使用TDA2050的簡(jiǎn)易2x32瓦音頻放大器

時(shí)間：2024-12-08 21:16:36

關(guān)鍵字： TDA2050 音頻放大器揚(yáng)聲器

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[導(dǎo)讀]如果您正在考慮構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單，便宜，中等高功率的放大器電路，可以為揚(yáng)聲器提供高達(dá)50瓦的峰值RMS功率，那么您來對(duì)地方了。在本文中，我們將使用最流行的TDA2050 IC來設(shè)計(jì)、演示、構(gòu)建和測(cè)試IC，以實(shí)現(xiàn)上述要求。廢話不多說，我們開始吧。

如果您正在考慮構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單，便宜，中等高功率的放大器電路，可以為揚(yáng)聲器提供高達(dá)50瓦的峰值RMS功率，那么您來對(duì)地方了。在本文中，我們將使用最流行的TDA2050 IC來設(shè)計(jì)、演示、構(gòu)建和測(cè)試IC，以實(shí)現(xiàn)上述要求。廢話不多說，我們開始吧。

此外，檢查我們的其他音頻放大器電路，我們已經(jīng)使用運(yùn)算放大器，mosfet和IC(如IC TDA2030， TDA2040)構(gòu)建了25w， 40w， 100w音頻放大器電路。

開始之前

在開始構(gòu)建這個(gè)32+32瓦音頻放大器之前，您應(yīng)該知道放大器可以提供多少功率。此外，您需要考慮揚(yáng)聲器，低音揚(yáng)聲器或任何您正在構(gòu)建放大器的負(fù)載阻抗。要了解更多信息，請(qǐng)考慮閱讀數(shù)據(jù)表。

通過查看數(shù)據(jù)表，我發(fā)現(xiàn)TDA2050可以在22V電源上以0.5%失真的方式向4Ω揚(yáng)聲器輸出28瓦。我將為一個(gè)阻抗為4Ω的20瓦低音揚(yáng)聲器供電，這使得TDA2050 IC成為一個(gè)完美的選擇。

選擇變壓器

TDA2050數(shù)據(jù)表上的示例電路表明，IC可以由單個(gè)或拆分電源供電。在本項(xiàng)目中，將使用雙極性電源為電路供電。

這里的目標(biāo)是找到合適的變壓器，它可以提供足夠的電壓和電流來驅(qū)動(dòng)放大器正確。

如果我們考慮一個(gè)12-0-12變壓器，如果輸入電源電壓為230V，它將輸出12-0-12V交流。但是由于交流電源輸入總是漂移，所以輸出也會(huì)漂移。記住這個(gè)事實(shí)，現(xiàn)在我們可以計(jì)算放大器的電源電壓。

變壓器給我們交流電壓，如果我們把它轉(zhuǎn)換成直流電壓，我們會(huì)得到

由此可見，當(dāng)輸入為交流230V時(shí)，變壓器可以輸出16.97VDC

現(xiàn)在如果我們考慮15%的電壓漂移，我們可以看到最大電壓變成-

這完全在TDA2050 IC的最大電源電壓范圍內(nèi)。

TDA2050放大器電路的功率要求

現(xiàn)在讓我們來確定放大器將消耗多少功率。

如果我們考慮我的低音揚(yáng)聲器的額定功率，它是20瓦，所以一個(gè)立體聲放大器將消耗20+20 = 40瓦。

此外，我們還必須考慮功率損耗和放大器的靜態(tài)電流。通常，我不會(huì)計(jì)算所有這些參數(shù)，因?yàn)閷?duì)我來說這很耗時(shí)。因此，作為經(jīng)驗(yàn)法則，我找到總消耗功率，并將其乘以1.3的系數(shù)，以找出輸出功率。

所以，為了給放大器電路供電，我將使用一個(gè)12 - 0 - 12的變壓器，6安培的額定值，這有點(diǎn)過分了。但是現(xiàn)在，我沒有其他的變壓器，所以我將使用它。

散熱要求

現(xiàn)在，這個(gè)高保真音頻放大器的功率要求是不可能的。讓我們把注意力轉(zhuǎn)向找出熱需求。

對(duì)于這個(gè)構(gòu)建，我選擇了一個(gè)鋁，擠壓型散熱器。鋁是一種眾所周知的散熱材料，因?yàn)樗鄬?duì)便宜，并表現(xiàn)出良好的熱性能。

為了驗(yàn)證TDA2050 IC的最高結(jié)溫不超過最高結(jié)溫，我們可以使用流行的熱方程，您可以在這個(gè)維基百科鏈接中找到。

我們使用的一般原理是，溫度下降ΔT通過給定的絕對(duì)熱阻R?，通過給定的熱流Q。

這里，Q是通過散熱器的熱流，可以寫成

這里，ΔT是從結(jié)到環(huán)境的最大溫度降

R?為絕對(duì)熱阻。

Q是設(shè)備耗散的功率或熱流。

現(xiàn)在為了計(jì)算方便，公式可以簡(jiǎn)化并重新排列為

重新排列公式

在這里,

TJmax為器件的最高結(jié)溫

Tamb是環(huán)境空氣溫度

這是與散熱器相連的溫度

R?JC是器件從結(jié)到外殼的絕對(duì)熱阻

R?B是用于TO-220封裝的彈性體傳熱墊的典型值

R?HA TO-220封裝的散熱器的典型值

現(xiàn)在讓我們放入TDA2050 IC數(shù)據(jù)表中的實(shí)際值

TJmax = 150°C(典型的硅器件)

Tamb = 29°C(室溫)

R?JC = 1.5°C/W(對(duì)于典型的TO-220封裝)

R?B = 0.1°C/W (TO-220封裝的彈性體傳熱墊的典型值)

R?HA = 4°C/W (TO-220封裝的散熱器的典型值)

最后的結(jié)果是

這意味著我們必須消耗17.17瓦或更多的功率，以防止設(shè)備過熱和損壞。

TDA2050放大電路的元件值計(jì)算

設(shè)置增益

設(shè)置放大器的增益是構(gòu)建中最重要的一步，因?yàn)榈驮鲆嬖O(shè)置可能無法提供足夠的功率。而高增益設(shè)置肯定會(huì)使電路放大后的輸出信號(hào)失真。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我可以告訴你，增益設(shè)置在30到35分貝之間對(duì)于用智能手機(jī)或USB音頻套件播放音頻是很好的。

數(shù)據(jù)表中的示例電路建議將增益設(shè)置為32db，我將保持原樣。

運(yùn)算放大器的增益可以用下面的公式計(jì)算

哪一個(gè)適合這個(gè)放大器

注意：為了設(shè)置放大器增益，必須使用1%或0.5%的電阻，否則立體聲通道會(huì)產(chǎn)生不同的輸出

設(shè)置放大器的輸入濾波器

電容器C1充當(dāng)直流阻塞電容器，從而降低噪聲。

電容器C1和電阻R7創(chuàng)建RC高通濾波器，確定帶寬的下端。

放大器的截止頻率可以用下面的公式求出。

其中R和C是分量的值。

為了求出C的值，我們必須將方程重新排列為：

注意：建議使用金屬膜油電容器，以獲得最佳的音頻性能。

在反饋回路中設(shè)置帶寬

反饋回路中的電容有助于制作低通濾波器，這有助于增強(qiáng)放大器的低音響應(yīng)。C15的值越小，低音就越柔和。更大的C15值會(huì)給你一個(gè)更有力的低音。

設(shè)置輸出過濾器

輸出濾波器或通常稱為Zobel網(wǎng)絡(luò)防止揚(yáng)聲器線圈和電線產(chǎn)生振蕩。它還拒絕從揚(yáng)聲器到放大器的長(zhǎng)導(dǎo)線接收的無線電干擾;這也可以防止他們進(jìn)入反饋循環(huán)。

Zobel網(wǎng)絡(luò)的截止頻率可以用下面的簡(jiǎn)單公式計(jì)算

數(shù)據(jù)表給出了R和C的值，即R6 = 2.2R和C15 = 0.1uF。如果我們將這些值代入公式并計(jì)算，我們將得到截止頻率為

723 kHz高于人類聽力范圍20 kHz，因此不會(huì)影響輸出頻率響應(yīng)，也可以防止有線噪聲和振蕩。

電源

需要帶適當(dāng)去耦電容的雙極性電源為放大器供電，原理圖如下所示。

組件的要求

?Tda2050 IC - 2

?100k可變罐- 1

?端子5mmx2 - 2

?螺釘端子5mmx3 - 1

?0.1μF電容器- 6

?22k歐姆電阻- 4

?2.2歐姆電阻- 2

?1k歐姆電阻- 2

?47μF電容器- 2

?220μF電容器- 2

?2.2μF電容器- 2

?3.5mm耳機(jī)插孔- 1

?覆層板50x 50mm - 1

?散熱器- 1

?6安培二極管- 4

?2200μF電容器- 2

示意圖

TDA2050放大器電路框圖如下：

電路結(jié)構(gòu)

為了演示這個(gè)32瓦功率放大器，電路是在原理圖和PCB設(shè)計(jì)文件的幫助下在手工PCB上構(gòu)建的。請(qǐng)注意，如果我們將大負(fù)載連接到放大器的輸出，大量的電流將流過PCB走線，并且走線有可能燒毀。因此，為了防止PCB走線燒壞，我包括了一些跳線，這有助于增加電流。

測(cè)試TDA2050放大器電路

為了測(cè)試電路，使用了以下設(shè)備。

1.有13-0-13抽頭的變壓器

2.一個(gè)4Ω 20W的揚(yáng)聲器作為負(fù)載

3.采用Meco 108B+TRMS萬(wàn)用表作為溫度傳感器

4.還有我的三星手機(jī)作為音頻源

如上所示，我已將萬(wàn)用表的溫度傳感器直接安裝到IC的散熱器上，以測(cè)量測(cè)試期間IC的溫度。

此外，您可以看到在測(cè)試期間室溫為31°C。此時(shí)放大器處于關(guān)斷狀態(tài)，萬(wàn)用表顯示的只是室溫。在測(cè)試的時(shí)候，我在低音炮的錐體中添加了一些鹽來顯示低音，它在這個(gè)電路中產(chǎn)生的低音會(huì)很低，因?yàn)槲覜]有使用音調(diào)控制電路來增強(qiáng)低音。我將在下一篇文章中做這個(gè)。