Два варианта УНЧ мощностью более 200 Вт

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на микросхемах

Опубликовано: 19.03.2017 13:50

Просмотров: 4206

И.А. Короткое, Киевская обл. PA 6'2004
Первый рассматриваемый вариант усилителя предусматривает использование широко применяемой сейчас ИМС TDA7294. Микросхема неоднократно описывалась на страницах различных журналов в варианте усилителя мощности на 100 Вт [1]. Применение же двух таких микросхем в мостовом включении позволит собрать усилитель мощности со следующими параметрами:

Номинальная выходная мощность..............180 Вт
Максимальная выходная мощность.............200 Вт
Сопротивление нагрузки......................8 Ом
Диапазон воспроизводимых частот.........0,02...20 кГц
Коэффициент гармоник, не более................0,1%
Коэффициент шума . .'.......................-90 дБ
Входное напряжение.......................800 мВ
Принципиальная схема этого усилителя показана на рис.1. Усилитель запитан от источника питания ±30 В. При использовании нагрузки сопротивлением 8 Ом это напряжение желательно не превышать, так как надежность усилителя при увеличении питающего напряжения уменьшается. Это связано с перегревом микросхем при работе на большой мощности. При использовании нагрузки с большим сопротивлением напряжение питания можно увеличить до ±35 В. Усилитель имеет вход
St-by/mute, позволяющий устранить щелчок при включении усилителя и управлять включением-выключением усилителя. Если необходимости в дополнительном управлении нет, этот вход соединяют с шиной питания +30 В, Резисторами R6, R9 можно регулировать коэффициент усиления усилителя, при этом сопротивления этих резисторов должны быть одинаковыми. Цепи L1, R10 и L2, R11 улучшают согласование усилителя с нагрузкой, а С11, R12 и С12, R13 устраняют самовозбуждение усилителя на высоких частотах, так как ИМС TDA7294 склонны к самовозбуждению.
В усилителе можно использовать резисторы типа МЛТ-0,25 (кроме R10-R13), конденсаторы любого типа на напряжение не менее 40 В. Дроссели LI, L2 имеют 15-20 витков провода диаметром 1 мм и наматываются в один слой на оправке диаметром 8...10 мм.
Усилитель (рис.1) очень прост, имеет малое количество деталей и в ряде случаев двухканального варианта такого усилителя оказывается вполне достаточно для озвучивания среднего зала, однако он не позволяет перешагнуть порог мощности в 200 Вт на один канал.
Второй вариант усилителя основан на использовании гибридной микросхемы STK4231-II(V) (изготовитель фирма Sanyo).
 
 
 
