Компактный усилитель мощности на TDA1517

Рейтинг: 0 / 5

Подробности: Категория: УМЗЧ на микросхемах; Опубликовано: 19.03.2017 14:26; Просмотров: 4201

Понравилась статья - поделись с друзьями

Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.
Этот стереоусилитель, собранный в малогабаритном корпусе от старого импортного радиоприемника, имеет относительно большую для своего размера и веса выходную мощность, высокое качество звучания, встроенную контрольную динамическую головку с крупным диффузором, повышенную эксплуатационную надежность.
Если вас не удовлетворяет качество звучания или выходная мощность активной компьютерной акустики, усилителя мощности стационарного телевизора, или вы желаете изготовить несложный внешний двухканальный УМЗЧ для портативных устройств, то можете собрать относительно несложный усилитель, оснащенный дополнительными сервисными функциями.

Функционально усилитель звуковой частоты состоит из предварительного нормирующего усилителя (собранного на интегральном двухканальном операционном усилителе типа LM358P) и линейного двухтактного усилителя мощности ЗЧ, собранного на интегральном УМЗЧ типа TDA1517, функциональная схема которого показана на рис. 1.

Микросхема TDA1517 имеет коэффициент нелинейных искажений не более 0,1% при выходной мощности 1 Вт или не более 0,5% при выходной мощности 5 Вт.
Усилитель был изготовлен по принципу «нулевых расходов» - на его создание специально не было потрачено ни одной копейки, все детали использованы из отслужившей свой срок техники, чем и объясняется выбор всех комплектующих для конструкции.
Усилитель мощности
Принципиальная схема усилителя мощности показана на рис.2.

Напряжение звуковой частоты от источника стереосигнала поступает на регулятор громкости - сдвоенный переменный резистор R8 - через защитные резисторы R1, R2. Конденсаторы С1, С2 предотвращают проникновение на вход усилителя радиочастот, например, от мощной радиостанции или мобильного телефонного аппарата. С движков переменного резистора звуковые электрические сигналы поступают на неинвертирующие входы сдвоенного операционного усилителя DA1. Коэффициент усиления DA1.1 и DA1.2 зависит от соотношения сопротивлений резисторов ООС R11/R9 и R15/R14. Делитель напряжения питания на резисторах R16 и R12 создает «среднюю точку» для питания ОУ DA1. Резистор R24 и конденсаторы С23, С24 - фильтр питания DA1.
С выходов DA1 электрические сигналы 34 через защитные резисторы R3, R4 и разделительные конденсаторы СЗ, С4 поступают на регулятор стерео-баланса - переменный резистор R5. Наличие разделительных конденсаторов СЗ, С4 предотвращает протекание постоянной составляющей через переменный резистор, что положительно сказывается на минимизации собственных шумов усилителя. Напряжение 34 с движков переменного резистора R5 через разделительные конденсаторы С5, С6 поступает на DA1 - сдвоенный интегральный УМЗЧ типа TDA1517, работающий в двухтактном двухканальном режиме с однополярным питанием. Усиленные сигналы УМЗЧ с выходов DA2 (выводы 4, 6) через разделительные конденсаторы С19-С22, дроссели L1, L2 и замкнутые контакты выключателя SA2 поступают на гнезда XS3, XS4, предназначенные для подключения акустических систем. При замкнутых контактах выключателя SA1 работает контрольная динамическая головка, резистор R23 ограничивает поступающую на нее электрическую мощность. К гнезду XS2 можно подключить головные стереотелефоны, резисторы R19-R21 ограничивают поступающую на них мощность, а также предотвращают появление щелчка при подключении акустических систем к работающему усилителю. Резисторы R17, R18 и конденсаторы С16, С17 предотвращают самовозбуждение УМЗЧ на ультразвуковых частотах.
Конденсаторы С11, С12, С15, С25 - блокировочные по цепи питания УМЗЧ. Наличие двух последовательно включенных керамических конденсаторов С11, С12 увеличивает их пробивное напряжение. Диод VD1 защищает усилитель от повреждения при переполюсовке напряжения питания, в этом случае сработает полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU1.
Для получения наибольшей выходной мощности при неискаженном выходном сигнале, напряжение питания УМЗЧ желательно выбрать в интервале 17... 18 В. При напряжении питания более 18,5 В работа микросхемы DA2 блокируется встроенными в нее защитными средствами. Максимальная выходная мощность для микросхемы TDA1517 может достигать 6 Вт в каждом канале.
Система охлаждения
Поскольку в компактном корпусе для микросхемы TDA1517 не удалось разместить теплоотвод достаточных размеров, для ее охлаждения используется компактный теплоотвод, на который установлен вентилятор. Чтобы вентилятор включался только при необходимости в принудительном охлаждении, питание на него подается через термореле, собранное по схеме рис.3.

