Усилитель 50 ватт с однополярным питанием. Краткое описание и достоинства
Схема, рассматриваемая в статье, разработана для ознакомительных целей. Это простая схема без ШИМ контроллера, который усложняет ее. При правильной сборке она не нуждается в настройке и заработает сразу. Но простота имеет и минусы: напряжение на выходе не стабилизировано, схема не имеет никаких защит, выходной ток постоянный.
Т.е. этим преобразователем нельзя питать электродвигатели переменного тока и устройства с сетевым трансформатором. Можно подключать паяльник, лампу накаливания и эконом лампу. Но все же использовать такую схему в бытовых целях не стоит.
Донором деталей станет неисправный блок питания компьютера. Разбираем корпус и снимаем плату, открутив 4 винта по углам. Отпаиваем силовой импульсный трансформатор, тороидальный дроссель групповой стабилизации, 2 электролитических конденсатора 330мкФ х 200В (емкость у них в разных моделях БП может отличаться), неполярный конденсатор 1 мкФ. Далее снимаем радиаторы на которых стоят силовые транзисторы, могут понадобиться также прокладки и шайбы из под этих транзисторов.
Кроме этого нужны:
2 резистора номиналом от 270 до 470 Ом и мощностью 2Вт,
2 диода UF5408 или другие ультрафаст (UF) с током не менее 1А и напряжением не менее 400В,
2 стабилитрона на 6.8В, мощностью не менее 1Вт,
2 N-канальных транзистора IRF840 или IRFP460 или IRFP250 или 18N60 (18А, 600В).
Дроссель намотанный на торе имеет несколько обмоток, нам понадобится только силовая обмотка, которая будет ограничителем тока. Остальные можно отмотать или просто перекусить выводы, чтобы не мешали. Если такой дроссель наматывается с нуля, то следует намотать от 7 до 15 витков проводом 1.2-1.5мм.
Сборка будет производиться навесным монтажом, без печатной платы, для максимальной простоты. Рассмотрим силовой трансформатор.С одной стороны находятся 2 вывода, это будет вторичная обмотка. На другой стороне, где так называемая “коса”, несколько выводов. Мы используем 2 вывода слева, к которым будем соединять силовые выводы транзисторов. Также параллельно этой обмотке соединяем конденсатор 1 мкФ.
Устанавливаем транзисторы на теплоотвод. В зависимости от типа корпуса транзисторов (изолированные стоки или нет) могут понадобиться изолирующие прокладки и шайбы под крепежными винтами. Затем сгибаем выводы стоков и припаиваем к двум крайним выводам трансформатора. Припаиваем стабилитроны и резисторы.
Теперь для проверки работоспособности собранной части схемы надо присоединить лампу накаливания к вторичной обмотке и подать на вход напряжение от аккумулятора. Если все собрано верно, то лампочка загорится, но с неполной яркостью.
Это оттого, что выходное напряжение на вторичной обмотке около 100В, нам же нужно 220В. Поэтому добавляем удвоитель напряжения из 2 электролитических конденсаторов и 2 диодов UF5408. Также ставим параллельно шунтирующие резисторы 330кОм.
Теперь лампочка в 60Вт горит с полной яркостью.
На входе схемы рекомендуется поставить предохранитель на 15-20А.
В заключение отмечу, что схема работает в широком диапазоне питающих напряжений, начиная с 6В.
Одна из разработок фирмы «Philips» - микросхема TDA1514A
– может помочь в создании Hi-Fi усилителя даже начинающим радиолюбителям, так как не требует никаких подстроечных элементов и предварительного подбора транзисторов, а ее схема включения лишь немного сложнее, чем обычного операционного усилителя.
Еще раз перечислю достоинства чипа TDA1514:
- приемлемая цена
- высокая мощность, до 50 Ватт!
- низкие искажения
- тепловая защита
- отсутствие щелчка при включении/выключении
Могу сказать, пожалуй, поёт она и правда хорошо.
Вернее сказать, пела... Наверное, потому и перестали выпускать. Маркетинг, блин.
Ловите момент, берите, если сможете найти. Уходящая натура...
Ниже привожу куски статьи Н. Сухова и разные дополнения.
До недавнего времени любители звуковоспроизведения высокой верности (Hi-Fi) относились к возможности создания высококачественного УМЗЧ на единственной микросхеме с известной долей скепсиса. Ведь нельзя же считать высококачественным усилитель с выходной мощностью менее 5 Вт и коэффициентом гармоник более 1%, который можно создать на получившей распространение, в телевизорах МС К174УН7 (на этой микросхеме были выполнены усилители в магнитофонах серии «Маяк 233»).
Несколько более серьезным будет усилитель, выполненный на микросхеме К174УН19 (аналог ) с выходной мощностью до 20Вт и коэффициентом гармоник порядка нескольких десятых процента. Но настоящих меломанов не устроит такой усилитель. Они предпочтут значительно более сложный усилитель на дискретных транзисторах с коэффициентом гармоник на один, а то и на два порядка меньше. Создание такого усилителя – дело непростое и для неопытных радиолюбителей нередко оборачивается кучкой сгоревших транзисторов и разочарованием.
Одна из новых разработок фирмы «Philips» - микросхема TDA1514A – может помочь в создании Hi-Fi усилителя даже начинающим радиолюбителям, так как не требует никаких подстроечных элементов и предварительного подбора транзисторов, а ее схема включения (рис.1) лишь немного сложнее, чем обычного операционного усилителя.
Микросхема выполнена в пластмассовом 9-выводном корпусе типа SOT131A,имеющем размеры 12,0х23,7 мм (шаг выводов 2,54 мм), что позволяет без труда разместить все элементы схемы (без радиатора и блока питания) на печатной плате размером 80х25 мм. Как видно из рис.1, транзисторы выходного каскада имеют две системы защиты от перегрева и от перегрузок по току. В таблице приведены характеристики, заявляемые изготовителем.
Испытания усилителя , собранного по рекомендуемой изготовителем схеме рис.1 (на монтаж ушло не более 15 мин.), были проведены автором при питании от стабилизированных источников +27,5/-27,5 Вольт и подключении эквивалента нагрузки по стандарту IHF A202, рекомендуемого для испытаний усилителей мощности звуковой частоты (1). Смещение нуля на выходе усилителя составило -84,8 мВ, что соответствует спецификации изготовителя, но примерно на порядок больше, чем у престижных Нi-Fi усилителей на дискретных элементах, как правило, имеющих специальные подстроечные резисторы для установки «нуля». Недостаток легко устранить, включив последовательно с резистором R2 неполярный конденсатор емкостью не менее 50 мкФ или введя регулировку нуля по любой из схем, применяемых для обычных операционных усилителей. В режиме молчания потребляемый ток по обеим шинам питания составил 53 мА. Из этого можно сделать вывод, что транзисторы выходного каскада работают в режиме класса AB без отсечки коллекторного тока.
При увеличении амплитуды входного сигнала частотой 1кГц ограничение наступает при выходном напряжении 16,4В (среднеквадратическое значение), что соответствует мощности 67,2Вт. На нагрузке сопротивлением 4Ом и 33,6Вт на нагрузке 8Ом.
При работе на нагрузку 4Ом ограничение нижней полуволны наступает несколько ранее, чем положительной, что свидетельствует о небольшой асимметрии выходного каскада.
Спектр выходного сигнала при работе на эквивалент нагрузки IHF A202 и выходной мощности 95% от порога ограничения насыщен гармониками до 16-й, но уровень гармоник не превышает -90дБ, а это соответствует очень малому для микросхем УМ коэффициенту гармоник – не более 0,01%.
При выходной мощности 67,2Вт на нагрузке 4Ом усилитель потребляет ток 1,9А, что соответствует потребляемой мощности 104,5Вт и КПД 64% - цифры обычные для усилителей с выходными ступенями класса АВ. При пониженном напряжении питания +/- 15 Вольт максимальное выходное напряжение уменьшается до 9,2В (21Вт/4Ом) при потребляемом токе 1А. Минимальное напряжение питания, при котором сохраняется работоспособность - +/-8,5 Вольт. При этом выходное напряжение 4,6В (5,3Вт/4Ом), а потребляемый ток 0,55А.
