Стерео усилитель на TDA2616 10Вт+10Вт
Немного нетрадиционный корпус SIL-9, но достаточно удобный для крепления радиатора охлаждения микросхемы TDA2616 может стать причиной для сборки простого двухканального УМЗЧ. Её длинные выводы можно изогнуть, адаптировав под определенный корпус усилителя.
Усилитель на микросхеме TDA2616 может питаться от источника с симметричным и асимметричным напряжением. В этой статье будет приведена схема и адаптированная под нее печатная плата УНЧ именно для асимметричного источника.
В свой функционал микросхема включает защиту от перегрева, которая с ростом температуры плавно ограничивает выходную мощность, а также защиту от короткого замыкания на выходе усилителя.
Основные характеристики микросхемы TDA2616
Максимальное напряжение питания (симметричное) ……… ±21В
*Типовое напряжение питания (несимметричное) ………. +24В
Сопротивление нагрузки ………. 4-8Ом (зависит от Vp)
Выходная мощность (на каждый канал при THD=0.5%):
Vp=±16В, Rout=8Ом ……. 12Вт
Vs=+24В, Rout=8Ом ……… 6Вт
Vs=+24В, Rout=4Ом …….. 10Вт
*Максимальное напряжение Vs (несимметричное) составляет 32 Вольта постоянного тока.
Подробные характеристики указаны в Datasheet. Обозначение выводов представлено ниже.
Схема стерео усилителя на TDA2616
Резисторы R1 и R2 мощностью 0.25Вт. Неполярные конденсаторы C1 и C2 желательно использовать пленочные, я установил такие в качестве всех неполярных конденсаторов. Если эксплуатировать усилитель при напряжении питания более 20В, то для повышения его надежности рекомендую использовать электролитический конденсатор C4 на 35В.
Не забываем установить перемычку между 3 и 8 выводами.
При тестировании усилителя, он начинал запускаться при 14В.
Для охлаждения микросхемы, необходимо к её фланцу через теплопроводящую пасту прикрепить радиатор. Площадь его поверхности должна быть более 150см2.
Функция MUTE
Для включения беззвучного режима (MUTE) необходимо вывод 2 соединить с общим проводом (GND). На печатной плате есть клемма «MUTE», в нее можно установить выводы фиксируемой кнопки, при замыкании которой включается режим «Без звука».
Печатная плата усилителя на TDA2616 СКАЧАТЬ
Datasheet на TDA2616 СКАЧАТЬ
Похожие статьи
Микросхема TDA8561Q (datasheet на русском)
TDA8561Q представляет собой интегральный усилитель мощности класса B в 17-выводном корпусе SOT243-1. Содержит 4 усилителя по 12 Вт с несимметричными выходами (SE — Single-Ended), которые можно объединить в мостовые схемы (BTL — Bridge Tied Load), получив 2 канала по 24 Вт. Устройство разработано в первую очередь для автомобильных приложений, поэтому имеет минимум внешних компонентов, очень высокую надежность и широкий диапазон рабочих температур.
ОСОБЕННОСТИ
- Требует всего нескольких компонентов
- Высокая выходная мощность
- Четыре канала SE (4 x 12 Вт) или стерео BTL (2 x 24 Вт)
- Низкое напряжение смещения
- Фиксированный коэффициент усиления
- Диагностический выход (искажения, короткое замыкание и температурный детектор)
- Прекрасное подавление пульсаций напряжения источник
- Выбор режима MODE (активный, приглушение (MUTE) или режим ожидания (STD-BY))
- Аварийное отключение нагрузки
- Низкая мощность рассеивания в любом состоянии короткого замыкания
- Тепловая и электростатическая защиты
- Не боится переполюсовки
- Бесшумное включение/выключение
- Низкое температурное сопротивление
- Идентичные входы (инвертирующий и неинвертирующий)
КРАТКИЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 6 … 18 В |
| Максимальный импульсный выходной ток | 4 А |
| Ток покоя | 80 мА |
| Потребляемый ток в режиме ожидания | 0,1 … 100 мкА |
| Включение с мостовыми выходами (стерео) | |
| Выходная мощность (RLOAD = 4 Ом, THD = 10%) | 24 Вт (typ) |
| Подавление пульсаций напряжения питания | 48 дБ (min) |
| Уровень выходных шумов (RIN = 0) | 70 мкВ |
| Входной импеданс | 25 кОм |
| Максимальное напряжение смещения | 150 мВ |
| Включение с несимметричными выходами (четыре канала) | |
| Выходная мощность (RLOAD = 4 Ом, THD = 10%) | 7 Вт |
| Выходная мощность (RLOAD = 2 Ом, THD = 10%) | 12 Вт |
| Подавление пульсаций напряжения питания | 48 дБ (min) |
| Уровень выходных шумов (RIN = 0) | 50 мкВ |
| Входной импеданс | 50 кОм |
Рис. 1. Структура микросхемы TDA8561Q
| Вывод | Символ | Описание |
| 1 | -INV 1 | Неинвертирующий вход 1 |
| 2 | GND(S) | Общий провод (сигнальный) |
| 3 | INV 2 | Инвертирующий вход 2 |
| 4 | RR | Подавление пульсаций напряжения питания |
| 5 | VP1 | Питание |
| 6 | OUT 1 | Выход 1 |
| 7 | GND 1 | Общий провод 1 (силовой) |
| 8 | OUT 2 | Выход 2 |
| 9 | n.c. | Не используется |
| 10 | OUT 3 | Выход 3 |
| 11 | GND 2 | Общий провод 2 (силовой) |
| 12 | OUT 4 | Выход 4 |
| 13 | VP2 | Питание |
| 14 | MODE | Выбор режима работы |
| 15 | INV 3 | Инвертирующий вход 3 |
| 16 | VDIAG | Диагностический выход |
| 17 | -INV 4 | Неинвертирующий вход 4 |
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
Усиления каждого из каналов TDA8561Q фиксировано и составляет 20 дБ (26 дБ – BTL).
Использование вывода 14 (MODE) позволяет получить:
- режим ожидания с потребляемым током меньше 100 мкА
- малый ток управления включением, удешевляющим схему коммутации
- режим MUTE
Чтобы избежать щелчка при включении, производитель рекомендует держать усилитель с отключенным звуком (вывод 14) не менее 100 мс (для того чтобы успели зарядиться входные конденсаторы). Для этого можно использовать микроконтроллер или внешнюю цепь задержки. На рис. 2 показана схема, медленно увеличивающая управляющее напряжение для 14 вывода микросхемы.
Рис. 2. Схема задержки включения для TDA8561Q
TDA8561Q имеет на своем борту динамический детектор искажений (DDD — Dynamic Distortion Detector), который активируется в случае появления значительных искажений выходного сигнала в любом из каналов. Происходит это ввиду эффекта насыщения: когда с увеличением входного сигнала выходной перестает увеличиваться, «упираясь» в напряжение питания усилителя. На графике такого процессы будет виден сигнал, теряющий свою форму за счет «обрезания» в граничных значениях (рис. 3). В зарубежной литературе такой процесс называется клиппингом (англ. clipping — обрезание, срезывание).
Рис. 3. Работа схема DDD (слева BTL режим, справа — SE)
При срабатывании DDD напряжение на 16 выводе микросхемы становится близкой к нулю. Эта информация может быть использована аудио процессором для уменьшения уровня подаваемого сигнала на усилитель, чтобы ограничить искажения. Уровень напряжения на 16 выводе не зависит от того, какое количество каналов имеют искаженные сигналы, достаточно появления искажений в любом из них. При проектировании следует знать, что 16 вывод имеет выход с открытым коллектором.
