如果您正在考慮構(gòu)建一個簡單，便宜，中等高功率的放大器電路，可以為揚聲器提供高達50瓦的峰值RMS功率，那么您來對地方了。在本文中，我們將使用最流行的TDA2050 IC來設計、演示、構(gòu)建和測試IC，以實現(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32+32瓦音頻放大器之前，您應該知道放大器可以提供多少功率。此外，您需要考慮揚聲器，低音揚聲器或任何您正在構(gòu)建放大器的負載阻抗。要了解更多信息，請考慮閱讀數(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揚聲器輸出28瓦。我將為一個阻抗為4Ω的20瓦低音揚聲器供電，這使得TDA2050 IC成為一個完美的選擇。
選擇變壓器
TDA2050數(shù)據(jù)表上的示例電路表明，IC可以由單個或拆分電源供電。在本項目中，將使用雙極性電源為電路供電。
這里的目標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)動放大器正確。
如果我們考慮一個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，所以輸出也會漂移。記住這個事實，現(xiàn)在我們可以計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，我們會得到
由此可見，當輸入為交流230V時，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聲器的額定功率，它是20瓦，所以一個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，我不會計算所有這些參數(shù)，因為對我來說這很耗時。因此，作為經(jīng)驗法則，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12 - 0 - 12的變壓器，6安培的額定值，這有點過分了。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。
對于這個構(gòu)建，我選擇了一個鋁，擠壓型散熱器。鋁是一種眾所周知的散熱材料，因為它相對便宜，并表現(xiàn)出良好的熱性能。
為了驗證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?為絕對熱阻。
Q是設備耗散的功率或熱流。
現(xiàn)在為了計算方便，公式可以簡化并重新排列為
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)表中的實際值
TJmax = 150°C(典型的硅器件)
Tamb = 29°C(室溫)
R?JC = 1.5°C/W(對于典型的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，以防止設備過熱和損壞。
TDA2050放大電路的元件值計算
設置增益
設置放大器的增益是構(gòu)建中最重要的一步，因為低增益設置可能無法提供足夠的功率。而高增益設置肯定會使電路放大后的輸出信號失真。根據(jù)我的經(jīng)驗，我可以告訴你，增益設置在30到35分貝之間對于用智能手機或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置為32db，我將保持原樣。
運算放大器的增益可以用下面的公式計算
哪一個適合這個放大器
注意：為了設置放大器增益，必須使用1%或0.5%的電阻，否則立體聲通道會產(chǎn)生不同的輸出
設置放大器的輸入濾波器
電容器C1充當直流阻塞電容器，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，這有助于增強放大器的低音響應。C15的值越小，低音就越柔和。更大的C15值會給你一個更有力的低音。
設置輸出過濾器
輸出濾波器或通常稱為Zobel網(wǎng)絡防止揚聲器線圈和電線產(chǎn)生振蕩。它還拒絕從揚聲器到放大器的長導線接收的無線電干擾;這也可以防止他們進入反饋循環(huán)。
Zobel網(wǎng)絡的截止頻率可以用下面的簡單公式計算
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，因此不會影響輸出頻率響應，也可以防止有線噪聲和振蕩。
電源
需要帶適當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32瓦功率放大器，電路是在原理圖和PCB設計文件的幫助下在手工PCB上構(gòu)建的。請注意，如果我們將大負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。
測試TDA2050放大器電路
為了測試電路，使用了以下設備。
1.有13-0-13抽頭的變壓器
2.一個4Ω 20W的揚聲器作為負載
3.采用Meco 108B+TRMS萬用表作為溫度傳感器
4.還有我的三星手機作為音頻源
如上所示，我已將萬用表的溫度傳感器直接安裝到IC的散熱器上，以測量測試期間IC的溫度。
此外，您可以看到在測試期間室溫為31°C。此時放大器處于關斷狀態(tài)，萬用表顯示的只是室溫。在測試的時候，我在低音炮的錐體中添加了一些鹽來顯示低音，它在這個電路中產(chǎn)生的低音會很低，因為我沒有使用音調(diào)控制電路來增強低音。我將在下一篇文章中做這個。
從上圖可以看出，測試結(jié)果或多或少都很好，測試過程中IC的溫度沒有超過50°C。
進一步增強
電路可以進一步修改，以提高其性能，就像我們可以添加一個額外的濾波器，以抑制高頻噪聲。為了達到32W的滿負荷狀態(tài)，散熱器的尺寸需要更大。但這是另一個項目的主題，這個項目很快就會推出。
本文編譯自circuitdigest
下載文檔
