Samochodowy wzmacniacz 70W.pdf

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,

oferującym parametry nieosiągalne

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 szansę 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 dopuszczą do

uszkodzenia wskutek przegrzania czy różne−

go rodzaju zwarć. Warto wiedzieć, że wyłą−

czą układ, gdy napięcie zasila−

jące 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 łatwe

i może wręcz zniechęcić, dając więcej pytań

i wątpliwości niż odpowiedzi. Właśnie dlate−

go warto skorzystać z proponowanego,

prostego rozwiązania.

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

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 pracują

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 są 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

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)

Prąd spoczynkowy . . . . . . . . . . . typ. 110mA, max 150mA

Prąd 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

F/25V

C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 µ F/16V

C7 . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny

C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

F/25V

D1 . . . . . . . . . . . . . .dioda LED czerwona

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA1562Q

Montaż i uruchomienie

Montaż układu na płytce drukowanej, po−

kazanej na rysunku 3 , nie sprawi trudności

nawet początkującym.

Płytka drukowana modułu

jest dostępna jako kit szkolny

AVT−2477

Ciąg dalszy na stronie 111

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

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

Ω

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: