Semplice amplificatore audio 2x32 watt con tda2050

Se stai pensando di costruire un circuito amplificatore semplice, economico e moderatamente alto in grado di fornire fino a 50 watt di potenza RMS di picco in un altoparlante, allora sei nel posto giusto. In questo articolo, utilizzeremo il circuito integrato TDA2050 più popolare per progettare, dimostrare, costruire e testare l'IC per soddisfare i requisiti di cui sopra. Quindi, senza ulteriori indugi, iniziamo.

Inoltre, controlla i nostri altri circuiti di amplificazione audio in cui abbiamo costruito circuiti di amplificazione audio da 25w, 40w, 100w utilizzando amplificatori operazionali, MOSFET e IC come IC TDA2030, TDA2040.

Prima di iniziare

Prima di iniziare a costruire questo amplificatore audio da 32 + 32 Watt, dovresti sapere quanta potenza può fornire il tuo amplificatore. Inoltre, devi considerare l'impedenza di carico dell'altoparlante, del woofer o di qualsiasi cosa tu stia costruendo con il tuo amplificatore. Per ulteriori informazioni, considera la lettura della scheda tecnica.

Esaminando la scheda tecnica, ho scoperto che il TDA2050 può emettere 28 Watt in altoparlanti da 4 Ω con una distorsione dello 0,5% su un alimentatore da 22 V. E alimenterò un woofer da 20 watt con un'impedenza di 4 Ω, il che rende l'IC TDA2050 una scelta perfetta.

Scegliere il trasformatore

Il circuito di esempio sulla scheda tecnica del TDA2050 dice che l'IC può essere alimentato da un alimentatore singolo o diviso. E in questo progetto, verrà utilizzato un alimentatore a doppia polarità per alimentare il circuito.

L'obiettivo qui è trovare il trasformatore giusto, in grado di fornire tensione e corrente sufficienti per pilotare correttamente l'amplificatore.

Se consideriamo un trasformatore 12-0-12, emetterà 12-0-12 V CA se la tensione di alimentazione in ingresso è 230 V. Ma poiché l'ingresso di rete CA va sempre alla deriva, anche l'uscita si sposta. Tenendo presente questo fatto, ora possiamo calcolare la tensione di alimentazione per l'amplificatore.

Il trasformatore ci fornisce la tensione CA e se la convertiamo in tensione CC otterremo-

V alimentazione CC = 12 * (1,41) = 16,97 V CC

Con ciò, si può chiaramente affermare che il trasformatore può fornire 16,97 V CC quando l'ingresso è 230 V CA.

Ora se consideriamo la deriva della tensione del 15%, possiamo vedere che la tensione massima diventa-

VmaxDC = (16,97 +2,4) = 18,97V

Che è ben all'interno dell'intervallo di tensione di alimentazione massima dell'IC TDA2050.

Requisiti di alimentazione per il circuito dell'amplificatore TDA2050

Determiniamo ora quanta potenza verrà consumata dall'amplificatore.

Se consideriamo la potenza del mio woofer, è di 20 watt, quindi un amplificatore stereo consumerà 20 + 20 = 40 watt.

Inoltre, dobbiamo considerare le perdite di potenza e la corrente di riposo dell'amplificatore. In genere, non calcolo tutti questi parametri perché per me richiede tempo. Quindi, come regola pratica, trovo la potenza totale consumata e la moltiplico per un fattore di 1,3 per scoprire la potenza di uscita.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 watt

Quindi, per alimentare il circuito dell'amplificatore, userò un trasformatore 12 - 0 - 12, con 6 ampere, questo è un po 'eccessivo. Ma al momento non ho nessun altro trasformatore con me, quindi lo userò.

Requisiti termici

Ora, che il requisito di alimentazione per questo amplificatore audio Hi-Fi è fuori mano. Rivolgiamo la nostra attenzione alla scoperta dei requisiti termici.

Per questa build, ho scelto un dissipatore di calore in alluminio di tipo estruso. L'alluminio è una sostanza ben nota per il dissipatore di calore perché è relativamente poco costoso e presenta buone prestazioni termiche.

Per verificare che la temperatura massima di giunzione dell'IC TDA2050 non superi la temperatura massima di giunzione, possiamo utilizzare le popolari equazioni termiche, che puoi trovare in questo link di Wikipedia.

Usiamo il principio generale che la caduta di temperatura ΔT attraverso una data resistenza termica assoluta R _Ø con un dato flusso di calore Q attraverso di essa è.

Δ T = Q * R _Ø

Qui, Q è il flusso di calore attraverso il dissipatore di calore che può essere scritto come

Q = Δ T / R _Ø

Qui, ΔT è la caduta di temperatura massima dalla giunzione all'ambiente

R _Ø è la resistenza termica assoluta.

Q è la potenza dissipata dal dispositivo o dal flusso di calore.

Ora, per motivi di calcolo, la formula può essere semplificata e riorganizzata in

T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS) = Q _max * (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Riorganizzare la formula

Q _max = (T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS)) / (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Qui, T _Jmax è la temperatura massima di giunzione del dispositivo

T _amb è la temperatura dell'aria ambiente

T _Hs è la temperatura alla quale è collegato il dissipatore di calore

R _ØJC è la resistenza termica assoluta del dispositivo dalla giunzione alla custodia

R _ØB è il valore tipico per un tampone di trasferimento di calore in elastomero per un contenitore TO-220

R _ØHA un valore tipico per un dissipatore di calore per un contenitore TO-220

Ora inseriamo i valori effettivi dal datasheet del TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (tipico per un dispositivo in silicone)

T _amb = 29 ° C (temperatura ambiente)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (per un tipico pacchetto TO-220)

R _ØB = 0,1 ° C / W (valore tipico per un tampone di trasferimento di calore in elastomero per un contenitore TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (un valore tipico per un dissipatore di calore per un contenitore TO-220)

Quindi, il risultato finale diventa

Q = (150-29) / (1,5 + 0,1 + 4) = 17,14 W.

Ciò significa che dobbiamo dissipare 17,17 watt o più per evitare che il dispositivo si surriscaldi e si danneggi.

Calcolo dei valori dei componenti per il circuito dell'amplificatore TDA2050

Impostazione del guadagno

L'impostazione del guadagno per l'amplificatore è il passaggio più importante della costruzione, poiché un'impostazione a basso guadagno potrebbe non fornire abbastanza potenza. E un'impostazione ad alto guadagno distorcerà sicuramente il segnale di uscita amplificato del circuito. Con la mia esperienza, posso dire che un'impostazione del guadagno da 30 a 35 dB è buona per riprodurre l'audio con uno smartphone o un kit audio USB.

Il circuito di esempio nella scheda tecnica consiglia un'impostazione del guadagno di 32 dB e lo lascerò così com'è.

Il guadagno dell'Op-Amp può essere calcolato con la seguente formula

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32,3 dB

Che funziona perfettamente per questo amplificatore

Nota: per impostare gli amplificatori con guadagno 1% o 0,5% è necessario utilizzare resistenze altrimenti i canali stereo produrranno uscite diverse

Impostazione del filtro di ingresso per l'amplificatore

Il condensatore C1 agisce come un condensatore di blocco CC, quindi riduce il rumore.

Il condensatore C1 e il resistore R7 creano un filtro passa-alto RC, che determina l'estremità inferiore della larghezza di banda.

La frequenza di taglio dell'amplificatore può essere trovata utilizzando la seguente formula mostrata di seguito.

FC = 1 / (2πRC)

Dove R e C sono i valori dei componenti.

Per trovare i valori della C, dobbiamo riorganizzare l'equazione in:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5 Hz) = 4,7 uF

Nota: si consiglia di utilizzare condensatori per olio a film metallico per ottenere le migliori prestazioni audio.

Impostazione della larghezza di banda nel ciclo di feedback

Il condensatore nel circuito di feedback aiuta a creare un filtro passa basso, che aiuta a migliorare la risposta dei bassi dell'amplificatore. Più piccolo è il valore di C15, più morbidi saranno i bassi. E un valore maggiore per C15 ti darà un basso più incisivo.