При замыкании одного или нескольких выводов на силовые цепи (GND или Vp) выходные каскады сразу выключаются, и 16 вывод TDA8561Q переходит в низкий уровень. В таком состоянии микросхема будет находиться до момента снятия КЗ. Время восстановления составляет 20 мс.
Если КЗ происходит в нагрузке, то выходные каскады отключаются на 20 мс. В последующих 50 мкс схема контроля проверяет состояние нагрузки на присутствие КЗ. Если ситуация не изменилась, то схема вновь отключает выходные каскады на 20 мс, и так далее. Благодаря рабочему циклу 20 мс / 50 мкс средний ток потребления при КЗ в нагрузке составляет около 40 мА, при этом мощность рассеивания очень мала. Состояние 16 вывода так же периодически меняется: 20 мс низкого уровня, затем 50 мкс высокого (рис. 4).
Рис. 4. Осциллограма диагностического выхода при КЗ в нагрузке
К диагностическому выходу так же подведен температурный детектор. При нагревании кристалла микросхемы до Tvj = 1500 C, вывод 16 становиться активным и переходит низкий уровень.
МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ (в соответствии с IEC 134)
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания в активном режиме | 18 В |
| Напряжение питания в неактивном режиме | 30 В |
| Пиковый выходной ток (непериодический) | 6 А |
| Пиковый выходной ток (периодический) | 4 А |
| Температура хранения | -55 … +150 0С |
| Температура окружающей среды | -40 … +85 0С |
| Температура кристалла | +150 0С |
| Безопасное напряжение КЗ | 18 В |
| Обратное напряжение (переполюсовка) | 6 В |
| Общая мощность рассеивания | 60 Вт |
Тепловое сопротивление (в соответствии с IEC 747-1) «кристалл — окружающая среда» Rthj
Рис. 5. Эквивалентные схемы тепловых сопротивлений (слева BTL режим, справа — SE)
DC ХАРАКТЕРИСТИКИ (VP = 14.4 В, Tamb = 250 C, схема измерения на рис. 6)
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 6 … 18 В |
| Ток покоя | 80 … 160 мА |
| Выходное напряжение (DC) (прим. 1) |
6.9 В |
| Напряжение смещения (DC) | 150 мВ |
| Вывод 14 (MODE) | |
| Напряжение включения | 8.5 В (min) |
| Напряжение для активации режима MUTE | 3,3 … 6,4 В |
| Выходное напряжение в режиме MUTE | 2 мВ |
| Напряжение для активации режима STD-BY | 0 … 2 В |
| Ток управления для STD-BY | 100 мкА |
| Ток включения | 12 … 40 мкА |
| Вывод 16 (диагностический выход) | |
| Напряжение активного состояния выхода (КЗ или клиппинг) | 0.6 В |
AC ХАРАКТЕРИСТИКИ (VP = 14.4 В, Tamb = 250 C, RLOAD = 4 Ом, f = 1 кГц)
| Параметр | Значение |
| Стерео BTL схема (рис. 6) | |
| Выходная мощность THD = 0.5% (прим. 5) | 15 … 19 Вт |
| Выходная мощность THD = 10% (прим. 5) | 20 … 24 Вт |
| Коэффициент нелинейных искажений POUT = 1 Вт | 0.1% |
| Полоса пропускания (THD = 0.5%, POUT = 15 Вт) | 20 … 15 000 Гц |
| Завал на низких частотах по уровню -1 дБ | 45 Гц |
| Завал на высоких частотах по уровню -1 дБ | 20 кГц |
| Коэффициент усиления по напряжению | 26 дБ (typ) |
| Подавление пульсаций источника питания (прим. 2) | 48 дБ |
| Входной импеданс | 25 … 38 кОм |
|
Уровень шумов на выходе RIN = 0 (прим. 3) |
70 мкВ (typ) |
| Уровень шумов на выходе RIN = 10 кОм (прим. 3) | 100 мкВ (typ) |
