Wzmacniacz mocy z TDA2030...2051.pdf

2141

Wzmacniacz

mocy z TDA2030...2051

Do czego to służy?

przeznaczone do sprzętu stacjonarnego.

Układ TDA2020 (i jego czeski odpowied−

nik MDA2020, łatwiej dostępny w kraju)

stanowiły przed laty rewelację. Oferowa−

na moc wyjściowa (ponad 20W) była nie−

porównanie większa, niż ówczesnych

polskich UL1405, UL1480, UL1481.

Układ TDA2020 był umieszczony w obu−

dowie dwurzędowej, podobnej do obu−

dowy DIP. Była to jego poważna wada −

trudno było znaleźć radiator, do którego

można było w prosty sposób przymoco−

wać płytkę drukowaną z układem.

Wada ta została usunięta w kolejnych

kostkach, obecnych na rynku do dziś.

Układy TDA2030, TDA2040, TDA2050

i TDA2051 umieszczone są w pięcionóż−

kowych obudowach typu TO−220.

Układ aplikacyjny kostek TDA2030...

2051 jest praktycznie taki sam. Pokazany

on jest na rysunku 1

Czytelnicy EdW słusznie upominają

się o opisy wzmacniaczy mocy. W naj−

bliższych numerach pisma zaprezento−

wane zostanie kilka wzmacniaczy o mo−

cach do 100W. W poniższym artykule

opisano stereofoniczny wzmacniacz

o mocy 2x(18...30)W.

Układy scalone rodziny TDA20XX fir−

my SGS−Thomson są wzmacniaczami

mocy przeznaczonymi do sprzętu audio.

Przed wielu laty pojawiły się kostki

TDA2003 przeznaczone do sprzętu sa−

mochodowego, oraz kostki TDA2020

rysunku 1. Przy stosowaniu

kostek 20030 należy dodać dwie diody

1N4001, dołączone linią przerywaną.

W pozostałych kostkach diody te nie są

potrzebne.

Jak widać, są to wzmacniacze zasila−

ne napięciem symetrycznym. Dzięki te−

mu nie jest potrzebny duży kondensator

między wyjściem a głośnikiem. Napięcia

zasilające są doprowadzone do nóżek

3 (ujemne) i 5 (dodatnie). Obie szyny za−

silające są odsprzęgane kondensatorami

C3...C6. Aby zapewnić małą impedancję

obwodu odsprzęgania także dla wyso−

kich częstotliwości, zastosowano oprócz

zwykłych “elektrolitów”, także konden−

satory stałe o pojemności 100nF.

Rezystancja wejściowa wzmacniacza

wyznaczona jest głównie rezystancją re−

zystora R1 i wynosi około 20k W .

Obwód R4C7 (tzw. obwód Bouchero−

ta) zapobiega samowzbudzeniu na wy−

sokich częstotliwościach. Samowzbu−

dzenie mogłoby wystąpić po dołączeniu

Rys. 1. Podstawowy schemat

aplikacyjny wzmacniacza.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

rysunku 1

nawet pracować przy niewielkim napię−

ciu stałym o polaryzacji przeciwnej niż

zaznaczona na obudowie.

Wzmacniacze wyposażone są w ob−

wody zabezpieczenia przeciwzwarcio−

wego (do masy) oraz termicznego.

Jak to działa?

Schemat ideowy układu wzmacniacza

stereofonicznego pokazany jest na ry−

ry−

sunku 2. Dodano tu obwody zasilania

z diodami D1...D8, bezpiecznikami B1...B4

i dużymi kondensatorami filtrującymi

C11...C18.

Każdy wzmacniacz ma osobny obwód

zasilania, co jest cenne w przypadku

awarii jednego kanału.

Wzmacniacze mocy z reguły zasilane

są napięciem niestabilizowanym − tak

jest i w omawianym układzie.

W roli układów scalonych U1 i U2

można zastosować dowolne spośród

kostek TDA2030, 2040, 2050 lub 2051

(ale nie TDA2052, bo ten ma inny układ

wyprowadzeń).

W zależności od układu, oraz od na−

pięcia zasilającego i rezystancji obciąże−

nia, można uzyskać różną moc (tabela

Rys. 2. Schemat ideowy wzmacniacza stereofonicznego.

tabela

1). Ponieważ cena kostek o większej

mocy rośnie szybko, w większości przy−

padków optymalny będzie wybór taniej

kostki TDA2040 o mocy szczytowej

28W przy zasilaniu ±18V, R L =4 W .