Когда температура теплоотвода для DA2 меньше 45°С, сопротивление терморезистора с отрицательным ТКС R27 велико, транзистор VT3 закрыт, транзистор VT4 открыт, в результате чего стабилитрон VD4 зашунтирован, выходное напряжение параметрического стабилизатора близко к нулю, вентилятор М1 выключен. При нагревании теплоотвода сопротивление терморезистора уменьшается, в какой-то момент транзистор VT3 открывается, VT4 закрывается, в результате чего на выходе стабилизатора появится напряжение, заданное рабочим напряжением стабилитрона VD4. Транзисторы VT3, VT4 включены по схеме триггера Шмитта, резистор R35 создает небольшой гистерезис между температурами включения и выключения вентилятора. Термодатчик питается стабильным напряжением около 6,2 В, заданным стабилитроном VD2. Дроссель L3 предотвращает проникновение помех от работающего вентилятора в цепь питания усилителя. При работе усилителя на максимальной громкости вентилятор включается примерно на 1 мин, после чего следует пауза около 3 мин. Порог включения вентилятора задают подстроечным резистором R30.
На интегральной микросхеме DA3 реализован линейный стабилизатор выходного напряжения 5...5,2 В постоянного тока, которое может использоваться для питания различных устройств, подключенных к усилителю, например, flash-плеера. Резистор R25 уменьшает рассеиваемую микросхемой DA3 мощность. Светодиод HL1 служит индикатором наличия питания усилителя. Диод VD3 защищает DA3 от повреждения обратным напряжением. Выходное напряжение стабилизатора поступает на гнездо XS1 типа СГ-7, контакт 6, аналогично тому, как это сделано в [1].
Конструкция и детали
Модуль усилителя смонтирован на плате размерами 97x68 мм (рис.4),

на которой размещено большинство деталей, показанных на рис.2. Термореле смонтировано на плате размерами 52x18 мм (рис.5).

Стабилизатор напряжения смонтирован на плате размерами 42x20 мм. Общий вид на монтаж и компоновку узлов показан на рис.6.