Impostazione del filtro di output

Un filtro di uscita o comunemente noto come rete Zobel impedisce le oscillazioni generate dalla bobina e dai cavi dell'altoparlante. Respinge inoltre l'interferenza radio che viene captata dal lungo filo dall'altoparlante all'amplificatore; impedisce anche loro di entrare nel ciclo di feedback.

La frequenza di taglio della rete Zobel può essere calcolata con la seguente semplice formula

La scheda tecnica fornisce i valori per R e C, che è R6 = 2.2R e C15 = 0.1uF Se inseriamo i valori nella formula e calcoliamo, otterremo una frequenza di taglio di

Fc = 1 / (2π x 2,2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 kHz

723 kHz è al di sopra della gamma uditiva umana di 20 kHz, quindi non influenzerà la risposta in frequenza di uscita e preverrà anche il rumore e le oscillazioni cablate.

L'alimentatore

Per alimentare l'amplificatore è necessario un alimentatore a doppia polarità con condensatori di disaccoppiamento appropriati e lo schema è mostrato di seguito.

Componenti richiesti

• TDA2050 IC - 2
• Pot variabile da 100k - 1
• Terminale a vite 5mmx2 - 2
• Terminale a vite 5mmx3 - 1
• Condensatore 0,1µF - 6
• Resistenza da 22k ohm - 4
• Resistenza da 2,2 Ohm - 2
• Resistenza da 1k Ohm - 2
• Condensatore 47µF - 2
• Condensatore 220µF - 2
• Condensatore 2,2µF - 2
• Jack per cuffie da 3,5 mm - 1
• Pannello rivestito 50 x 50 mm - 1
• Dissipatore di calore - 1
• Diodo 6Amp - 4
• Condensatore da 2200µF - 2

Lo schema

Lo schema del circuito per il circuito dell'amplificatore TDA2050 è riportato di seguito:

Costruzione del circuito

Per la dimostrazione di questo amplificatore di potenza da 32 watt, il circuito è costruito su un PCB fatto a mano con l'aiuto degli schemi e dei file di progettazione PCB. Si prega di notare che se stiamo collegando un grande carico all'uscita dell'amplificatore, un'enorme quantità di corrente fluirà attraverso le tracce PCB e c'è la possibilità che le tracce si brucino. Quindi, per evitare che le tracce del PCB si brucino, ho incluso alcuni jumper che aiutano ad aumentare il flusso di corrente.

Test del circuito dell'amplificatore TDA2050

Per testare il circuito, è stato utilizzato il seguente apparato.

1. Un trasformatore che ha un Tap 13-0-13
2. Un altoparlante da 4Ω 20W come carico
3. Multimetro Meco 108B + TRMS come sensore di temperatura
4. E il mio telefono Samsung come sorgente audio

Come puoi vedere sopra, ho montato il sensore di temperatura del multimetro direttamente sul dissipatore di calore dell'IC per misurare la temperatura dell'IC durante il tempo del test.

Inoltre, puoi vedere che la temperatura della stanza era di 31 ° C durante il periodo del test. In questo momento, l'amplificatore era spento e il multimetro mostrava solo la temperatura della stanza. Al momento del test, ho aggiunto un po 'di sale nel cono del woofer per mostrarti i bassi, producendo in questo circuito i bassi saranno bassi perché non ho usato un circuito di controllo del tono per aumentare i bassi. Lo farò nel prossimo articolo.

Potete vedere dall'immagine sopra, i risultati sono stati più o meno ottimi e la temperatura dell'IC non è andata oltre i 50 ° C durante il test.

Ulteriore miglioramento

Il circuito può essere ulteriormente modificato per migliorare le sue prestazioni come se potessimo aggiungere un filtro aggiuntivo per respingere i rumori ad alta frequenza. La dimensione del dissipatore di calore deve essere maggiore per raggiungere una condizione di pieno carico di 32 W. Ma questo è un argomento per un altro progetto che arriverà presto.

Spero che questo articolo ti sia piaciuto e che abbia imparato qualcosa di nuovo da esso. Se hai qualche dubbio, puoi chiedere nei commenti qui sotto o puoi usare i nostri forum per una discussione dettagliata.

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