АЧХ усилителя
в диапазоне 20Гц….20кГц имеет неравномерность 0,5дБ, но на частоте 100кГц имеется горб высотой 4дБ, приводящий к небольшим выбросам на фронтах переходной характеристики. Спад вершин прямоугольного импульса частотой 1кГц не превышает нескольких процентов и объясняется наличием на входе разделительного конденсатора сравнительно небольшой емкости, образующего с резистором R1 ФВЧ с частотой среза 8Гц.
Скорость нарастания выходного напряжения при работе на нагрузку IHF A202 составила 7,5В/мкс для положительного перепада напряжения и 15В/мкс для отрицательного, что с большим запасом обеспечивает полную выходную мощность даже на верхней границе звукового диапазона, а также гарантирует отсутствие динамических и интермодуляционных искажений при работе с реальными звуковыми сигналами.
Схемы защиты
от перегрузок по току и перегрева испытаны путем короткого замыкания выхода и съема микросхемы с радиатора. Обе схемы обеспечивают автоматическое восстановление режима работы после устранения перегрузки.
Тест на запас устойчивости проведен путем подключения к выходу усилителя емкостной нагрузки. Устойчивость сохраняется при эквивалентной емкости нагрузки до 0,47мкФ. При подключении нагрузки емкостью 202мкФ (общепринятый тест в мировой практике для исследования устойчивости усилителей класса Hi-Fi) рекомендуется для предотвращения выхода микросхемы из строя последовательно с нагрузкой включить LR стабилизирующую цепочку, отсекающую емкостную нагрузку и образующую при этом дополнительный полюс АЧХ из петли ООС. К сожалению, возникающий при самовозбуждении сквозной ток транзисторов выходных каскадов не ограничивается внутренней схемой защиты, что при отсутствии защиты по току блоке питания может привести к выходу микросхемы из строя.
Корпус микросхемы электрически соединен с выводом 4 (минусовая шина питания), поэтому несколько микросхем можно разместить на одном радиаторе без изолирующих прокладок.
Схему включения можно упростить за счет исключения цепочки вольтодобавки R4R5 и конденсатора 220мкФ, при этом вывод 7 соединяют с выводом 6. В таком включении максимальная выходная мощность уменьшается на 4Вт, но улучшается подавление пульсаций питающих напряженией. При соединении выводов 3 и 4 микросхема переводится в дежурный режим с пониженным энергопотреблением (18мА).
Заключение
Микросхема обладает очень хорошей линейностью и пригодна для создания усилителей мощности высокой верности. При мостовом включении двух микросхем можно получить мощность 100Вт на нагрузке 8Ом при коэффициенте гармоник 0,01%. Параметры микросхемы реально конкурируют с параметрами таких усилителей на дискретных элементах, как «Барк», «Одиссей», «Вега» и другие. Микросхема является хорошей альтернативой «дискретных» для тех, кто не имеет достаточного опыта или времени налаживания и доводки сложных схем. Схему включения желательно дополнить параллельной LR-цепочкой (L=10-20мкГн, R=10-20Ом), включаемой последовательно с нагрузкой, и схемой регулировки «нуля» на выходе. Для уменьшения спада вершины прямоугольного импульса емкость конденсатора на входе желательно увеличить до 5мкФ.
Добавка из личной переписки
Вот еще одна схемка включения, отрисована поудачнее.Список компонентов:
R1 - 20k C1 - 1uf
R2 - 680R C2 - 220pF
R3 - 470k C3 - 3.3uF
R4 - 20k C4 - 470nF
R5 - 3.3R C5 - 22nF
R6 - 150R C6 - 220uF
R7 - 82R C7 - 470nF
Вариант печатки:
Готовый усилитель - два канала на одной плате разведены:
Дополнение от Александра Воробьева, плата-двухканалка
Сама конструкция собрана на двух идентичных микросхемах и представляет собой 2-х канальный (стерео) усилитель с выходной мощностью 100 Ватт (2×50W). Входной сигнал подается на фильтр нижних-высших частот, образованный R1(R9), C1(C11), R2(R9), C2(C12)и далее на 1-ю ножку микросхемы. Отказываться от этих цепочек фильтра не стоит, так как частоты ниже 20Гц и выше 30 кГц, в основном, это - сигналы-помехи и интермодуляционные частотные составляющие, могут существенно подпортить звуковую картину.Коэффициент усиления каскада задается отношением резисторов R5(R13)/R3(R11) и для данной схемы равен 30.
Цепочка R6(R14), R7(R15), C4(C15) называется «вольтодобавкой» и служит для запитывания предоконечного каскада микросхемы повышенным напряжением. Это позволяет увеличить выходную мощность усилителя в целом на 10%-20%. По расхожему мнению, она несколько ухудшает динамические характеристики, поэтому для любителей эксперимента, из схемы вполне можно исключить цепочки R7(R15), C4(C15), а вместо R6(R14) поставить проволочные перемычки. Безо всякого вреда для микросхемы.
Конденсаторы С3(С6), С5(С13), С9, С10 необходимы для устранения индуктивной составляющей цепей питания и служат для устранения возбуждения усилителя на частотах выше звукового диапазона. Аналогичную роль выполняет и цепочка R8(R16), C8(C16).
Выходные обмотки трансформатора питания и выпрямительные диоды, не указанные на схеме, должны обеспечивать ток в 3А при переменном напряжении 18в - 22в. Очень удобно для этого применять трансформатор от старых телевизоров ТС180. Сетевая обмотка оставляется без изменений, а взамен других обмоток наматывается новая, проводом диаметром не менее 1 мм.
В этой статье расскажу Вам о микросхеме TDA1514A
Вступление
Начну немного с печального... В данный момент производство микросхемы прекращено... Но это не значит, что она сейчас "на вес золота", нет. Практически в любом радиомагазине или на радиорынке ее можно достать по цене 100 - 500 рублей. Согласитесь, немного дороговато, но цена абсолютно справедливая! Кстати, на мировых интернет-площадках, таких как eBay и Aliexpress они стоят намного дешевле...
Микросхема отличается низким уровнем искажений и широким диапазоном воспроизводимых частот, поэтому лучше использовать на широкополосных динамиках. Люди, собиравшие усилители на данной микросхеме хвалят ее за высокое качество звучания. Это одна из немногих микросхем, действительно "качественно звучащая". По качеству звука ни чуть не уступает популярным ныне TDA7293/94 . Однако, если в сборке допущены ошибки - качественная работа не гарантируется.
Краткое описание микросхемы TDA1514A
Данная микросхема представляет собой одноканальный Hi-Fi - усилитель класса AB, мощность которого составляет 50Вт. В микросхему встроена защита SOAR, термозащита (защита от перегрева) и режим "Mute"
К достоинствам можно отнести отсутствие щелчков при включении и выключении, наличие защит, малые гармонические и интермодуляционные искажения, низкое тепловое сопротивление и другое. Из недостатков выделить практически нечего, кроме как выход из строя при "бегающем" напряжении (питание должно быть более-менее стабильным) и относительно высокая цена
Внешний вид микросхемы TDA1514A
Микросхема выпускается в корпусе SIP с 9 длинными ножками. Шаг ножек составляет 2.54мм. На лицевой стороне надписи и логотип, а на задней теплоотвод - он соединен с с 4 ножкой, а 4 ножка это "-" питания. По бокам 2 проушины для крепления радиатора.
Как отличить оригинал от подделки?
Этим вопросом задаются многие, я постараюсь Вам ответить.
Итак. Микросхема должна быть аккуратно выполнена, ножки должны быть гладкими, незначительная деформация допускается, так как неизвестно как обращались с ними на складе или в магазине
Надпись... Она может быть выполнена как белой краской, так и обычным лазером, две микросхемы выше для сравнения (обе оригинальные). В том случае, если надпись нанесена краской, на микросхеме должна ВСЕГДА быть вертикальная полоса, разделенная проушиной. Пусть Вас не смущает надпись "TAIWAN" - ничего страшного, качество звучания у таких экземпляров ни чуть не хуже экземпляров без этой надписи. Кстати, практически половина радиодеталей делается в Тайване и в странах по соседству. Эта надпись находится не на всех микросхемах.
