Мощный усилитель на микросхеме STK4231: характеристики и схема подключения

alexxlabРазное
Как работает усилитель на STK4231. Какие преимущества имеет эта микросхема. Какую максимальную мощность может выдать усилитель на STK4231. Как правильно подключить и настроить такой усилитель.

Содержание

Основные характеристики усилителя на микросхеме STK4231

Микросхема STK4231 производства компании Sanyo представляет собой двухканальный усилитель мощности звука класса АВ. Основные технические характеристики усилителя на этой микросхеме:

  • Максимальная выходная мощность: 320 Вт (при нагрузке 5,3 Ом)
  • Номинальная выходная мощность: 250 Вт
  • Коэффициент нелинейных искажений: не более 0,4%
  • Диапазон воспроизводимых частот: 20 Гц — 20 кГц
  • Входное напряжение: 500 мВ
  • Напряжение питания: ±(45-55) В

Как видим, микросхема позволяет создать достаточно мощный усилитель с хорошими параметрами по искажениям и частотному диапазону. Рассмотрим подробнее преимущества использования STK4231.

Преимущества усилителя на микросхеме STK4231

Использование интегральной микросхемы STK4231 для построения усилителя мощности звука имеет ряд преимуществ по сравнению со схемами на дискретных элементах:


  1. Простота конструкции — не требуется настройка и подбор элементов.
  2. Компактность — вся схема усилителя размещена в одном корпусе.
  3. Высокая надежность за счет встроенной защиты от перегрузок.
  4. Низкий уровень шумов и искажений.
  5. Стабильность параметров в широком диапазоне температур.

Кроме того, STK4231 имеет ряд преимуществ по сравнению с другими интегральными усилителями:

  • Высокая выходная мощность до 320 Вт на канал.
  • Возможность работы на низкоомную нагрузку 5,3 Ом.
  • Простота монтажа на радиатор (подложка изолирована от корпуса).
  • Наличие встроенной защиты от перегрева и КЗ в нагрузке.

Все это делает STK4231 отличным выбором для построения мощных усилителей звука.

Схема подключения микросхемы STK4231

Рассмотрим типовую схему включения STK4231 в качестве стереофонического усилителя мощности:

[Здесь можно было бы вставить схему подключения STK4231, но у меня нет возможности добавлять изображения]

Основные элементы схемы:

  • DA2 — микросхема STK4231
  • DA1 — операционный усилитель (инвертор для второго канала)
  • DA3, DA4 — стабилизаторы питания ±15В
  • VT1-VT4 — транзисторы схемы защиты
  • R16-R18, R28-R30 — токоизмерительные резисторы
  • C14 — конденсатор цепи мягкого старта

Входной сигнал подается на выводы 3 и 20 микросхемы. Выходы усилителя — выводы 9 и 17. Питание ±(45-55)В подключается к выводам 13 (+) и 11,16 (-).


Особенности настройки и эксплуатации усилителя на STK4231

При сборке усилителя на STK4231 следует учитывать некоторые важные моменты:

  1. Необходимо обеспечить хороший теплоотвод. Микросхему нужно крепить на радиатор через теплопроводящую пасту.
  2. Рекомендуется использовать принудительное охлаждение вентилятором.
  3. Не рекомендуется использовать нагрузку менее 5,3 Ом.
  4. При использовании 4-омных акустических систем необходимо снизить напряжение питания до ±30-36В.
  5. Для защиты от КЗ в нагрузке желательно использовать предохранители на выходе.

При правильной сборке усилитель на STK4231 не требует настройки и сразу готов к работе. Нужно только установить необходимый коэффициент усиления резисторами обратной связи.

Варианты применения усилителя на STK4231

Благодаря высокой мощности и хорошим характеристикам, усилитель на STK4231 может использоваться в различных аудиосистемах:

  • Домашние кинотеатры и многоканальные системы
  • Мощные музыкальные центры
  • Активные акустические системы
  • Автомобильные аудиосистемы
  • Профессиональные усилители для концертов и дискотек

При мостовом включении двух каналов можно получить моноусилитель мощностью до 600 Вт, что позволяет использовать его для озвучивания небольших залов.


Сравнение STK4231 с другими микросхемами усилителей

Сравним характеристики STK4231 с некоторыми популярными микросхемами усилителей:

ПараметрSTK4231TDA7294LM3886
Макс. мощность, Вт32010068
КНИ, %0,40,50,03
Напряжение питания, В±55±40±28

Как видим, STK4231 значительно превосходит конкурентов по максимальной выходной мощности, незначительно уступая по искажениям.

Возможные проблемы при работе с усилителем на STK4231

При эксплуатации усилителя на STK4231 могут возникнуть некоторые проблемы:

  • Перегрев микросхемы при недостаточном охлаждении
  • Выход из строя при превышении максимального напряжения питания
  • Искажения звука при перегрузке по входу
  • Фон переменного тока при неправильной разводке земли

Для предотвращения этих проблем необходимо строго соблюдать рекомендации по эксплуатации, обеспечить хорошее охлаждение и использовать качественный источник питания с защитой от перенапряжений.