 
Ука-зонная микросхема двухканальная, поэтому для мостового варианта усилителя нужен только один экземпляр ИМС. Для сборки усилителя на STK4231 понадобится немного больше деталей, чем для усилителя на TDA7294. Однако второй вариант имеет ряд преимуществ и, самое главное, позволяет получить значительно большую выходную мощность. Кроме того, микросхему значительно проще крепить на радиатор, так как у STK4231 подложка не соединена с элементами ИМС и ее можно непосредственно соединять с корпусом усилителя (у TDA7294 с подложкой соединен минус источника питания). Этот факт часто может иметь решающее значение, так как изолировать радиатор от корпуса порой оказывается сложно.
Принципиальная схема усилителя мощности на STK4231-II показана на рис.2. Параметры усилителя:
Номинальная выходная мощность.....................................250 Вт
Максимальная выходная мощность...................................320 Вт
Сопротивление нагрузки.....................................................5,3 Ом
Диапазон воспроизводимых частот.......................0,02...20 кГц
Коэффициент гармоник, не более.........................................0,4%
Входное напряжение.............................................................500 мВ
Усилитель питается от нестабилизированного источника напряжением ±45...±55 В. Входной сигнал на одну часть микросхемы DA2 поступает непосредственно (на вывод 3), а на вторую часть (вывод 20) - через инвертирующий буферный усилитель на операционном усилителе (ОУ) DA1. ОУ питается от стабилизаторов напряжения ±15 В, выполненных на микросхемах DA3, DA4. От этих же стабилизаторов при необходимости можно питать и предварительный усилитель. Коэффициент усиления усилителя мощности можно изменять, изменяя сопротивления резисторов обратной связи R6 и R11. Их сопротивление в обоих плечах усилителя должно быть одинаковым.
На транзисторах VT1-VT4 выполнена защита по току, предотвращающая выход ИМС из строя в случае перегрузки. При увеличении тока через один из резисторов R18, R28, падение напряжения на нем увеличивается, что приводит к открытию соответствующего транзистора VT1 или VT2. Это, в свою очередь, вызывает срабатывание аналога тиристора на транзисторах VT3, VT4, и микросхема блокируется. Для отключения защиты необходимо выключить и снова включить усилитель. Если в защите нет необходимости, то можно не впаивать в схему транзисторы VT1-VT4 и относящиеся к ним элементы. На работу усилителя это не повлияет. С усилителем при необходимости можно использовать и другие варианты защиты с учетом того, что усилитель блокируется при замыкании на общий провод точки соединения резисторов R25, R31.
Усилитель имеет устройство, предотвращающее щелчки при включении и выключении питания. Для этого на вывод 8 ИМС DA2 поступает постоянное напряжение, подающееся через диод VD2 и корректирующие цепи с обмотки питающего трансформатора.
Усилитель испытывался с нагрузкой сопротивлением 5,3 Ом. Вполне допустимо также использовать нагрузку сопротивлением 8 Ом.
Для второго варианта усилителя разработана односторонняя печатная плата, показанная на рис.3. В схеме можно использовать резисторы R16-R18, R28-R30 типа С5-16-5 Вт, R22, R31, R38, R39 - типа МЛТ-1 Вт, остальные - МЛТ-0,5. Электролитические конденсаторы типа К50-35 или другие подобные, лучше импортные, на напряжение 63 В. Неэлектролитические конденсаторы могут быть любыми, подходящими по размеру. ОУ DA1 можно заменить К140УД7, КР140УД17, TL071 и др. В качестве VT1, VT2 можно использовать транзисторы 2SA1207, КТ814Г;~в качестве VT3 - 2SC2911, КТ815Г, а VT4 - 2SA1209, КТ814Г. Дроссели LI, L2 наматывают проводом диаметром 1 мм поверх резисторов R17, R29 виток к витку в один слой по длине резистора.
Микросхема STK4231 имеет два варианта исполнения: с индексами II и V. Включение STK4231-V незначительно отличается от STK4231-II. В ИМС STK423HI выводы 1, 2, 21 и 22
не используются, а в STK4231-V к ним подсоединены элементы так, как показано на рис.4. Все остальные выводы включены аналогично STK423MI. STK4231V имеет улучшенный параметр коэффициента гармоник (0,08%). Все остальные параметры аналогичны STK4231-II. Два описанных выше варианта усилителей можно питать как от трансформаторных источников питания, так и от более современных, импульсных. Мощность источника питания необходимо выбирать на 20...30% большей от мощности самого усилителя. Для питания двухканального варианта любого из представленных усилителей подойдет источник питания, описанный
 
в [2]. Необходимо только изменить количестве БИТКОВ выходного трансформатора таким образом, чтобы получить на выходе нужное напряжение питания. Следует также обратить внимание на опечатку в данной статье: вывод 12 DD3.2 (см. схему в статье) должен подсоединяться к выводу 3 DD3.1, а не так, как указано в оригинале.
При использовании импульсного источника питания в схеме рис.2 необходимо заменить диод VD2 на КД212, а емкость конденсатора С14 уменьшить до 1 нФ.
При сборке описанных усилителей особое внимание следует уделить креплению микросхем < радиатору. Применение слюдяных прокладок при таких мощностях усилителя недопустимо. Желательно использовать принудительное охлаждение с помощью вентилятора. Радиатор можно установить игольчатый, в крайнем случае ребристый, заменяющий заднюю или боковую стенку корпуса усилителя. Микросхемы допускают нагрев до 70°С при нормальной работе, правда, эту температуру желательно не превышать. Очень хорошо было бы крепить ИМС с помощью теплопроводной пасты к медной пластине толщиной 3...5 мм, а затем уже caму пластину - к радиатору. Размеры пластины должны в 2-4 раза превышать размеры используемой микросхемы. При этом эффективность отдачи тепла будет максимальной. Следует обосг/ть внимание на крепление к радиатору микросхемы TDA7294, так как ее подложка соединена с отрицательным полюсом источника питания, поэтому необходимо изолировать от корпуса усилителя весь радиатор.
Особенность описанных усилителей в том, что при правильной сборке и заведомо исправных деталях они не требуют никакой настройки. При питании предварительного усилителя от стабилизаторов DA3, DA4 (рис.2) необходимо только подобрать резисторы R38, R39 таким образом, чтобы напряжение на входе DA3, DA4 находилось в пределах 20...30 В.
Литература
1.   Коротков И.А. Усилитель мощности на микросхеме TDA7294 и возможности его применения//Радюаматор. -2003.-№1.-С6-9.
2.   Калганов А.  Импульсный  блок  питания  мощного УМЗЧ//Радио. - 2000. - №2. - С.36-38.