Maksymalna moc wyjściowa zależy

silnie od parametrów użytego transfor−

matora. Najlepsze efekty uzyskuje się

z transformatorami toroidalnymi. W każ−

dym przypadku należy uważać, by nie

przekroczyć dopuszczalnego napięcia za−

silania układów scalonych i kondensato−

rów elektrolitycznych. Przy kostkach

z dopuszczalnym napięciem równym

±25V można tu polecić transformator to−

roidalny 100W 2x17V. Przy mniejszych

wymaganiach można zastosować trans−

formator TS60/12.

Układy TDA2030...2051 mogą być

również zasilane pojedynczym napię−

ciem w układzie z rysunku 3

tabela

głośnika, który jak wiadomo jest elemen−

tem o charakterze indukcyjnym. Jego

oporność (impedancja) wzrasta ze

wzrostem częstotliwości. Dla wysokich

częstotliwości głośnik przedstawia dużą

impedancję, a na dodatek wprowadza

przesunięcie fazowe. Choć w zasadzie

jest to wzmacniacz akustyczny, z natury

jest to układ bardzo szybki i dlatego nie

jest obojętne, jakie obciążenie dołączone

jest do wyjścia wzmacniacza.

Obwód R4C7 obniża impedancję ob−

ciążenia, ale tylko przy najwyższych, po−

nadakustycznych częstotliwościach. Dla

mniejszych częstotliwości, kondensator

stanowi znaczną oporność (reaktancję):

przy częstotliwości 1kHz − 320 W , więc

można traktować, że dla takich częstotli−

wości obwodu R4C7 w układzie po pros−

tu... nie ma. Natomiast na przykład dla

częstotliwości 1000kHz reaktancja kon−

densatora wynosi około 0,32 W . Wtedy

wyjście wzmacniacza jest obciążone re−

zystancją R4 (2,2 W ). Jeśli w układzie

chciałyby pojawić się drgania w tym za−

kresie częstotliwości (samowzbudze−

nie), dzięki temu rezystorowi drgania nie

powstaną.

Stosunek rezystorów R3 / R2 wyzna−

cza wartość wzmocnienia (około 33 ra−

zy). Kondensator C2 w zasadzie nie jest

konieczny, ale przy jego braku niepo−

trzebnie wzmacniane będzie tak zwane

napięcie niezrównoważenia. Dlatego le−

piej go pozostawić w układzie. Sam

przed laty często zastanawiałem się, dla−

czego w katalogu firmowym proponuje

się tu kondensator elektrolityczny

o kiepskich parametrach. Kondensator

ten pracuje przecież przy praktycznie ze−

rowym napięciu (występuje na nim co

najwyżej napięcie stałe o wartości do kil−

kudziesięciu miliwoltów). Właśnie dlate−

go, że pracuje przy niemal zerowym na−

pięciu, może to być zwykły kondensator

elektrolityczny, który jak wiadomo, może

rysunku 3.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy wzmacniacza

pokazany jest na rysunku 4

rysunku 3

Tabela 1.

rysunku 4.

Maksymalne

Maksymalny

Moc

napięcie

prąd

wyjściowa przy

zasilające

wyjściowy

Uzas

R L

TDA2030

±18V

3,5A

14W

±14V

4 W

TDA2030A

±22V

3,5A

18W

±16V

4 W

16W

±19V

8 W

TDA2040

±20V

22W

±16V

4 W

12W

±16V

8 W

TDA2050

±25V

28W

±18V

4 W

25W

±22V

8 W

Rys. 3. Układ aplikacyjny wzmacnia−

cza zasilanego napięciem pojedyn−

czym.

TDA2051

±25V

30W

±18V

4 W

25W

±22V

8 W

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

sunku 2

rysunku 4

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

W pierwszej kolejności należy wyko−

nać na płytce trzy zwory “w okolicach”

układu U2. Następnie trzeba wlutować

elementy, poczynając od najniższych,

czyli rezystorów, kończąc na układach

scalonych. W przy−

padku stosowania

kostki TDA20030

trzeba jeszcze od

strony druku przy−

lutować dwie diody

pokazane na rysun−

ku 1.

Model pokazany

na fotografii nie ma

radiatora. Wypró−

bowano jego dzia−

łanie z różnymi ty−

pami radiatorów. Okazuje się, że przy

mocach wyjściowych do 20...30W, jeśli

wzmacniacz nie będzie przez cały czas

pracy wysterowany “do oporu”, nie jest

potrzebny jakiś szczególnie duży radia−

tor. Dla jednej kostki całkowicie wystar−

czy pięciocentymetrowy kawałek tak

zwanej “choinki” o szerokości 75mm.