Еще советую обратить внимание на вторую строчку. Если она содержит только цифры (их должно быть 5) - это микросхемы "старого" производства. Надпись на них более широкая, также теплоотвод может иметь другую форму. Если надпись на микросхеме нанесена лазером и вторая строчка содержит только 5 цифр - на микросхеме должна присутствовать вертикальная полоса
Логотип на микросхеме должен присутствовать обязательно и причем только "PHILIPS"! Насколько мне известно, выпуск прекратился задолго до основания NXP, а это 2006 год. Если вы встретили данную микросхему с логотипом NXP, тут одно из двух - микросхему снова начали выпускать или же типичный "левачок"
Также необходимо присутствие впадин в форме кругов, как на фото. Если их нет - подделка.
Возможно есть еще способы выявить "левачок", но не стоит так напрягаться над этим вопросом. Случаев брака - всего единицы.
Технические характеристики микросхемы TDA1514A
* Входное сопротивление и коэффициент усиления подстраивается внешними элементами
Ниже таблица примерных выходных мощностей в зависимости от питания и сопротивления нагрузки
Схема включения микросхемы TDA1514A
Это так было в даташите. Грормоздко и некрасиво, так что пришлось перерисовать:
Схема немного отличается от предоставленной производителем, все характеристики, приведенные выше - они именно под ЭТУ схему. Отличий несколько и все они направлены на улучшение звука - в первую очередь установлены фильтрующие емкости, убрана "вольтдобавка" (о ней чуть позже) и изменен номинал резистора R6.
Теперь более подробно о каждом компоненте. C1 - входной разделительный конденсатор. Пропускает через себя только переменное напряжение сигнала. Также влияет на частотную характеристику - чем меньше емкость, тем меньше НЧ и соответственно чем больше емкость - тем и НЧ больше. Больше 4.7мкФ ставить не советовал бы, так как производитель предусмотрел всё - при емкости этого конденсатора равной 1мкФ усилитель воспроизводит заявленные частоты. Конденсатор использовать пленочный, в крайнем случае электролитический (неполярный желательно), но никак не керамический! R1 уменьшает входное сопротивление, а вместе с C2 образует фильтр от входных помех.
Как и в любом операционном усилителе здесь можно задать коэффициент усиления. Это делается при помощи R2 и R7. При этих номиналах КУ равен 30дБ (может незначительно отклоняться). С4 влияет на включение защиты SOAR и Mute, R5 влияет на плавную зарядку и разрядку конденсатора, в связи с чем при включении и выключении усилителя отсутствуют щелчки. С5 и R6 образуют так называемую цепь Цобеля. Ее задача - препятствование самовозбуждению усилителя, а также выполнение стабилизации частотной характеристики. C6-C10 подавляют пульсации по питанию, защищают от просадки напряжения.
Резисторы в данной схеме можно брать с любой мощностью, я например использую стандартные 0.25Вт. Конденсаторы на напряжение не менее 35В, кроме С10 - я использую у себя в схеме на 100В, хотя и 63В должно хватить. Все компоненты перед пайкой должны быть проверены на исправность!
Кроме всего прочего микросхема TDA1514A подразумевает еще и различные варианты включения, вот примеры:
Схема включения TDA1514A с "вольтдобавкой"
Данный вариант схемы взят из даташита. Отличается от вышеописанной схемы присутствием элементов С3, R3 и R4.
Такой вариант позволит получить до 4Вт больше, чем заявлено (при ±23В). Но при таком включении могут незначительно повысится искажения. Резисторы R3 и R4 применять на 0.25Вт. У меня на 0.125Вт не выдерживали. Конденсатор C3 - 35В и выше.
Мостовая схема включения TDA1514A
В данной схеме необходимо использование двух микросхем. Одна дает на выходе положительный сигнал, другая - отрицательный. При таком включении можно снять более 100Вт на 8 Ом.
