Penguat audio 2x32 watt ringkas dengan tda2050

Sekiranya anda berfikir untuk membina litar penguat kuasa sederhana, murah, dan sederhana tinggi yang dapat memberikan kuasa RMS puncak 50-watt ke dalam pembesar suara, maka anda berada di tempat yang tepat. Dalam artikel ini, kami akan menggunakan IC TDA2050 yang paling popular untuk merancang, menunjukkan, membangun, dan menguji IC untuk mencapai syarat di atas. Jadi tanpa basa-basi lagi, mari kita mulakan.

Juga, periksa litar penguat Audio kami yang lain di mana kami telah membina litar penguat audio 25w, 40w, 100w menggunakan op-amp, MOSFET, dan IC seperti IC TDA2030, TDA2040.

Sebelum kita memulakan

Sebelum anda mula membina Penguat Audio 32 + 32 Watt ini, anda harus tahu berapa banyak daya yang dapat diberikan oleh penguat anda. Anda juga perlu mempertimbangkan impedans beban pembesar suara, woofer atau apa sahaja yang anda bangunkan penguat anda. Untuk maklumat lebih lanjut, pertimbangkan untuk membaca lembaran data.

Dengan melalui lembar data, saya mendapati bahawa TDA2050 dapat mengeluarkan 28 Watt ke pembesar suara 4Ω dengan distorsi 0.5% pada bekalan kuasa 22V. Dan saya akan menghidupkan woofer 20-watt dengan impedans 4Ω, yang menjadikan TDA2050 IC sebagai pilihan yang tepat.

Memilih Transformer

Litar sampel pada lembar data untuk TDA2050 mengatakan bahawa IC boleh dihidupkan dari bekalan kuasa tunggal atau split. Dan dalam projek ini, bekalan kuasa dua polariti akan digunakan untuk mengaktifkan litar.

Tujuannya di sini adalah untuk mencari pengubah yang betul, yang dapat memberikan voltan dan arus yang mencukupi untuk menggerakkan penguat dengan betul.

Sekiranya kita menganggap transformer 12-0-12, ia akan menghasilkan AC 12-0-12V jika voltan bekalan input 230V. Tetapi kerana input arus AC sentiasa melayang, maka outputnya juga akan melayang. Mengingat fakta itu, sekarang kita dapat mengira voltan bekalan untuk penguat.

Transformer memberi kita voltan AC dan jika kita menukarnya menjadi voltan DC kita akan mendapat-

VsupplyDC = 12 * (1.41) = 16.97VDC

Dengan itu, dapat dinyatakan dengan jelas bahawa transformer dapat memberikan 16.97VDC apabila inputnya adalah 230V AC

Sekarang jika kita menganggap voltan melayang 15%, kita dapat melihat bahawa voltan maksimum menjadi-

VmaxDC = (16.97 +2.4) = 18.97V

Yang berada dalam julat voltan bekalan maksimum IC TDA2050.

Keperluan Kuasa untuk Litar Penguat TDA2050

Sekarang mari kita tentukan berapa banyak kuasa yang akan digunakan oleh penguat.

Sekiranya kita mempertimbangkan peringkat kuasa woofer saya, ia adalah 20 watt, jadi penguat stereo akan menggunakan 20 + 20 = 40 watt.

Kita juga harus mempertimbangkan kehilangan kuasa dan arus penguat yang tenang. Secara amnya, saya tidak mengira semua parameter ini kerana bagi saya ia memakan masa. Oleh itu, sebagai kaedah praktik, saya dapati jumlah kuasa yang habis, dan mengalikannya dengan faktor 1.3 untuk mengetahui daya output.

Pmax = (2x18.97) * 1.3 = 49.32 watt

Jadi, untuk menghidupkan litar penguat, saya akan menggunakan transformer 12 - 0 - 12, dengan penarafan 6 Amps, ini sedikit berlebihan. Tetapi pada masa ini, saya tidak mempunyai pengubah lain dengan saya, jadi saya akan menggunakannya.

Keperluan Termal

Sekarang, keperluan kuasa untuk Amplifier Audio Hifi ini tidak dapat dilupakan. Mari kita fokus untuk mengetahui keperluan terma.

Untuk pembinaan ini, saya telah memilih pendingin aluminium jenis penyemperitan. Aluminium adalah bahan yang terkenal untuk penyerap haba kerana ia agak murah dan menunjukkan prestasi haba yang baik.

Untuk mengesahkan suhu persimpangan maksimum IC TDA2050 tidak melebihi suhu persimpangan maksimum, kami dapat menggunakan persamaan terma yang popular, yang dapat anda temukan di pautan Wikipedia ini.

Kami menggunakan prinsip umum bahawa penurunan suhu ΔT melintasi rintangan haba mutlak R _Ø dengan aliran haba tertentu Q melaluinya.

Δ T = Q * R _Ø

Di sini, Q adalah aliran haba melalui heatsink yang boleh ditulis sebagai

Q = Δ T / R _Ø

Di sini, ΔT adalah penurunan suhu maksimum dari persimpangan ke persekitaran

R _Ø adalah rintangan terma mutlak.

Q adalah daya yang dikeluarkan oleh peranti atau aliran haba.

Sekarang untuk pengiraan, formula dapat dipermudah dan disusun semula menjadi

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

Menyusun semula formula

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

Di sini, T _Jmax adalah suhu persimpangan maksimum peranti

T _amb ialah suhu udara persekitaran

T _Hs adalah suhu di mana heatsink terpasang

R _ØJC adalah rintangan haba mutlak peranti dari simpang ke kes

R _ØB adalah nilai khas untuk pad pemindahan haba elastomer untuk pakej TO-220

R _ØHA nilai tipikal untuk heatsink untuk pakej TO-220

Sekarang mari kita meletakkan nilai sebenar dari lembar data IC TDA2050

T _Jmax = 150 ° C (khas untuk peranti silikon)

T _amb = 29 ° C (suhu bilik)

R _ØJC = 1.5 ° C / W (untuk pakej TO-220 biasa)

R _ØB = 0.1 ° C / W (nilai khas untuk pad pemindahan haba elastomer untuk pakej TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (nilai khas untuk heatsink untuk pakej TO-220)

Jadi, hasil akhirnya menjadi

Q = (150 - 29) / (1.5 + 0.1 + 4) = 17.14W

Ini bermakna kita harus membuang 17.17 watt atau lebih untuk mengelakkan peranti daripada terlalu panas dan rosak.

Mengira Nilai Komponen untuk Litar Penguat TDA2050

Menetapkan Keuntungan

Menyiapkan penguatan untuk penguat adalah langkah yang paling penting dalam membangun, kerana pengaturan penguatan rendah mungkin tidak memberikan daya yang cukup. Dan tetapan keuntungan tinggi tentu akan memutarbelitkan isyarat output litar yang diperkuat. Dengan pengalaman saya, saya dapat mengetahui bahawa tetapan keuntungan dari 30 hingga 35 dB baik untuk memainkan audio dengan telefon pintar atau kit audio USB.

Litar contoh dalam lembar data mengesyorkan tetapan keuntungan 32db dan saya akan membiarkannya seperti adanya.

Keuntungan Op-Amp dapat dikira dengan formula berikut

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32.3db

Yang berfungsi dengan baik untuk penguat ini

Catatan: Untuk menyiapkan penguat, perintang 1% atau 0.5% mesti digunakan jika tidak, saluran stereo akan menghasilkan output yang berbeza

Menyiapkan Input Filter untuk Amplifier

Kapasitor C1 bertindak sebagai kapasitor penyekat DC sehingga mengurangkan kebisingan.

Kapasitor C1 dan perintang R7 membuat penapis lulus tinggi RC, yang menentukan hujung lebar jalur yang lebih rendah.

Frekuensi pemotongan penguat dapat dijumpai dengan menggunakan formula berikut yang ditunjukkan di bawah.

FC = 1 / (2πRC)

Di mana R dan C adalah nilai komponen.

Untuk mencari nilai C, kita harus menyusun semula persamaan ke:

C = 1 / (2π x 22000R x 3.5Hz) = 4.7uF

Catatan: Sebaiknya gunakan kapasitor minyak filem logam untuk prestasi audio terbaik.

Menyiapkan Lebar Jalur di Gelung Maklum Balas

Kapasitor dalam gelung maklum balas membantu membuat penapis lulus rendah, yang membantu meningkatkan tindak balas bass penguat. Semakin kecil nilai C15, semakin lembut bass. Dan nilai C15 yang lebih besar akan memberikan anda bass yang lebih hebat.

Menetapkan Penapis Keluaran

Penapis output atau biasa dikenali sebagai rangkaian Zobel menghalang ayunan yang dihasilkan dari gegelung dan wayar pembesar suara. Ia juga menolak gangguan radio yang diambil oleh wayar panjang dari pembesar suara ke penguat; ia juga menghalang mereka masuk ke gelung maklum balas.

Frekuensi pemotongan rangkaian Zobel dapat dikira dengan formula mudah berikut

Lembar data memberikan nilai untuk R dan C, yaitu R6 = 2.2R dan C15 = 0.1uF Jika kita memasukkan nilai dalam formula dan mengira kita akan mendapat frekuensi pemotongan

Fc = 1 / (2π x 2.2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 kHz

723 kHz berada di atas julat pendengaran manusia 20 kHz, jadi ia tidak akan mempengaruhi tindak balas frekuensi output dan juga akan mencegah bunyi dan ayunan berwayar.

Bekalan Kuasa

Bekalan kuasa dua polariti dengan kapasitor pemutusan yang betul diperlukan untuk menguatkan penguat, dan skema ditunjukkan di bawah.

Komponen Diperlukan

• TDA2050 IC - 2
• Pot Pembolehubah 100k - 1
• Terminal Skru 5mmx2 - 2
• Terminal Skru 5mmx3 - 1
• Kapasitor 0.1µF - 6
• Perintang 22k Ohms - 4
• 2.2 Perintang Ohm - 2
• 1k Ohm Perintang - 2
• Kapasitor 47µF - 2
• Kapasitor 220µF - 2
• Kapasitor 2.2µF - 2
• Jack fon kepala 3.5mm - 1
• Papan Berpakaian 50x 50mm - 1
• Heat Sink - 1
• Diod 6Amp - 4
• Kapasitor 2200µF - 2

Skema

Gambarajah litar untuk litar penguat TDA2050 diberikan di bawah:

Pembinaan Litar

Untuk demonstrasi penguat kuasa 32-watt ini, litar dibina pada PCB buatan tangan dengan bantuan fail reka bentuk dan skema PCB. Harap maklum bahawa jika kita menghubungkan beban besar ke output penguat, sejumlah besar arus akan mengalir melalui jejak PCB, dan ada kemungkinan jejak akan habis. Oleh itu, untuk mengelakkan jejak PCB habis, saya telah memasukkan beberapa jumper yang membantu meningkatkan aliran semasa.

Menguji Litar Penguat TDA2050

Untuk menguji litar, alat berikut digunakan.

1. Pengubah yang mempunyai Ketuk 13-0-13
2. Pembesar suara 4Ω 20W sebagai beban
3. Meco 108B + TRMS Multimeter sebagai sensor suhu
4. Dan telefon Samsung saya sebagai sumber audio

Seperti yang anda lihat di atas, saya telah memasang sensor suhu multimeter terus ke unit pendingin IC untuk mengukur suhu IC semasa ujian dijalankan.

Anda juga dapat melihat suhu bilik adalah 31 ° C semasa ujian dilakukan. Pada masa ini, penguat berada dalam keadaan mati dan multimeter hanya menunjukkan suhu bilik. Pada masa ujian, saya telah menambahkan sedikit garam di kerucut woofer untuk menunjukkan bass, yang dihasilkan dalam litar ini bass akan rendah kerana saya tidak menggunakan litar kawalan nada untuk menaikkan bass. Saya akan melakukannya dalam artikel seterusnya.

Anda dapat melihat dari gambar di atas, hasilnya lebih kurang dan suhu IC tidak melebihi 50 ° C semasa ujian dijalankan.

Peningkatan Lanjutan

Litar dapat diubah lebih jauh untuk meningkatkan kinerjanya seperti kita dapat menambahkan penapis tambahan untuk menolak suara frekuensi tinggi. Ukuran sinki haba perlu lebih besar untuk mencapai keadaan beban penuh 32W. Tetapi itu adalah subjek untuk projek lain yang akan segera hadir.

Saya harap anda menyukai artikel ini dan mengetahui sesuatu yang baru. Sekiranya anda mempunyai keraguan, anda boleh bertanya dalam komen di bawah atau boleh menggunakan forum kami untuk perbincangan terperinci.

Juga, periksa litar penguat audio kami yang lain.