| Уровень шумов на выходе в режиме MUTE (прим. 3 и 4) | 60 мкВ (typ) |
| Разделение каналов RIN = 10 кОм | 40 дБ |
| Разбаланс каналов | 1 дБ (max) |
| Четыре канала SE выход (рис. 7) | |
| Выходная мощность THD = 0.5% (прим. 5) | 4 … 5 Вт |
| Выходная мощность THD = 10% (прим. 5) | 5,5 … 7 Вт |
| Коэффициент нелинейных искажений POUT = 1 Вт | 0.1% |
| Выходная мощность RLOAD = 2 Ом THD = 0.5% (прим. 5) | 7,5 … 10 Вт |
| Выходная мощность RLOAD = 2 Ом THD = 10% (прим. 5) | 10 … 12 Вт |
| Завал на низких частотах по уровню -3 дБ | 45 Гц |
| Завал на высоких частотах по уровню -1 дБ | 20 кГц |
| Коэффициент усиления по напряжению | 20 дБ |
| Подавление пульсаций источника питания (прим. 2) | 48 дБ |
| Входной импеданс | 50 … 75 кОм |
| Разделение каналов RIN = 10 кОм | 40 дБ |
Примечания
1. В диапазоне 18 В < VP < 30 В постоянное напряжение на выходе ≤ VP/2
2. Подавление пульсаций (RR) измеряется на выходе микросхемы при подключении источника сигнала с импедансом 0 Ом с максимальным значение амплитуды 2 В (пик-пик) и частотой от 100 Гц до 10 кГц
3. Измерение шума производиться в диапазоне 20 … 20 000 Гц
4. Уровень шума на выходе при Vi = 0 В
5. Выходная мощность измеряется непосредственно с выводов микросхемы
Рис. 6. Схема BTL включения TDA8561Q
Рис. 7. Схема SE включения TDA8561Q
Рис. 8. Схема SE включения (вариант 2)
Рис. 9. Чертеж корпуса SOT243-1
На рис. 6 показана схема включения TDA8561Q для BTL (мостового) выхода, которая используется чаще всего, так как с микросхемы можно снять максимально возможную мощность 2 х 24 Вт. Для такой схемы минимальное сопротивление нагрузки 4 Ом.
На рис. 7 и 8 в двух вариантах показаны схемы с SE выходами. Отличаются они построением выходных цепей, а именно, использованием конденсаторов. Как видно, на рис. 7 к каждому выходу подключен свой конденсатор, а в следующей схеме такой конденсатор всего один, но имеющий большую емкость — 2200 мкФ. Если этот конденсатор выйдет из строя и произойдет КЗ его пластин, то через открытый диод D1 (катод окажется на общем проводе) сигнал придет на внутреннюю схему TDA8561Q, которая в свою очередь, активирует режим MUTE, что позволяет микросхеме снизить выходной ток и не перегреться.
За более подробной информацией следует обратиться к заводскому техническому описанию TDA8561Q Datasheet
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ
Схемы автомобильных усилителей на TDA8561Q
Описание нескольких схем автомобильных усилителей с использованием очень надежной микросхемы TDA8561Q.
На рис. 1 показана типовая схема включения TDA8561Q. Номиналы входных конденсаторов С1 и С2 могут быть посчитаны по формуле ФВЧ первого порядка:
Где RINPUT — входное сопротивление микросхемы (в мостовом включении 30 кОм), FMIN – минимальная усиливаемая частота. Чтобы в начале звукового диапазона АЧХ не имела спад, FMIN следует взять с некоторым запасом, например, равным 12 Гц. Полученное значение емкости округляется до ближайшего табличного значения 470 нФ. При необходимости получения простейшего сабсоника, нижнюю частоту можно увеличить до 30 … 35 Гц. В этом случае, входная емкость будет равна 150 нФ.