По словам собравших, данная схема абсолютно работоспособна и у меня даже есть более подробная табличка примерных выходных мощностей. Она ниже:
А если поэксперементировать, например при ±23В подключить нагрузку 4 ом, то можно получить до 200Вт! При условии что радиаторы не будут сильно греться, 150Вт в мост микросхемы потянут легко.
Такую конструкцию неплохо использовать в сабвуферах.
Питание микросхемы двуполярное (и так понятно из схем включения), причем желательно использовать стабилизированное.
Но в принципе можно и "по старинке"- диодный мост и несколько конденсаторов большой емкости.
Вот хочу собрать себе стерео усилитель на двух етих микросхемах с імпульсним блоком питания. Узнал про неї із книги “3500 МИКРОСХЕМ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТІ НИЗЬКОЙ ЧАСТОТИ…” Но я слишал что все ети микросхеми TDA 2003; TDA 2004; TDA 2005; 2010…; плохие. У меня било уже такое, завалялась у меня микросхема TDA 2003 собрал на ней усилитель а он сгорел, микросхема сплавилась. Может кто то точно знает на какую нагрузку микросхема TDA 2025 дає мощность 50 ват, бо в книге пишет 4 ОМ. А здесь как я понял пишет на 8 ОМ. І сколько ампер ему нужно? Если кто собирал его скажите чи хорошо он работает не сгорает сразу микросхема? Оставте пожалуста комментарий с видповидю на ети вапроси…
Mars 33
, насчет нагрузки:
Нагрузка может быть как 4 Ом, так и 8 Ом
Если посмотреть в таблицу характеристик, то там указано, что мощность на выходе 45…50 Вт будет при нагрузке 8 Ом и напряжении 32 В.
Если говорить насчет микросхем TDA, то у меня только единственная микросхема из этой серии сгорела сразу - TDA 2005. А вот, например, TDA 2030 работает отлично, даже при КЗ. Так что могу сделать лишь один вывод, а именно, не все TDA плохие. По соотношению цена/качество отличные микросхемы.
▼ Показать все комментарии ▼
А в Инете не пробовали поискать TDA2025?
Посмотрите здесь _http://www.relcomp.ru/products/view/138425
спасибо, попробую сделать так)
Есть еще прикольная схемка 2-х канального усилителя на 22 Вт. Там тоже минимум деталей и одна микруха
А Вы поиском не пробовали пользоваться?!
Усилитель на микросхеме TDA1552
можно заменить TDA2025 на TDA2025Q ? что означает буква “Q” ?
Lexa777, TDA2025Q можно использовать. Буквенные индексы могут означать небольшое отличие в параметрах или отличие в исполнении корпуса микросхемы.
К174УН12 представляет собой двухканальный электронный регулятор громкости и баланса каналов.
Схема включения:
В звуковоспроизводящей аппаратуре их обычно применяют совместно.
то есть по-любому tda нужна?
Для этой схемы усилителя 50 Вт нужна именно TDA2025
кстати, почему на эскизе печатной платы с плюса на минус кроме конденсатора 100мкФ еще конденсатор 0,1мкФ стоит, хотя в схеме цепи его нет?
Этот керамический конденсатор стоит на питающих выводах для фильтрации высокочастотных шумов источника питания. А на схеме он не указан потому, что, по идее, керамический конденсатор должен быть неотъемлемой частью блока питания любого усилителя.
P.S. А еще для лучшей фильтрации сетевых помех дополнительно к электролиту и керамике применяют ферритовое кольцо. Это если провода от источника слишком длинные.
Спасибо что разъяснили. Извините что элементарщины не знаю
Всегда рады помочь радиолюбителям любого уровня подготовки . Все мы с чего-то начинали и еще многого не знаем.
а у меня на муз.центре выходники не пашут.сам немогу починить а в ремонт нести дорого–так вот думаю склепать на тедашке 2050 да и питание там в центрухе тоже 40в и акустика по пораметрам(омы и ваты)подходит. дёшево и сердито будет—как думете????????
