podłączyć diodę LED sygnalizu−

jącą niesprawność.

modelu pokazanego na fo−

tografii nie wystąpiły żad−

ne niespodzianki. Układ od

razu poprawnie pracował.

O ile wykonanie wzmac−

niacza jest bardzo łatwe,

o tyle jego prawidłowe wy−

korzystanie wymaga tro−

chę uwagi i staranności.

Jeśli moduł będzie wy−

korzystany w samocho−

dzie, ze względu na nieu−

niknione silne wstrząsy,

trzeba koniecznie umoco−

wać płytkę do radiatora,

co umożliwią przewidzia−

ne duże otwory.

Przy wszelkich pró−

bach praktycznego wyko−

rzystania tego pożyteczne−

go modułu koniecznie

trzeba zwrócić uwagę na

obwody zasilania, a zwła−

szcza masy. Obwody masy, zasilania i głośni−

ków należy wykonać przewodami o przekro−

ju minimum 2,5mm 2 , lepiej 4mm 2 . Trudno

przewidzieć wszystkie możliwości wykorzy−

stania, w każdym razie błędne poprowadze−

nie obwodów masy jest najczęstszą przyczy−

ną niepowodzeń i kłopotów.

Na proponowanej płytce końcówka masy

sygnałowej (nóżka 12) jest połączona kawał−

kiem ścieżki z masą mocy. W wielu przypad−

kach, na przykład gdy wzmacniacz będzie za−

silany z zasilacza sieciowego, takie rozwiąza−

nie okaże się dobre. Jeśli jednak sygnał do

wzmacniacza podawany byłby z oddalonego

Montaż i uruchomienie

Wzmacniacz można zmontować na dwu−

stronnej płytce drukowanej, pokazanej na ry−

sunku 3 . Ze względu na dużą moc i duże prą−

dy, ścieki muszą mieć odpowiednią szero−

kość. Na płytce w ścieżkach prowadzących

od nóżek 2, 4 do głośnika, zastosowano po

dziewięć metalizowanych przelotek (vias).

Chodzi o to, by zwiększyć przekrój połącze−

nia także i w tym newralgicznym miejscu.

Warto włożyć w te przelotki cienkie druciki

i zalutować je z obu stron płytki, co jeszcze

bardziej zmniejszy rezystancję tego obwodu.

Montaż układu nie jest trudny i poradzą so−

bie z nim nawet początkujący. Podczas testów

Rys. 2

źródła, na przykład z radioodtwarzacza samo−

chodowego do wzmacniacza umieszczonego

w bagażniku, należy odłączyć nóżkę 12 od

nóżek 3, 6, 18, 21, przecinając cienką ścieżkę

w okolicach nóżki 12, a na punkt O1 podać

masę z radioodtwarzacza. Chodzi o to, że mię−

dzy masą odtwarzacza a masą wzmacniacza

może występować spadek napięcia, nawet rzę−

du 0,5V, co powodowałoby zniekształcenia,

a nawet samowzbudzenie. Oddzielenie masy

mocy i masy sygnałowej pozwala w prosty

sposób usunąć większość takich zagrożeń.

Rys. 3 Schemat montażowy

Piotr Górecki

Tabela 1. Podstawowe parametry

układu TDA8571

Wykaz elementów

Rezystory:

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

Napięcie zasilające:. . . . . . . . typ. 14,4V (6...18V)

Maksymalny prąd wyjściowy: . . . . . . . . . . . 7,5A

Moc wyjściowa:. . . . . . . . . . . . . . . typ. 40W/kanał

dla przebiegu prostokątnego

Moc wyjściowa: typ. 26W/kanał dla THD=10%

typ. 19W/kanał dla THD=0,5%

Prąd spoczynkowy: . . . . . typ. 200mA max 360mA

Pasmo przenoszenia:. . . . . . . . . . . . 20Hz...20kHz

Zniekształcenia nieliniowe: . . . . . . . . . typ. 0,1%

przy Pwy=1W

Moc strat: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . max 60W

Prąd w trybie STANDBY: . . . . . . . . . . . typ. 0,2

Ω

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k

Ω

F/25V

C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceram.

C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200 µ F/25V

Półprzewodniki:

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Zenera 3,9V

D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm

D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA8571

Inne:

płytka drukowana

radiator KS143.1−50E można zamówić oddziel−

nie w cenie 61 zł

max 100uA

Ω

Maksymalna moc wyjściowa:. . . . . . . 40W/kanał

Tłumienie tętnień zasilania: . . . . . . . . . typ. 50dB

Separacja kanałów:. . . . . . . . . . . . . . . . typ. 50dB

Wzmocnienie: . . . . . . . . . . typ. 34dB (33...35dB)

Szumy wyjściowe: . . . . . . . . . . . . . . . max 170

Ω

, min 25k

Spoczynkowe napięcie stałe na głośniku:

max 80mV

Temperatura otoczenia: . . . . . . . . . . . −40...+85 o C

Rezystancja termiczna Rthjc: . . . . . . . . . . . 1K/W

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−2499

Elektronika dla Wszystkich

Kondensatory:

C1−C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF

C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

Impedancja wejściowa: . . . . . . . typ. 30k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: