08.10.2023
Схемы монофонических усилителей звука на 20 ватт. Профессиональные усилители мощности. Принципиальная схема усилителя LM1876
Усилитель мощности звука 20W — данный УНЧ создан на базе чипа LM1876, а это уже в свою очередь модификация широко известного сдвоенного усилителя низкой частоты LM1875. Микросхема LM1876 изначально создавалась для динамических излучателей и может свободно выдать мощность 20 Вт на два канала при сопротивлении нагрузки 4 Ом, при этом коэффициент нелинейных искажений составляет всего-навсего 0,09%. Ниже показана принципиальная схема, печатка и спецификация устройства.
Не так давно один из сайтов публиковал схему усилителя мощности реализованного с использованием чипа TDA2003 и способный работать как с наушниками так и озвучивать небольшие по объему помещения. Но судя по многочисленным откликам звучание у него все-таки не то, которое хотелось бы. Поэтому желающим предлагаю повторить более мощный вариант УМЗЧ с использованием микросхемы LM1876. p>
Принципиальная схема усилителя LM1876
Данное устройство получает питающее напряжение от двух полярного блока питания, в состав которого входят тороидальный трансформатор имеющий две обмотки на переменное напряжение 15v с выводом средней точки. После выпрямителя и цепи фильтра, состоящего из двух электролитических конденсаторов емкостью 6800 uF, постоянное напряжение для питания данной микросхемы составляет уже в пределах ±20v. Установленные в цепи диодного моста катушки индуктивности L1 и L2 служат для снижения сетевых помех.
Звуковой сигнал поступает через обычный входной стерео коннектор вмонтированный в печатную плату. Там же установлен балансный потенциометр для регулировки уровня звука. Данный потенциометр еще имеет функцию переключения усилителя в состояние ожидания, при этом потребления тока микросхемой составляет всего 3,8 мА. Акустические системы подключаются к усилителю мощности через разъемы типа «тюльпан», которые также вмонтированы в плату.
Для создания комфортных условий работы аппарата, микросхему, которая сильно греется необходимо установить на радиатор охлаждения с эффективной площадью рассеивания тепла не менее 120 мм2. При выходной мощности усилителя 20 Вт, мощность потребления составит примерно 38 Вт, это если сопротивление нагрузки имеет 4 Ом, а на сопротивлении 8 Ом будет около 20 Вт. Критическая температура для кристалла микросхемы находится в пределах 170C. Исходя из этого, теплоотвод нужно подбирать как можно больше, то есть насколько может позволить размер корпуса. В таком случае будет меньше срабатываний системы защиты чипа при перегреве. Также при креплении чипа к радиатору на его подложку необходимо нанести слой теплопроводной пасты КПТ-8 — это существенно снизит тепловое сопротивление. Немного ниже можно скачать все необходимое для создания усилителя мощности .
Здесь показано фото уже готового УНЧ
Усилитель, предназначенный для использования в профессиональных аудиосистемах, должен отвечать целому ряду специфических требований. В первую очередь это повышенная выходная мощность, которую должен развивать аппарат в течение длительного времени, а также простая и надежная конструкция.
Современные усилители для профессионального использования обычно работают в классе D, который позволяет получить высокую выходную мощность при небольшом нагреве схемы. Также подобные модели могут иметь эффективный импульсный блок питания, способный отдать в нагрузку значительный импульсный ток. Важным показателем качества схемы профессионального усилителя является коэффициент демпфирования нагрузки, так как техника этого класса обычно работает на акустические кабели большой длины. А для лучшей помехозащищенности подобный аппарат должен иметь балансные входные клеммы. Профессиональный усилитель мощности должен быть рассчитан на установку в стандартную рэковую стойку, и, как правило, имеет систему принудительного охлаждения. Профессиональные усилители мощности используются как при озвучивании общественных заведений, так и создании аудиосистем для концертных выступлений. Концертный усилитель имеет как стандартные, так и специализированные разъемы (Speakon, TRS) для подключения акустических систем и источников сигнала и световую индикацию режимов работы хорошо различимую в условиях ограниченно освещенности. Ввиду значительной выходной мощности концертные усилители, как правило, оснащаются схемой «мягкого старта», которая позволяет избежать перегрузки электросети при его включении.
