Enkel 2x32 watt ljudförstärkare med tda2050

Om du funderar på att bygga en enkel, billig och måttligt hög effektförstärkarkrets som kan leverera upp till 50 watt topp RMS-effekt till en högtalare, är du på rätt plats. I den här artikeln ska vi använda den mest populära TDA2050 IC för att designa, demonstrera, bygga och testa IC för att uppnå ovanstående krav. Så utan vidare, låt oss komma igång.

Kontrollera också våra andra ljudförstärkarkretsar där vi har byggt 25w, 40w, 100w ljudförstärkarkrets med hjälp av op-förstärkare, MOSFET och IC som IC TDA2030, TDA2040.

Innan vi börjar

Innan du börjar bygga denna 32 + 32 Watt ljudförstärkare bör du veta hur mycket effekt din förstärkare kan leverera. Du måste också ta hänsyn till lastimpedansen för högtalaren, basenheten eller något annat som du bygger din förstärkare. För mer information, överväg att läsa databladet.

Genom att gå igenom databladet har jag funnit att TDA2050 kan mata ut 28 watt till 4Ω högtalare med 0,5% distorsion på en 22V strömförsörjning. Och jag kommer att driva en 20-watts bashögtalare med 4Ω impedans, vilket gör TDA2050 IC till ett perfekt val.

Välja transformatorn

Exempelkretsen på databladet för TDA2050 säger att IC kan drivas från en enda eller en delad strömförsörjning. Och i detta projekt kommer en strömförsörjning med dubbla polariteter att användas för att driva kretsen.

Målet här är att hitta rätt transformator, som kan leverera tillräcklig spänning och ström för att driva förstärkaren ordentligt.

Om vi överväger en 12-0-12 transformator kommer den att mata ut 12-0-12V AC om ingångsspänningen är 230V. Men eftersom växelströmsingången alltid driver, så kommer också utgången att drivas. Med tanke på detta faktum kan vi nu beräkna matningsspänningen för förstärkaren.

Transformatorn ger oss växelspänning och om vi omvandlar den till likspänning får vi-

VsupplyDC = 12 * (1,41) = 16,97VDC

Med det kan det tydligt anges att transformatorn kan leverera 16,97VDC när ingången är 230V AC

Om vi nu överväger spänningsdrift på 15% kan vi se att den maximala spänningen blir-

VmaxDC = (16,97 +2,4) = 18,97V

Vilket ligger inom det maximala matningsspänningsområdet för TDA2050 IC.

Strömkrav för TDA2050 förstärkarkrets

Låt oss nu avgöra hur mycket ström som kommer att förbrukas av förstärkaren.

Om vi tänker på min woofer, är den 20 watt, så en stereoförstärkare förbrukar 20 + 20 = 40 watt.

Vi måste också ta hänsyn till effektförlusterna och den vilande strömmen hos förstärkaren. Generellt beräknar jag inte alla dessa parametrar eftersom det för mig är tidskrävande. Så som en tumregel hittar jag den totala förbrukade effekten och multiplicerar den med en faktor 1,3 för att ta reda på uteffekten.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 watt

Så, för att driva förstärkarkretsen ska jag använda en 12 - 0 - 12 transformator, med 6 Amp-betyg, det här är lite överdrivet. Men just nu har jag ingen annan transformator med mig så jag ska använda den.

Termiska krav

Nu när strömbehovet för denna Hifi ljudförstärkare är ur vägen. Låt oss fokusera på att ta reda på de termiska kraven.

För denna konstruktion har jag valt en kylfläns av aluminium av extruderingstyp. Aluminium är ett välkänt ämne för kylfläns eftersom det är relativt billigt och uppvisar god termisk prestanda.

För att verifiera den maximala kopplingstemperaturen för TDA2050 IC inte överstiger den maximala kopplingstemperaturen kan vi använda de populära termiska ekvationerna, som du hittar i denna Wikipedia-länk.

Vi använder den allmänna principen att temperaturfallet ΔT över ett givet absolut värmemotstånd R _Ø med ett givet värmeflöde Q genom det är.

Δ T = Q * R _Ø

Här är Q värmeflödet genom kylflänsen som kan skrivas som

Q = Δ T / R _Ø

Här är ΔT det maximala temperaturfallet från korsning till omgivning

R _Ø är det absoluta termiska motståndet.

Q är den effekt som avleds av enheten eller värmeflödet.

För beräkningens skull kan formeln förenklas och ordnas om

T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS) = Q _max * (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _Ø _HA)

Ordna om formeln

Q _max = (T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS)) / (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Här, T _Jmax är _enhetens maximala anslutningstemperatur

T _amb är den omgivande lufttemperaturen

T _Hs är temperaturen där kylflänsen är ansluten

R _ØJC är enhetens absoluta termiska motstånd från korsning till fodral

R _ØB är det typiska värdet för en elastomer värmeöverföringsdyna för ett TO-220-paket

R _ØHA ett typiskt värde för en kylfläns för ett TO-220-paket

Låt oss nu lägga de faktiska värdena från databladet för TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (typiskt för en kiselanordning)

T _amb = 29 ° C (rumstemperatur)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (för ett typiskt TO-220-paket)

R _ØB = 0,1 ° C / W (typiskt värde för en elastomer värmeöverföringsplatta för en TO-220-förpackning)

R _ØHA = 4 ° C / W (ett typiskt värde för en kylfläns för ett TO-220-paket)

Så slutresultatet blir

Q = (150 - 29) / (1,5 + 0,1 + 4) = 17,14W

Det betyder att vi måste släppa 17,17 watt eller mer för att förhindra att enheten överhettas och skadas.

Beräkning av komponentvärdena för TDA2050-förstärkarkretsen

Ställa in vinsten

Att ställa in förstärkningen för förstärkaren är det viktigaste steget i byggnaden, eftersom en inställning med låg förstärkning kanske inte ger tillräckligt med ström. Och en hög förstärkningsinställning kommer säkert att snedvrida kretsens förstärkta utsignal. Med min erfarenhet kan jag säga att en förstärkningsinställning från 30 till 35 dB är bra för att spela ljud med en smartphone eller ett USB-ljudkit.

Exempelkretsen i databladet rekommenderar en förstärkningsinställning på 32db och jag ska bara lämna den som den är.

Förstärkningen av Op-Amp kan beräknas med följande formel

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32,3 db

Vilket fungerar bra för den här förstärkaren

Obs! För att ställa in förstärkarna måste man använda 1% eller 0,5% motstånd, annars kommer stereokanalerna att producera olika utgångar.

Ställa in ingångsfiltret för förstärkaren

Kondensatorn C1 fungerar som en DC-blockerande kondensator och minskar därmed brus.

Kondensatorn C1 och motståndet R7 skapar ett RC-högpassfilter som bestämmer den nedre änden av bandbredden.

Förstärkarens avstängningsfrekvens kan hittas genom att använda följande formel som visas nedan.

FC = 1 / (2πRC)

Där R och C är värdena för komponenterna.

För att hitta värdena för C måste vi ordna ekvationen till:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7 uF

Obs! Det rekommenderas att använda oljekondensatorer av metallfilm för bästa ljudprestanda.

Ställa in bandbredden i återkopplingsslingan

Kondensatorn i återkopplingsslingan hjälper till att skapa ett lågpassfilter, vilket hjälper till att förbättra basresponsen på förstärkaren. Ju mindre C15-värdet är, desto mjukare blir basen. Och ett större värde för C15 ger dig en mer kraftfull bas.

Ställa in utdatafiltret

Ett utgångsfilter eller allmänt känt som ett Zobel-nätverk förhindrar svängningar som genereras från högtalarspolen och ledningarna. Det avvisar också radiostörningar som tas upp av den långa ledningen från högtalaren till förstärkaren. det hindrar dem också från att gå in i återkopplingsslingan.

Avbrytningsfrekvensen för Zobel-nätverket kan beräknas med följande enkla formel

Databladet ger värden för R och C, vilket är R6 = 2.2R och C15 = 0.1uF Om vi lägger värdena i formeln och beräknar får vi en avstängningsfrekvens på

Fc = 1 / (2π x 2,2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 kHz

723 kHz ligger över det mänskliga hörselområdet på 20 kHz, så det påverkar inte utfrekvenssvaret och det kommer också att förhindra trådbaserat brus och svängningar.

Strömförsörjningen

En strömförsörjning med dubbla polaritet med rätt frikopplingskondensatorer krävs för att driva förstärkaren, och schemat visas nedan.

Komponenter krävs

TDA2050 IC - 2
100k variabel kruka - 1
Skruvplint 5mmx2 - 2
Skruvplint 5mmx3 - 1
0,1 µF kondensator - 6
22k ohm motstånd - 4
2.2 Ohm motstånd - 2
1k Ohm motstånd - 2
47 µF kondensator - 2
220 µF kondensator - 2
2,2 µF kondensator - 2
3,5 mm hörlursuttag - 1
Pläterad platta 50x 50mm - 1
Kylfläns - 1
6Amp-diod - 4
2200 µF kondensator - 2

Schemat

Kretsschema för TDA2050-förstärkarkretsen ges nedan:

Kretskonstruktion

För demonstrationen av denna 32-watts effektförstärkare är kretsen konstruerad på en handgjord kretskort med hjälp av schematiska och kretskortdesignfiler. Observera att om vi ansluter en stor belastning till förstärkarens utgång kommer en enorm mängd ström att strömma genom kretskortspåren och det finns en chans att spåren kommer att brinna ut. Så för att förhindra att PCB-spåren brinner ut har jag inkluderat några byglar som hjälper till att öka strömflödet.

Testa TDA2050 förstärkarkrets

För att testa kretsen användes följande apparat.

En transformator som har en 13-0-13 Tap
En 4Ω 20W högtalare som belastning
Meco 108B + TRMS-multimeter som temperatursensor
Och min Samsung-telefon som ljudkälla

Som du kan se ovan har jag monterat multimeterns temperaturgivare direkt på kylflänsens kylfläns för att mäta temperaturen på IC under testtiden.

Du kan också se att rumstemperaturen var 31 ° C under testtiden. För tillfället var förstärkaren i avstängt tillstånd och multimetern visade bara rumstemperaturen. Vid tidpunkten för testningen har jag tillsatt lite salt i basenheten för att visa dig basen, den producerar i den här kretsen att basen blir låg eftersom jag inte använde en tonkontrollkrets för att öka basen. Jag ska göra det i nästa artikel.

Du kan se från ovanstående bild, resultaten var mer eller mindre bra och temperaturen på IC gick inte över 50 ° C under testningen.

Ytterligare förbättring

Kretsen kan modifieras ytterligare för att förbättra dess prestanda som om vi kan lägga till ett extra filter för att avvisa högfrekventa ljud. Kylflänsens storlek måste vara större för att uppnå full belastning på 32W. Men det är ett ämne för ett annat projekt som snart kommer förresten.

Jag hoppas att du gillade den här artikeln och lärde dig något nytt av den. Om du är osäker kan du fråga i kommentarerna nedan eller använda våra forum för detaljerad diskussion.

Kontrollera också våra andra ljudförstärkarkretsar.