Постоянные резисторы типов С1 -4, С1 -14, С2-23, МЛТ, ОМЛТ, РПМ, С2-10-2. Переменные резисторы импортные малогабаритные со щелчком посередине. Можно применить отечественные сдвоенные СПЗ-33-23. Металлические экраны переменных резисторов соединяют с сигнальным общим проводом. Резисторы R6, R7 смонтированы на выводах и корпусе переменного резистора R5. Резисторы R19-R22 смонтированы на выводах гнезда XS2 для подключения наушников. Резисторы R23 и R25 приклеены выводами к корпусу полистиролом. Терморезистор R27 типа ММТ-1 вклеивают между ребер теплоотвода клеем БФ через бумажную прокладку. Сам терморезистор также приклеивают клеем к бумажной прокладке.
Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-68, К53-19, К50-24. Неполярные конденсаторы С1, С2, С11, С12, С14, С24, С28, СЗО - керамические К10-17, К10-50 или SMD для поверхностного монтажа. Остальные неполярные конденсаторы -пленочные К73-9, К73-17 или малогабаритные импортные. Конденсаторы С11, С12 припаивают непосредственно к выводам питания DA2. Конденсаторы С24, С28 припаивают непосредственно к соответствующим выводам микросхем DA1, DA3. Пленочные конденсаторы С21, С22 припаивают к выводам оксидных конденсаторов С19 и С20. Эти оксидные конденсаторы и конденсатор С25 приклеены к корпусу устройства разведенным в дихлорэтане или ацетоне полистиролом. Конденсаторы С1, С2 и резисторы R1, R2 смонтированы на выводах переменного резистора R8.
Диод КД226А можно заменить любым из серий КД226, КД202, 1 N5400-1 N5408. Вместо диода MUR120 подойдет любой из этой серии или любой из серий КД105, КД209, КД243, 1 N4001-1 N4007. Вместо стабилитрона BZV55C-6V2 подойдет 1N4735A, 1N4736A, BZV55C-6V8, TZMC-6V2. Вместо стабилитрона BZV55C-12 можно установить 1N4742A, 1N4743A, BZV55C-12, BZV55C-13, TZMC-12. Светодиод можно установить любого типа непрерывного свечения без встроенного резистора, желательно применить светодиод с повышенной светоотдачей.
Транзистор КТ837Д можно заменить любым из серий КТ837, КТ835, КТ818. Вместо транзисторов КТ3102Г подойдут любые из серий КТ3102, КТ645, КТ6111, SS9014, 2SC1008.
Вместо сдвоенного операционного усилителя LM358P можно применить любой из LM358, LM158, LM258, МС1458, МС1558, TL072, желательно в корпусе DIP-8 для удобства монтажа. Можно также применить любой другой сдвоенный ОУ общего применения, допускающий однополярное напряжение питания более 18 В, например, К157УД2, К157УДЗ, UPC358HA в соответствующей им схеме включения. Микросхему УМЗЧ типа TDA1517 можно заменить TDA1519. Эти микросхемы выполнены в корпусе с девятью выводами SIL9MPF. Можно также применить микросхему TDA1517Р, выполненную в корпусе HDIP18. Ее выводы с 10 по 18 припаивают к общему проводу и теплоотводу. Микросхему УМЗЧ устанавливают на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности около 100 см2. На теплоотводе установлен штатный вентилятор от системы охлаждения центрального процессора ПК серии 486. Вместо микросхемы CL7805 можно применить любой линейный стабилизатор из серий хх7805, хх78М05, например, L7805CV, NJM78M05FA, UA7805UC, ВА17805Т. Микросхему стабилизатора устанавливают на небольшой теплоотвод. DA3 также можно установить и на теплоотвод для DA2 через изолирующую слюдяную прокладку.
В качестве контрольной динамической головки ВА1 может работать любой широкополосный динамик мощностью от 1 Вт и сопротивлением катушки 8...16 Ом.
Дроссели L1, L2 - 1 виток сложенного вдвое монтажного провода на кольцах из низкочастотного феррита с наружным диаметром 8... 16 мм. Подойдут и ферритовые цилиндры от контуров ПЧ 465 кГц радиовещательных приемников. Дроссель L3 промышленный малогабаритный с сопротивлением обмотки не более 1,5 Ом.
Усилитель был собран в корпусе радиоприемника «Thomson RT 650» (фото в начале статьи). Размеры корпуса без выступающих частей 185х112х 38 мм. Для минимизации фоновых наводок провода, идущие к переменным резисторам, должны быть экранированы. Вывод 5 DA2, соответствующие выводы динамической головки, гнезд для подключения акустических систем и наушников, конденсаторов С16, C17 должны подсоединяться индивидуальными проводниками непосредственно к минусу C15 - «силовая земля». Если стерео-баланс каналов усилителя будет не на среднем щелчке переменного резистора R5, то подправить это можно с помощью подбора номинала резисторов R6, R7. Если чувствительности усилителя окажется недостаточно, то увеличить ее можно, установив резисторы R9, R14 меньшего сопротивления. Термореле настраивают таким образом, чтобы вентилятор включался при температуре теплоотвода около 45°С. Для охлаждения DA1 можно применить охлаждающую систему не только от старых центральных процессоров, но и от недорогих видеокарт или чипсетов материнских плат. К этому усилителю можно подключать активный щуп, собранный по схеме [2]. Источником питания для усилителя может быть блок питания со стабилизированным выходным напряжением 9... 18 В или с нестабилизированным 12... 14 В, способный отдавать в нагрузку ток не менее 1 А. При меньшем напряжении питания максимальная выходная мощность усилителя снижается. Оптимальное напряжение питания для этого усилителя около 17В, так как при напряжении около 18В возможно автоматическое отключение DA2, особенно в прохладном помещении. Ток покоя усилителя при напряжении питания 18 В около 60 мА.
РА №1,2011г.
Литература
1. Бутов А.Л. Миниатюрный звуковой пробник с сетевым питанием // Радиоаматор. - 2009. -№9. - C.2-4.
2. Бутов А.Л. Миниатюрный активный щуп для звукового пробника // Радиоаматор. - 2010. -№6. - C.8-9.
РА1 '2011