Enkel 2x32 watt lydforsterker med tda2050

Hvis du tenker på å bygge en enkel, billig og moderat høy effektforsterkerkrets som kan levere opptil 50 watt topp RMS-effekt til en høyttaler, så er du på rett sted. I denne artikkelen skal vi bruke den mest populære TDA2050 IC for å designe, demonstrere, bygge og teste IC for å oppnå kravene ovenfor. Så uten videre, la oss komme i gang.

Sjekk også de andre lydforsterkerkretsene der vi har bygget 25w, 40w, 100w lydforsterkerkrets ved hjelp av op-ampere, MOSFETs og IC som IC TDA2030, TDA2040.

Før vi begynner

Før du begynner å bygge denne 32 + 32 Watt lydforsterkeren, bør du vite hvor mye kraft forsterkeren din kan levere. Du må også vurdere belastningsimpedansen til høyttaleren, basenheten eller noe du bygger forsterkeren din. Hvis du vil ha mer informasjon, kan du vurdere å lese databladet.

Ved å gå gjennom databladet har jeg funnet ut at TDA2050 kan sende ut 28 watt til 4Ω høyttalere med 0,5% forvrengning på en 22V strømforsyning. Og jeg vil drive en 20-watts bashøyttaler med 4Ω impedans, noe som gjør TDA2050 IC til et perfekt valg.

Velge transformatoren

Eksempelkretsen på databladet for TDA2050 sier at IC kan drives fra en enkelt eller en delt strømforsyning. Og i dette prosjektet vil en dobbel polaritet strømforsyning bli brukt til å drive kretsen.

Målet her er å finne riktig transformator, som kan levere tilstrekkelig spenning og strøm til å drive forsterkeren riktig.

Hvis vi vurderer en 12-0-12 transformator, vil den sende ut 12-0-12V AC hvis inngangsspenningen er 230V. Men ettersom vekselstrømnettet alltid går, så vil også utgangen gli. Med tanke på dette, kan vi nå beregne forsyningsspenningen til forsterkeren.

Transformatoren gir oss vekselstrøm, og hvis vi konverterer den til likestrøm, får vi -

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

Med det kan det tydelig fremgå at transformatoren kan levere 16,97VDC når inngangen er 230V AC

Nå hvis vi vurderer spenningsdrift på 15%, kan vi se at den maksimale spenningen blir-

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

Som ligger godt innenfor det maksimale forsyningsspenningsområdet til TDA2050 IC.

Strømkrav for TDA2050 forsterkerkrets

La oss nå bestemme hvor mye strøm som vil forbrukes av forsterkeren.

Hvis vi vurderer effektklassifiseringen til bashøyttaleren min, er den 20 watt, så en stereoforsterker vil forbruke 20 + 20 = 40 watt.

Vi må også ta i betraktning effekttapene og hvilestrømmen til forsterkeren. Generelt beregner jeg ikke alle disse parametrene fordi det for meg er tidkrevende. Så som en tommelfingerregel finner jeg den totale forbrukte kraften, og multipliserer den med en faktor på 1,3 for å finne ut utgangseffekten.

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

Så, for å drive forsterkerkretsen, skal jeg bruke en 12 - 0 - 12 transformator, med 6 Ampere, dette er litt overkill. Men for øyeblikket har jeg ikke noen annen transformator med meg, så jeg skal bruke den.

Termiske krav

Nå som strømbehovet for denne Hifi lydforsterkeren er ute av veien. La oss fokusere på å finne ut de termiske kravene.

For denne bygningen har jeg valgt en varmeavleder av aluminium av ekstrudering. Aluminium er et kjent stoff for kjøleribbe fordi det er relativt billig og har god termisk ytelse.

For å verifisere den maksimale krysningstemperaturen til TDA2050 IC ikke overstiger den maksimale krysningstemperaturen, kan vi bruke de populære termiske ligningene, som du finner i denne Wikipedia-lenken.

Vi bruker det generelle prinsippet om at temperaturfallet ΔT over en gitt absolutt termisk motstand R _Ø med en gitt varmestrøm Q gjennom den er.

Δ T = Q * R _Ø

Her er Q varmestrømmen gjennom kjøleribben som kan skrives som

Q = Δ T / R _Ø

Her er ΔT det maksimale temperaturfallet fra kryss til omgivelse

R _Ø er den absolutte termiske motstanden.

Q er kraften som ledes av enheten eller varmestrømmen.

For beregningens skyld kan formelen forenkles og omorganiseres til

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

Omorganisere formelen

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

Her, T _Jmax er _enhetens maksimale krysningstemperatur

T _amb er den omgivende lufttemperaturen

T _Hs er temperaturen der varmeavlederen er festet

R _ØJC er enhetens absolutte termiske motstand fra kryss til sak

R _ØB er den typiske verdien for en elastomer varmeoverføringspute for en TO-220-pakke

R _ØHA en typisk verdi for en heatsink for en TO-220 pakke

La oss nå sette de faktiske verdiene fra databladet til TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (typisk for en silisiumenhet)

T _amb = 29 ° C (romtemperatur)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (for en typisk TO-220 pakke)

R _ØB = 0,1 ° C / W (typisk verdi for for en elastomer varmeoverføringspute for en TO-220 pakke)

R _ØHA = 4 ° C / W (en typisk verdi for en kjøleribbe for en TO-220 pakke)

Så det endelige resultatet blir

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

Dette betyr at vi må spre 17,17 watt eller mer for å forhindre at enheten overopphetes og blir skadet.

Beregning av komponentverdiene for TDA2050 forsterkerkrets

Sette gevinsten

Å sette opp forsterkningen for forsterkeren er det viktigste trinnet i bygningen, da innstillingen med lav forsterkning kanskje ikke gir nok strøm. Og en høy forsterkningsinnstilling vil sikkert forvride kretsens forsterkede utgangssignal. Med min erfaring kan jeg fortelle at en forsterkningsinnstilling fra 30 til 35 dB er bra for å spille av lyd med en smarttelefon eller et USB-lydsett.

Eksempelkretsen i databladet anbefaler en forsterkningsinnstilling på 32db, og jeg skal bare la den være som den er.

Forsterkningen av Op-Amp kan beregnes med følgende formel

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

Noe som fungerer helt greit for denne forsterkeren

Merk: For å sette opp forsterkerne, må du bruke 1% eller 0,5% motstand, ellers vil stereokanalene gi forskjellige utganger.

Sette opp inngangsfilteret til forsterkeren

Kondensatoren C1 fungerer som en DC-blokkerende kondensator og reduserer dermed støy.

Kondensatoren C1 og motstanden R7 lager et RC høypassfilter som bestemmer den nedre enden av båndbredden.

Kuttfrekvensen til forsterkeren kan bli funnet ved å bruke følgende formel vist nedenfor.

FC = 1 / (2πRC)

Der R og C er verdiene til komponentene.

For å finne verdiene til C, må vi omorganisere ligningen til:

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

Merk: Det anbefales å bruke metallfilmoljekondensatorer for best lydytelse.

Sette opp båndbredden i tilbakemeldingssløyfen

Kondensatoren i tilbakemeldingssløyfen hjelper til med å lage et lavpasfilter, som bidrar til å forbedre bassresponsen til forsterkeren. Jo mindre C15-verdien er, desto mykere blir bassen. Og en større verdi for C15 vil gi deg en mer slagkraftig bass.

Stille inn utdatafilteret

Et utgangsfilter eller kjent som et Zobel-nettverk forhindrer svingninger som genereres fra høyttalerspolen og ledningene. Den avviser også radioforstyrrelser som blir tatt opp av den lange ledningen fra høyttaleren til forsterkeren. det hindrer dem også i å gå inn i tilbakemeldingssløyfen.

Kuttfrekvensen til Zobel-nettverket kan beregnes med følgende enkle formel

Dataarket gir verdier for R og C, som er R6 = 2,2 R og C15 = 0,1 uF Hvis vi legger verdiene i formelen og beregner vil vi få en avskjæringsfrekvens på

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

723 kHz er over det menneskelige hørselsområdet på 20 kHz, så det vil ikke påvirke utgangsfrekvensresponsen, og det vil også forhindre kablet støy og svingninger.

Strømforsyningen

En strømforsyning med to polariteter med riktige frakoblingskondensatorer er nødvendig for å forsterke forsterkeren, og skjematisk er vist nedenfor.

Komponenter kreves

TDA2050 IC - 2
100k variabel pott - 1
Skruterminal 5mmx2 - 2
Skruterminal 5mmx3 - 1
0,1 µF kondensator - 6
22k ohm motstand - 4
2.2 Ohm motstand - 2
1k Ohm motstand - 2
47µF kondensator - 2
220 µF kondensator - 2
2,2 µF kondensator - 2
3,5 mm hodetelefonkontakt - 1
Pledd 50x 50mm - 1
Varmeavleder - 1
6Amp-diode - 4
2200 µF kondensator - 2

Skjematisk

Kretsskjema for TDA2050 forsterkerkrets er gitt nedenfor:

Kretsbygging

For demonstrasjonen av denne 32 watt effektforsterkeren er kretsen konstruert på et håndlaget PCB ved hjelp av skjematiske og PCB-designfiler. Vær oppmerksom på at hvis vi kobler en stor belastning til forsterkerens utgang, vil en stor mengde strøm strømme gjennom PCB-sporene, og det er en sjanse for at sporene vil brenne ut. Så for å forhindre at PCB-sporene brenner ut, har jeg tatt med noen hoppere som bidrar til å øke strømmen.

Testing av TDA2050 forsterkerkrets

For å teste kretsen ble følgende apparat brukt.

En transformator som har en 13-0-13 trykk
En 4Ω 20W høyttaler som belastning
Meco 108B + TRMS Multimeter som temperatursensor
Og Samsung-telefonen min som lydkilde

Som du kan se ovenfor, har jeg montert temperatursensoren på multimeteret direkte på varmeavlederen til ICen for å måle temperaturen på IC-en i løpet av testtiden.

Du kan også se at romtemperaturen var 31 ° C i løpet av testtiden. For øyeblikket var forsterkeren i av-tilstand, og multimeteret viste bare romtemperaturen. På tidspunktet for testingen har jeg tilsatt litt salt i bashøyttaleren for å vise deg bassen. I denne kretsen vil bassen være lav fordi jeg ikke brukte en tonekontrollkrets for å øke bassen. Jeg skal gjøre det i neste artikkel.

Du kan se fra bildet ovenfor, resultatene var mer eller mindre gode, og temperaturen på IC gikk ikke utover 50 ° C under testingen.

Ytterligere forbedring

Kretsen kan modifiseres ytterligere for å forbedre ytelsen, slik som vi kan legge til et ekstra filter for å avvise høyfrekvente lyder. Størrelsen på kjøleribben må være større for å oppnå full belastning på 32W. Men det er et emne for et annet prosjekt som forresten snart kommer.

Jeg håper du likte denne artikkelen og lærte noe nytt ut av den. Hvis du er i tvil, kan du spørre i kommentarene nedenfor eller bruke forumene våre for detaljert diskusjon.

Sjekk også våre andre lydforsterkerkretser.