Простой УМЗЧ на TDA7293 / TDA7294 с выходной мощностью 100 Вт

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на микросхемах

Опубликовано: 07.07.2018 10:27

Просмотров: 8594

Андрей Григорович, г. Тверь
УМЗЧ является одним из основных компонентов любого аудио комплекса. При этом выбор схемы и изготовление хорошего УМЗЧ - это достаточно сложный процесс. Только высококачественный УМЗЧ обеспечит детализацию музыкальных инструментов, отчетливое звучание средних и высоких частот и мягкость баса. Проще всего, изготовить достаточно качественный УМЗЧ на основе специализированных ИМС УМЗЧ.

Исходные требования
Итак, УМЗЧ должен отвечать следующим требованиям:
1. Полоса рабочих частот 20 Гц...20 кГц.
2. Мощность на нагрузке 4 Ом не менее 100 Вт.
3. Низкое выходное сопротивление.
4. Напряжение питания ±35...40 В.
5. Низкий уровень шумов.
6. Небольшие габариты.
7. Простота изготовления.
8. Невысокая себестоимость.
Как видим, это довольно непростое сочетание требований. Рассмотрим, как можно их реализовать при использовании в УМЗЧ ИМС TDA7293 / TDA7294.
За время увлечения радиолюбительством автору пришлось опробовать различные схемы УМЗЧ:
• на электронных лампах;
• на транзисторах (их было много опубликовано в книгах и в журналах «Радио» и «Радиоаматор»);
• на различных ИМС.
Что касается УМЗЧ на ИМС TDA7293 / TDA7294, то о нём и в журналах и в Интернете написано очень много. Мнения здесь весьма противоречивые - кто-то хвалит такой УМЗЧ, кто-то, напротив, ругает. Схема УМЗЧ на ИМС TDA7293 / TDA7294 приведена на рис.1.
Важно отметить, что микросхема TDA7293, по сути, практически такая же, как и TDA7294. Но не совсем. TDA7293 сделана несколько по-другому и, на первый взгляд, TDA7294 - это её упрощенная версия. Исходя из даташит, некоторые параметры TDA7293 несколько лучше, чем у TDA7294. Например, чуть выше напряжения питания. Для TDA7293 максимальное напряжение питания при нагрузке 4 Ом - 29 В, при нагрузке 8 Ом - 37 В.
Кроме того, TDA7293 имеет несколько другую внутреннюю структуру - в нее добавлены блоки, отсутствующие в TDA7294. При этом сохранена полная совместимость по выводам с микросхемой TDA7294, что обеспечивает их взаимозаменяемость. Важно, что вместо TDA7294 всегда и везде можно применять TDA7293, а вот вместо TDA7293 можно применять TDA7294 только там, где не используются ее отличительные особенности. А именно:
1. Отключение звука при превышении температуры без отключения ИМС (переход в режим Mute).
2. Имеется вывод Clip Detector, сигнализирующий об ограничении выходного сигнала.
3. Буферный усилитель для вольтодобавки. Недостаток TDA7294 в том, что напряжение для подпитки микросхемы берется прямо с выхода УМЗЧ. Т.е. к её выходу, кроме нагрузки, подключается еще дополнительный весьма нелинейный потребитель, отбирающий выходной ток. Конечно, этот ток имеет не очень большую величину, но если требуется получать КНИ около 0.005%, то этот ток должен составлять не более 0.001% от выходного, однако это не так.
В TDA7293 между выходом усилителя и цепью вольтодобавки включен буферный усилитель. При этом ток, отбираемый от выхода УМЗЧ, снижается во много раз, резко снижается влияние цепи вольтодобавки на качество звучания (т.е. происходит как бы разделение функций - для нагрузки один усилитель, для вольтодобавки - другой).
4.Цепи для «параллельного» включения двух (или больше) микросхем. Для увеличения выходного тока, микросхемы можно соединить «параллельно». Причем если использовать обычное настоящее параллельное соединение, то ничего хорошего не получится. Из-за того, что экземпляры ИМС немного отличаются друг от друга, они и работать будут по-разному. Неизбежные при этом фазовые сдвиги и небольшая разница в напряжениях на выводах ИМС ухудшат и звучание, и режим работы ИМС. Поэтому правильно не говорить о «параллельной работе». По-английски такая работа двух ИМС называется «master-slave», т.е. «ведущий-ведомый». Одна из ИМС при этом работает как обычно (ведущая), а у второй (ведомой) отключаются почти все ее внутренние узлы, за исключением мощного выходного каскада. Сам выходной каскад подключается параллельно выходному каскаду ведущей ИМС. Т.е. упрощенно можно считать, что просто параллельно включаются выходные транзисторы, которые используются из второй ИМС. Через каждую микросхему при этом будет протекать половина выходного тока. В итоге, выходная мощность может быть в 2 раза больше, чем у одной ИМС.
В целом схема УМЗЧ на TDA7293 отличается от схемы на TDA7294 только тем, что конденсаторы С8 и С9 подключены не к выходу (вывод 14), а к специальному выводу 12 BootLoad, который у TDA7294 не используется.
Основные характеристики УМЗЧ на ИМС TDA7293 / TDA7294 приведены в таблице.