W wielu wypadkach wystarczy większy

kawałek aluminio−

wej blachy o gru−

bości 3...4mm (o po−

wierzchni kilkuset

cm 2 ). Przy monto−

waniu radiatorów

należy je odizolo−

wać od siebie naw−

zajem, oraz od obu−

dowy. Wkładka ra−

diatorowa układu

scalonego jest bo−

wiem połączona

z minusem zasilania, a metalowa obudo−

wa wzmacniacza jest zazwyczaj połączo−

na z masą (punkt O).

Układ nie wymaga uruchomiania i od

razu powinien pracować poprawnie.

Przy pierwszym włączeniu warto jednak

zastosować środki ostrożności: albo

stopniowo zwiększać napięcie podawa−

ne z zasilacza laboratoryjnego o niewiel−

kiej wydajności (100...200mA), albo za−

stosować zabezpieczające stanowisko

uruchomieniowe z żarówką, opisane

w EdW 8/96.

Prąd spoczynkowy jednego wzmac−

niacza nie powinien być większy niż

100mA.

Jeśli prąd spoczynkowy nie jest więk−

szy, można dołączyć głośniki, źródło syg−

nału i dokonać odsłuchu.

Posiadacze generatora i oscyloskopu

zechcą sprawdzić parametry, choćby

według wskazówek podanych w tym

wydaniu EdW w artykule “Generator

funkcji w praktyce”.

Rezystory

R1, R2, R5, R6: 22k W

R3, R4: 680 W

R7, R8: 2,2 W

Kondensatory

C1, C2, C7, C8: 470nF

C3, C4, C5, C6,: 100nF

ceramiczny

C9, C10: 22µF/16V

C11−C18: 2200µF/25V (8 szt.) lub

4700µF/25V (4 szt.)

Półprzewodniki

Wkładka radiatorowa układów

scalonych jest połączona

z końcówką 3 (minus

zasilania). Z tego względu

radiatory muszą być

odizolowane od siebie

nawzajem, oraz od metalowej

obudowy, która z zasady

połączona jest z masą.

Półprzewodniki

D1−D8: 1N4001...4007

U1, U2: TDA2040 lub TDA2050

Różne

B1...B4: 2A

gniazda bezpiecznikowe do druku

4 kpl.

Piotr Górecki

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2141.

Rys. 4. Płytka drukowana wzmacniacza.

jako "kit szkolny" AVT−2141.

Cd. ze str. 59

ilości C 2 H 5 OH do swojego organizmu,

chuchnął na czujnik, który zareagował

zgodnie z przewidywaniami − włączając

alarm. I teraz uwaga: pomyślcie tylko

starsi i żonaci Czytelnicy, jaką straszliwą

bronią może być niewinny z pozoru czuj−

nik ulatniania się gazu w rękach waszych

Małżonek! Nie pozwólmy więc na zasto−

sowania naszego układu jako “czujnika

męża wracającego w stanie wskazują−

cym...”!

I jeszcze jedna wiadomość z ostatniej

chwili: doświadczalnie stwierdzono, że

układ reaguje także na obecność dymu

w powietrzu. Nie zostały jeszcze prze−

prowadzone żadne dokładne badania la−

boratoryjne, ale wszystko wskazuje że

czujnik AF−50 można będzie w przyszłoś−

ci wykorzystać do budowy prostego, nie

wymagającego stosowania czujników

izotopowych, układu ostrzegającego

o powstaniu pożaru. Wygląda to obiecu−

jąco, prawda? A autor już myślał, że so−

bie w najbliższym czasie trochę odpocz−

nie...

Jeszcze jedna uwaga: regulację ukła−

du można, ze względu na “starzenie się”

rezystorów i długotrwałą stabilizację

grzałki w sensorze, powtórzyć po kilku

tygodniach od jego zmontowania.

Pora teraz na obiecaną informację

“tylko dla dorosłych”! Otóż nasz czujnik

reaguje także na... obecność par alkoho−

lu etylowego w powietrzu. Autor w po−

rywie poświęcenia dla sprawy rozwoju

techniki dokonał stosownego testu labo−

ratoryjnego. Po przezwyciężeniu wro−

dzonego wstrętu i wprowadzeniu z nara−

żeniem zdrowia i życia pewnej (znacznej)

Zbigniew Raabe

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2212.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Różne

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2141.

Zbigniew Raabe

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2212.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: