40 Watt lydforsterker ved bruk av tda2040 og transistorpar

Effektforsterker er delen av lydelektronikk. Den er designet for å maksimere størrelsen på kraften til et gitt inngangssignal. I lydelektronikk øker driftsforsterkeren signalets spenning, men klarer ikke å gi strømmen som kreves for å drive en belastning. I denne opplæringen vil vi bygge en 40W forsterker ved hjelp av TDA2040 Power Amplifier IC og to Power Transistors med en 4 ohm impedans høyttaler koblet til den.

Konstruksjonstopologi for forsterkere

I en forsterkerkjede system, blir effektforsterkeren benyttet i siste eller sluttrinnet før lasten. Generelt bruker Sound Amplifier-systemet nedenstående topologi vist i blokkdiagrammet

Som du kan se i blokkdiagrammet ovenfor, er Forsterker det siste trinnet som er direkte koblet til lasten. Generelt, før effektforsterker, korrigeres signalet ved hjelp av forforsterkere og spenningskontrollforsterkere. I noen tilfeller, der tonekontroll er nødvendig, blir tonekontrollkretsene også lagt til før forsterkeren.

Kjenn din belastning

I tilfelle lydforsterkeranlegg er belastningen og lastekapasiteten til forsterkeren et viktig aspekt i konstruksjonen. Den største belastningen for en forsterker er Loud Speaker. Effektforsterkerens utgang avhenger av lastimpedansen, så tilkobling av feil belastning kan kompromittere effektiviteten til effektforsterkeren så vel som stabiliteten.

Loud Speaker er en enorm belastning som fungerer som en induktiv og resistiv belastning. Effektforsterker leverer vekselstrøm, på grunn av dette er impedansen til høyttaleren en kritisk faktor for riktig strømoverføring.

Impedans er den effektive motstanden til en elektronisk krets eller komponent for vekselstrøm, som oppstår fra de kombinerte effektene relatert til ohmsk motstand og reaktans.

I lydelektronikk er forskjellige typer høyttalere tilgjengelige i forskjellige wattforbruk med forskjellig impedans. Høyttalerimpedans kan forstås best ved å bruke forholdet mellom vannføring i en rør. Bare tenk høyttaleren som et vannrør, vannet som strømmer gjennom røret er det vekslende lydsignalet. Nå, hvis røret ble større i diameter, vil vannet lett strømme gjennom røret, vannvolumet vil være større, og hvis vi reduserer diameteren, jo mindre vann vil strømme gjennom røret, så volumet av vann vil være Nedre. Diameteren er effekten skapt av ohmsk motstand og reaktans. Hvis røret blir større i diameter, vil impedansen være lav,slik at høyttaleren kan få mer watt og forsterkeren gir mer kraftoverføringsscenario, og hvis impedansen blir høy, vil forsterkeren gi mindre strøm til høyttaleren.

Det finnes forskjellige valg, i tillegg til at forskjellige segmenter av høyttalere er tilgjengelige i markedet, vanligvis med 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm og 32 ohm, hvorav 4 og 8 ohm høyttalere er allment tilgjengelige i billige priser. Vi må også forstå at en forsterker med 5 Watt, 6 Watt eller 10 Watt eller enda mer er RMS (Root Mean Square) watt, levert av forsterkeren til en bestemt belastning i kontinuerlig drift.

Så vi må være forsiktige med høyttalervurderingen, forsterkervurderingen, høyttalereffektiviteten og impedansen.

Konstruksjon av enkel 40W forsterker

I våre tidligere veiledninger laget vi 10Watt forsterker ved hjelp av Op-amp og effekt transistorer, og konstruerte også en 25 Watt forsterker ved hjelp av TDA2040. Men for denne opplæringen vil vi bygge en 40W effektforsterker som vil drive en 4 Ohms impedanshøyttaler. Vi vil bruke den samme TDA2040 som brukes i 25 Watt effektforsterker, men for å få 40 Watt effekt vil vi bruke ytterligere effekttransistorer.

På bildet ovenfor vises TDA2040. Den er tilgjengelig i de fleste generiske nettbutikker så vel som på eBay. Pakken kalles ' Pentawatt ' -pakke med 5 utgangsstift. Pinout-diagrammet er ganske enkelt og tilgjengelig i databladet,

Fanen er koblet til pin 3 eller –Vs (negativ forsyningskilde). For ikke å nevne, kjøleribben koblet til fanen får også den samme tilkoblingen.

Hvis vi sjekker databladet, kan vi også se funksjonene til denne effektforsterkeren IC

Funksjonene til IC er ganske gode. Det gir kortslutningsbeskyttelse til bakken. Termisk beskyttelse vil også gi ekstra sikkerhetsfunksjoner på grunn av overbelastningstilstand. Som vi kan se, er TDA2040 i stand til å levere 25Watt utgang til en 4 ohm belastning hvis en delt strømforsyning med +/- 17V utgang er tilkoblet. I slike tilfeller vil THD (total harmonisk forvrengning) være 0,5%. I samme konfigurasjon, hvis vi får 30 Watt effekt, vil THD bli 10%.

Det er også en annen graf i databladet som gir forholdet mellom forsyningsspenning og utgangseffekt.

Hvis vi ser grafen, kan vi oppnå mer enn 26W utgangseffekt hvis vi bruker en delt strømforsyning med mer enn 15V utgang.

Så, som vi allerede har sett at det er mulig å oppnå 25 watt kontinuerlig effekt gjennom TDA2040. Men vi vil lage 40 Watt effektforsterker. Så, denne ekstra 15 watt, trenger vi å legge til to effekttransistorer NPN og PNP for å gi ekstra forsterkning og utgangseffekt over 4 Ohms høyttaleren.

For å oppnå denne ekstra effektforsterkningen brukte vi parretransistor BD712 og BD711 effekttransistorer. Begge transistorer er tilgjengelige i TO-220C-pakke.

Pin-out-diagrammet til BD711 og BD712 er

For perfekt drift uten THD kompromittert, trenger vi en 36V strømforsyning for å oppnå 40 Watt effekt. Selv om denne kretsen kan drives med 15V til 40VDC.

Nødvendige komponenter

For å konstruere kretsen trenger vi følgende komponenter-

1. Vero-kort (prikket eller koblet til hvem som helst kan brukes)
2. Loddejern
3. Loddetråd
4. Nipper og Wire stripper verktøy
5. Ledninger
6. Varmeavleder av aluminium KS-58
7. 36V enkelt strømforsyning
8. 4 Ohms 40 Watt høyttaler
9. 4 stk 1,5R motstand 1/2 watt motstand
10. 4stk 100k motstand 1/4 ^th Watt
11. 12k motstand
12. En 1R motstand med 2 watt effekt
13. 470nF kondensator
14. 100uF kondensator
15. TDA2040
16. 1N4148 Diode to stk
17. 220nF kondensator
18. 2200uF kondensator
19. 4.7uF kondensator
20. BD711 og BD712 transistorpar.

Kretsdiagram og forklaring

Skjematisk er 40 watt lydforsterker ganske enkel; TDA2040 forsterker signalet og gir 25 Watt RMS-effekt. Ekstra kraftforsterkning gjøres ved hjelp av BD711- og BD712-transistorpar. Inngangskondensator 470nF er DC-blokkeringskondensator som bare lar vekselstrømssignalet passere. En viktig ting er den enkle forsyningsspenningen. Ettersom forsterkeren får strøm fra en enkelt forsyning, må inngangssignalet løftes over noen volt, slik at forsterkeren kan forsterke signalet i både en positiv og negativ topp. Motstander R6, R9 og R7, R8 gir en forspenning til effekttransistorene og effektforsterkerne. R10 og C5 er snubber- eller RC-klemkrets for å beskytte forsterkeren mot en enorm induktiv belastning på høyttaleren.

Testing av 40 watt forsterkerkrets

Vi brukte proteus-simuleringsverktøy for å sjekke utgangen av kretsen; vi målte produksjonen i det virtuelle oscilloskopet. Du kan sjekke hele demonstrasjonsvideoen gitt nedenfor.

Vi driver kretsen ved hjelp av 36VDC, og det inngående sinusformede signalet blir gitt. Oscilloskopet er koblet over utgangen mot 4 ohm belastning på kanal A (gul) og inngangssignalet koblet over kanal B (blå).

Vi kan se utgangsforskjellen mellom inngangssignalet og den forsterkede utgangen i videoen: -

Vi sjekket også utgangseffekten, forsterkerens effekt er veldig avhengig av flere ting, som diskutert tidligere. Det er sterkt avhengig av høyttalerimpedansen, høyttalereffektivitet, Forsterkereffektivitet, konstruksjonstopologier, totale harmoniske forvrengninger osv. Vi kunne ikke vurdere eller beregne alle mulige faktorer som er skapt avhengigheter i forsterkerens effekt. Virkelige kretsløp er annerledes enn simuleringen, fordi det er mange faktorer som må vurderes når du sjekker eller tester utdataene.

Beregning av forsterkerens effektforbruk

Vi brukte en enkel formel for å beregne effekten til forsterkeren -

Forsterkereffekt = V ² / R

Vi koblet en AC-multimeter på tvers av utgangen. Vekselstrømsspenning vist i multimeteret er topp til topp vekselspenning.

Vi ga veldig lavfrekvent sinusformet signal 200Hz. Som i lav frekvens vil forsterkeren levere mer strøm til belastningen, og multimeteret vil kunne oppdage vekselstrømmen riktig.

Multimeteret viste + 12,5V AC. Så, i henhold til formelen, er utgangen fra effektforsterkeren ved 4 ohm belastning

Forsterker Effekt = 12,5 ^2- / 4 forsterker wattstyrke = 39,06 (40W ca.)

Ting å huske mens du bygger 40w forsterker

Når du konstruerer kretsen, må forsterkeren TDA2040 kobles riktig til kjøleribben. Større kjøleribbe gir et bedre resultat. Det er også bra å bruke kondensatorer med klassifisering av lydtypen for et bedre resultat.

Det er alltid et godt valg å bruke PCB for lydrelatert applikasjon. Den beste måten å konstruere PCB på er å referere til produsentens retningslinjer for IC.

1. Gjør lydsignalsporene så korte som mulig for å redusere uønsket støykobling.
2. Krafttransistorene må kobles til med riktig kjøleribber. Kjøleribben i KS-58-serien kan brukes.
3. Ikke bruk en eneste stor varmeavleder og fest TDA2040, BD711 og BD712. Bruk separate kjøleribber for separate komponenter, ellers vil det være kortslutningsforhold.
4. Vær forsiktig med høyttalereffekten ellers kan høyttaleren bli brent så vel som skadet.
5. Ikke fjern klemmen eller snubberkretsen. Det er veldig viktig for sikkerheten til krafttransistorer og effektforsterker.
6. Ikke bruk stort forsterket signal i forsterkeren, THD vil øke.