Изготавливаемый с применением микросхемы TDA2003. А теперь попробуем взяться за другую, более мощную микросхему. Этот аудио усилитель на основе LM1876 может выдавать до 20 Вт на канал, на 4 Ом нагрузку и гарантирует менее 0,1% общих гармонических искажений.
Усилитель питается от двухполярного источника тока ±15 В. После диодного моста и сглаживающих конденсаторов получится примерно ±20 В постоянного тока, которое и используется для питания LM1876. Индуктивности L1 и L2 по входной линии БП уменьшают помехи, возникающие от сети.
Аудио вход подключен к плате через обычный 3,5 мм стерео разъем. Стерео потенциометр регулирует амплитуду звукового сигнала. Потенциометр также включает в себя переключатель, который позволяет усилителю перейти в режим ожидания. В этом режиме LM1876 потребляет всего 4 мА. Выходы усилителей на АС подключены к RCA-разъемам на плате.
Эта микросхема в работе производит достаточно большое количество тепла, поэтому радиатор необходим для охлаждения размером от 100 мм.кв. Если выходная мощность усилителя достигает 20 Вт, потребляемая мощность становится около 40 Вт при 4 Ом динамике и 20 Вт при 8 Ом. Максимально допустимая температура кристалла составляет 165°с. поэтому радиатор должен быть выбран большой. К счастью, LM1876 обеспечивает отключение при перегреве. Для уменьшения общего теплового сопротивления, должна быть применена термопаста между микросхемой и радиатором. Что касается рисунков, даташита на м/с и файлов печатной платы, вы можете скачать их .
Полностью собранная схема УНЧ
Два электролитических конденсатора C7 и C8 по 6800uF 50V сглаживают выпрямленное напряжение. Резисторы R7 и R8 подключены между их выводами, для разрядки конденсаторов после отключения питания, во избежание поражения электрическим током. Плюс 20 В обозначен как VCC, а минус обозначен VEE. Светодиод D1 помещен между VCC и VEE линиями, чтобы указать на состояние питания. Шунтирующие конденсаторы 100uF и 100nF подключены к VCC и VEE контактам как можно ближе к микросхеме. Конденсаторы C9 и C10 блокируют постоянное напряжение с микросхемы. Аудио выходы каждого усилителя подключены к RCA разъемам J2 и J3.
Усилители, работающие от 12В постоянного тока, как правило, не имеют большой мощности, а также, они не HiFi класса. Но этот маленький усилитель имеет хорошие характеристики. При питании 14,4В он выдает 20Вт на канал на нагрузке 4 Ом, а коэффициент гармоник при более низких уровнях мощности, как правило, меньше, чем 0,03%.
Это идеальный проект для желающих иметь компактный стерео усилитель, который может работать от батареи 12В. Он может использоваться в автомобилях, для отдыха на природе, дачных домиках или где-либо еще.
Конструкция проста и безопасна для повторения начинающими радиолюбителями, т. к. нет опасности поражения током от сети.
По сравнению с версией на TDA1519A, в этом усилителе, построенном на TDA¬7377, значительно улучшено отношение сигнал-шум, а коэффициент гармонических искажений примерно в 50 раз лучше – при типичных условиях не более 0,03%.
Кроме того, расход энергии усилителя в режиме ожидания низок – не более чем 1 Вт. В результате, если вы не будете выжимать из него максимум, а будете использовать в номинальном режиме, то он не будет разряжать батарею слишком быстро.
И потому, что усилитель имеет схему самозащиты, то он практически “несгораемый”. При перегреве или коротком замыкании, соответственно включится самоограничение или отключение нагрузки.
Основные характеристики TDA7377:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Назначение выводов TDA7377:
| 1 | OUT1 | Выход 1 |
| 2 | OUT2 | Выход 2 |
| 3 | Vcc | “+” питания |
| 4 | IN1 | Вход 1 |
| 5 | IN2 | Вход 2 |
| 6 | SVR | Выход 1 |
| 7 | Stand-By | Вход переключения “Mute/Stand by” |
| 8 | PW-GND | Земля выходных каскадов |
| 9 | S-GND | Сигнальная земля |
| 10 | DIAG | Диагностический выход |
| 11 | IN4 | Вход 4 |
| 12 | IN3 | Вход 3 |
| 13 | Vcc | “+” питания |
| 14 | OUT4 | Выход 4 |
| 15 | OUT3 | Выход 3 |
С 12В питанием, максимальная амплитуда, которую обычный усилитель может генерировать это ± 6В. Это приводит к скудным 4.5Вт на 4 Ом нагрузке или 2,25 Вт на 8Ом, не считая потери в выходных транзисторах. . Даже если питание постоянного тока составляет около 14,4 (максимум, что обычно можно ожидать от автомобильного аккумулятора 12В), то мощность увеличится до 6.48Вт и 3.24Вт для 4 Ом и 8 Ом нагрузок соответственно – что не совсем достаточно для потребителей.
Есть три распространенных решения этой проблемы. Первый – использование DC преобразователя в ключевом режиме для повышения напряжения питания. Однако это значительно увеличивает стоимость и сложность усилителя, хотя это один из способов получить гораздо больше мощности от источника 12В. Но мы хотели, чтобы этот проект оставался простым, что исключает эту технику.
Компоновка деталей:
Есть варианты для повышения мощности усилителя, например применение Н -архитектуры, но с некоторым ухудшением коэффициента гармонических искажений. В этом случае сам усилитель обеспечивает ключевой режим.
Второй способ заключается в снижении сопротивления громкоговорителей. Некоторые автомобильные колонки имеют импеданс 2 Ом, что позволяет в два раза увеличить мощность, при том же напряжении питания. Тем не менее, мы не стали ограничивать применение этого усилителя громкоговорителями в 2 Ома.
Не требует наладки. Он только требует немного времени на сборку и монтирование в корпус при желании.
Технические характеристики усилителя на TDA2005 следующие:
- Напряжение питания (В) - 6-18
- Пиковое значение выходного тока (А) - 3
- Ток в режиме покоя (мА) - 75
- Диапазон воспроизводимых частот (Гц) - 40-20000
- Коэффициент нелинейных искажений (%) - 1
- Сопротивление нагрузки номинальное (Ом) - 3,2
- Сопротивление нагрузки минимальное (Ом) - 2
- Выходная мощность (Вт при напряжении питания 18 В) - 22
- Входная чувствительность (мВ) - 300
- Коэффициент усиления (Дб) - 50
В статье я предложу вам три варианта платы для моно усилителя и один вариант для стерео усилителя.
Данный усилитель превосходно себя зарекомендовал как простой, надёжный и непривередливый. Его чаще всего встраивают в самодельные домашние гитарные кабинеты (т.е. подходит для гитаристов), а так же в автомобильные магнитолы малой мощности (особенно в 90-х годах). Пусть фраза "малой мощности" вас не пугает - коэффициента усиления этой микросхемы хватит, чтобы напугать соседей. Просто 20 Вт для авто сейчас - это действительно ничто, по сравнению с киловаттными усилителями и динамиками, от которых при включении на полную мощность запросто могут лопнуть барабанные перепонки.
Начнём с платы, у которой самая удачная, на мой взгляд, разводка "земли".
Вот схема, плата, расстановка деталей на плате и параметры деталей усилителя на TDA2005 :
Плата простого моно усилителя на TDA2005
Схема расстановки деталей на простом моно усилителе на TDA2005
Список деталей:
Именно вариант с этой платой я встраивал в свою переделку советской колонки S30 в гитарный комбоусилитель.
Плату зеркалить не нужно.
После сборки получилось вот так:
Только на фото очень маленький радиатор. Для усилителя на TDA2005 нужен побольше. Поэтому он был заменён на радиатор большего размера.
Теперь перейдём к остальным вариантам разводки печатной платы.
Второй вариант платы моно усилителя на TDA2005 .
Как припаивать регулятор громкости и сигнальные провода:
Третий вариант платы моно усилителя на TDA2005 .
Выбирайте любой вариант:) Мне больше понравился самый первый.
Теперь к стерео усилителю на TDA2005 .
Плата его чуть больше:
И схема немного другая:
Напомню, что стерео усилитель на TDA2005 развивает мощность вдвое меньшую, чем моно усилитель. Однако, всегда можно собрать две платы моно усилителя и получить стерео. Только питание нужно с тем же вольтажом, но силой тока около 5-6 А.
Осталось показать ещё один вариант схемы моно усилителя, рекомендуемый производителем.