На элементах VT1, R3, R4, R5, C5 собран узел, задерживающий включение микросхемы. Он предназначен для устранения щелчков в момент подачи питающего напряжения. Диод VD1 защищает схему от переполюсовки, так как ИМС имеет частичную защиту от неправильной полярности и при подаче обратного напряжения выше 6 В TDA8561Q выходит из строя.
Рис. 1. Принципиальная схема усилителя на TDA8561Q
Значение емкости конденсатора C4 зависит от сечения подводящих проводов и локализации источника питания – чем толще провод и ближе источник, тем меньше может быть значение C4. Если питание находиться в непосредственной близости, то С4 может иметь минимальную емкость 220 мкФ, но если же усилитель использовать в автомобиле, где аккумуляторная батарея находиться на большом удалении, то С4 лучше взять равным не менее 2200 мкФ.
К клемме X2 подключается светодиод для индикации питающего напряжения. Сопротивление резистора R2 может варьироваться в широких пределах: 1 кОм … 100 кОм и зависит от желаемой яркости светодиода. Для индикации аварийных ситуаций и клиппинга, необходимо подключить светодиод к клемме X1. Подробно о работе диагностического выхода написано в статье Микросхема TDA8561Q (даташит на русском)
Несколько слов про питание микросхемы. Все параметры мощности в даташит указаны при питании 14.4 В (стандартное значение бортового напряжения автомобиля при работающем ДВС), поэтому при нагрузке 4 Ом получается максимальная мощность 2 x 24 Вт. Обратимся к графику на странице 16 даташит (рис. 2).
Рис. 2. График зависимости выходной мощности от напряжения питания
Как видно из графика, максимальное напряжение питания для TDA8561Q составляет 18 В, потому можно смело подавать 17 В и получать 2 x 33 Вт максимальной (THD = 10%) и 2 x 25 Вт номинальной (THD = 0.5%) мощности. Прирост выходной мощности получается ощутимым: 38% и 47% соответственно, в сравнении с питанием 14.4 В. Значение мощности, показанное на графике с пометкой THD = 30%, не является музыкальной, а показывает способность усилителя работать с импульсной нагрузкой (именно эту мощность обычно указывают в паспорте автомагнитолы). При квалифицированном подходе, подключая микросхему УМЗЧ к отдельному преобразователю напряжения, можно бюджетно увеличить выходную мощность практически любой автомагнитолы минимум на 40%.
При напряжении питания 17 В и работе на максимальной мощности, TDA8561Q будет рассеивать порядка 45 Вт тепловой мощности (максимально допустимое значение 60 Вт), поэтому потребуется радиатор не менее 500 см2. При этом на место термического контакта микросхемы и радиатора следует нанести теплопроводящую пасту.
Особое внимание следует обратить на трассировку сигнальной части общего провода (GND) усилителя: она должна быть подключена в начале точки входа общего силового проводника питания. Делается это для того, чтобы путь тока сильноточной части не проходил по пути тока сигнальной части. Если нарушить это правило, то происходит значительное ухудшение параметров усилителя, особенно соотношение сигнал/шум и КНИ. Неправильная разводка может привести к тому, что усилитель будет издавать неприятные шумы при отключенном источнике сигнала.
Печатную плату, формата P-CAD 2006, можно скачать в конце материала. Для С1 и С2 на РСВ предусмотрены посадочные места под пленочные конденсаторы размерами 5 x 5 мм. Все резисторы SMD типоразмера 0805, маломощный транзистор VT1 может быть любым другим, структуры NPN в корпусе TO-92. Клеммники DG-127, XY-304 или аналогичные.
 |
 |
Рис. 3. Расположение токоведущих дорожек и деталей на печатной плате
Усилитель на TDA8561Q для нагрузки 2 Ом
Так как TDA8561Q имеет 4 канала, которые можно включить в два моста, а затем объединить их вместе для получения мощного выхода с током до 12 А. Такое решение будет актуально для низкоомного сабвуфера с сопротивлением 2 Ома. Схема такого нестандартного включения показана на рис. 4.