Номинал входного конденсатора рассчитывается по формуле:
С2[мкФ] = 5 / Fmin[Гц]
Печатная плата двух-канального УМЗЧ на TDA7293 / TDA7294 приведена на рис.2, внешний вид собранного УМЗЧ-на рис.3.


Замечу, что собрав несколько вариантов УМЗЧ на ИМС TDA7293 / TDA7294 по схемам подобным приведенной на рис.1 с некоторыми модификациями и с разной разводкой печатных плат, я сделал для себя некоторые выводы. Обе ИМС действительно неплохие, хотя многое зависит от удачной разводки печатной платы (в особенности линий земли), хорошего источника питания (с малыми пульсациями и низким выходным сопротивлением, а желательно стабилизированного) и качества элементов обвязки.
Что радует - так это действительно высокая выходная мощность, как для однокристального интегрального УМЗЧ. Но надо обязательно позаботиться об эффективном охлаждении ИМС, т.к. греется она очень сильно.
Также хочется отметить низкий уровень шумов в режиме отсутствия входного сигнала.
Теперь о недостатках. Очень не понравилась низкая надежность ИМС TDA7293. Я их покупал в разных точках продажи, и из 7 шт. в настоящий момент в работоспособном состоянии осталось только 2 шт.
2 шт. вышли из строя при первом же включении УМЗЧ. Это или заводской брак или поддельные ИМС, которых в продаже с каждым годом становится всё больше и больше. Еще одна ИМС вышла из строя при 4 или 5 включении УМЗЧ, хотя до этого работала нормально. Ещё одна вышла из строя из-за перегрева при длительной работе на большой мощности. Т.е. встроенная система термозащиты не сработала. Ещё одна отказала из-за работы с перегрузкой.
Что касается качества выходного сигнала УМЗЧ на ИМС TDA7293 / TDA7294, то оно оставляет желать лучшего даже при небольшой выходной мощности. В звучании такого УМЗЧ не слышно «мягкости», смазаны средние частоты. Хорошо слышен неприятный «транзисторный» звук. Т.е. такой УМЗЧ будет хорошо работать в сабвуфере или в УМЗЧ который будет громко «бубнеть» из багажника автомобиля.
Таким образом, однокристальный УМЗЧ не оправдал возлагаемые на него надежды. Собирать УМЗЧ на дискретных транзисторах конечно можно, но это достаточно сложный как в исполнении, так и в настройке вариант. Для радиолюбителя невысокой квалификации лучше подойдет комбинированный вариант -УМЗЧ на комбинации ИМС драйвера и внешних мощных выходных транзисторах.
РА 04'2018