Рис. 4. Схема усилителя на TDA8561Q для нагрузки 2 Ом
Уравнивающие резисторы R3 – R6 служат для более равномерного распределения токов через выходные транзисторы микросхемы. Если их не установить, то ток покоя сильно увеличится вплоть до нескольких ампер. Величина зависит от конкретного экземпляра микросхемы. При значениях 0,27 … 0,33 Ом, ток покоя будет в районе 100 … 200 мА.
Величина входного конденсатора C1 выбрана таким образом, чтобы нижняя граница частотного диапазона находилась в пределах 18 – 20 Гц, что позволяет убрать ненужные частоты при работе сабвуфера с фазоинвертором (ФИ). То есть С1 совместно с входным сопротивлением микросхемы образует простейший фильтр-сабсоник. При работе усилителя с сабвуфером без ФИ, номинал С1 следует увеличить до 1 … 2,2 мкФ.
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | +6 … +17 В |
| Ток покоя | 100 … 200 мА |
| Номинальная мощность (THD = 0.5% Vp = 17V) | 45 Вт @ 2 Ом |
| Максимальная мощность (THD = 10%, Vp = 17V) | 60 Вт @ 2 Ом |
| Коэффициент нелинейных искажений | 0.1 % |
| Входное сопротивление | 12.5 кОм |
| Коэффициент усиления | 26 дБ (20 раз) |
Прикрепленные файлы
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ
Добавить комментарий
УСИЛИТЕЛЬ НА МИКРОСХЕМЕ TDA7377
Всем привет! Что может быть красивее, чем звучание качественной акустической системы? Конечно еще одна похожая, но мобильная, такая которую можно взять с собой на футбольный мач во дворе, на природу или еще куда-то. Кстати, забыл сказать о еще одном важном критерии — надо чтобы она хорошо лабала, конечно это не проблем с нынешними технологиями и Китай поможет чем сможет. Поэтому мой бральник захотел склепать нечто свое, питание у него будет 15-17 вольт и два динамика по 30 ватт. Моя роль здесь была спаять сам звуковой усилитель, чем я и занялся.
Схема
Думал взять что-то с TDA2050, но нужно двух полярное питания микросхемы, которого не было, я даже заглядывался на STK, но здесь вылезла неплохая TDA7377, просмотрев характеристики остался доволен.
Все подходило — вот это повезло, и здесь я стоял на распутье: спаять все навесом или попробовать новый метод изготовления плат, метод правда не такой уж новый, просто гибридный, плату делаю методом ЛУТ, а паяльную маску наносим как мы все и привыкли.
Результатом я доволен, и не устоял перед соблазном хотел попробовать свои силы даже не попрактиковаться просто руки чесались к новому, как у ребенка которая тянет руки к новой игрушки так и я.
Как уже упоминал, схему можно собрать и навесным монтажём, тогда вам понадобится также и распиновка микросхемы. По ссылке есть и архив с печатной платой.
И, наконец, хочу подвести итоги моей работы: сделал действительно добротный усилитель, помог брату и конечно как я мог забыть об использовании паяльной маски. Звук, который выдает микросхема, чистый, а главное, как и надо — лабает хорошо.
Забыл сказать — это еще не все, внизу представлено видео с работой усилителя.
Видео
Питание у меня 12 вольт от компьютерного БП и колонка, которая подключена на один канал, судя по звуку 30 ватт на канал она не выдает, но 20 есть точно. Думаю это из-за заниженного напряжение 12 вольт — это же не 17-18 вольт, как рекомендуется. Усилитель паял Kalyan.Super.Bos
Форум по УНЧ
Обсудить статью УСИЛИТЕЛЬ НА МИКРОСХЕМЕ TDA7377