Схема УМЗЧ на микросхеме STK4231 ( 320 Вт )

В последние годы радиолюбители все чаще используют усилители мощности на микросхемах. Для многих применений собирать усилитель на отдельных элементах становится нецелесообразно, такие усилители в большинстве случаев требуют налаживания устройства защиты, установку тока покоя выходного каскада и т. п. Усилители в интегральном исполнении фактически выполнены по принципу «впаял и готово». Различные варианты таких усилителей уже многократно рекомендованы на страницах журнала, однако максимальная (т.е. при нелинейных искажениях 10 %) выходная мощность усилителей на одной микросхеме обычно ограничивается 100…120 Вт, по крайней мере, при использовании микросхем из доступной ценовой категории. Даже при использовании двух микросхем TDA7294 в мостовом включении мощность в нагрузке не превышает 200 Вт. А что делать, если требуется собрать более мощный усилитель, например, для дискотеки? Здесь описан усилитель мощности на интегральной микросхеме, позволяющей получить выходную мощность до 300 Вт на один канал.


В усилителе использована гибридная микросхема STK4231-II производства фирмы SANYO. Эта микросхема — двухканальная, поэтому для мостового варианта включения требуется только одна микросхема. При сборке усилителя на такой микросхеме требуется немного больше деталей, чем для усилителя на TDA7294, однако она имеет ряд преимуществ и, самое главное, позволяет получить значительно более мощный усилитель. Микросхему значительно проще крепить на теплоотвод, так как ее подложка не соединена с теплопроводной поверхностью корпуса и ее можно непосредственно соединять с теплоотводом или корпусом усилителя (у микросхемы TDA7294 с подложкой соединен минус источника питания). Это зачастую может иметь решающее значение, так как изолировать теплоотводящий радиатор от корпуса порой оказывается не просто. Принципиальная схема усилителя мощности на STK4231-II представлена на рис. 1.

Рис.1

Основные технические параметры усилителя:

Номинальная выходная мощность, Вт 250
Максимальная выходная мощность, Вт 320
Сопротивление нагрузки, Ом 5,3
Диапазон воспроизводимых частот, кГц
0,02. ..20
Коэффициент гармоник, не более, % 0,4
Входное напряжение, мВ 500

Усилитель питается от нестабилизированного источника двухполярного напряжения 2х(45…55) В. Входной сигнал на один из усилителей микросхемы DA2 поступает непосредственно на вывод 3, а на второй (вывод 20) — через инвертирующий буферный усилитель на ОУ DA1. ОУ питается от стабилизаторов напряжения +15 и -15 В, выполненных на микросхемах DA3, DA4. От этих же стабилизаторов при необходимости можно питать и предварительный усилитель с регуляторами тембра или фильтрами кроссовера. Коэффициент усиления усилителя мощности можно изменять, подбирая резисторы обратной связи R6 и R11. Их сопротивление в обоих плечах усилителя должно быть одинаковым.

На транзисторах VT1 — VT4 выполнен узел защиты по току, предотвращающий выход микросхемы из строя в случае перегрузки. При увеличении тока через один из резисторов R18, R28 падение напряжения на нем увеличивается, что приводит к открыванию транзистора VT2 или VT1 соответственно. Это, в свою очередь, приводит к срабатыванию аналога тиристора на транзисторах VT3, VT4, и микросхема блокируется. Для отключения блокировки необходимо выключить и снова включить усилитель. Если в устройстве защиты нет необходимости, то можно не впаивать в плату транзисторы VT1 — VT4 и относящиеся к ним элементы — на работу усилителя это не повлияет. С усилителем можно использовать и другие варианты устройства защиты, с учетом того свойства, что при соединении с общим проводом резисторов R25, R31 усилитель блокируется.
Микросхема имеет узел, предотвращающий щелчки в АС при включении и выключении питания. Для этого на вывод 8 микросхемы DA2 поступает постоянное напряжение, подаваемое через диод VD2 и корректирующие цепи с обмотки трансформатора питания.
Усилитель испытан в работе с реальной нагрузкой сопротивлением 5,3 Ом; выходная мощность несколько меньше при сопротивлении нагрузки 8 Ом.
Для усилителя разработана односторонняя печатная плата, чертеж которой показан на рис. 2.


Рис.2

В конструкции можно использовать резисторы С5-16 мощностью 5 Вт (R16-R18, R28-R30), МЛТ-1 (R22, R31, R38, R39), остальные — МЛТ-0,25 или МЛТ-0,5. Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные на напряжение 63 В. Остальные конденсаторы — пленочные (группы К73) или керамические (кроме группы ТКЕ Н50 и Н90).
ОУ DA1 можно заменить на К140УД7, КР140УД17, TL071 и др. Транзисторы КТ502Е можно заменить на 2SA1207, КТ814Г, VT3 — на 2SC2911, КТ815Г, VT4 — на 2SA1209, КТ814Г. Дроссели L1, L2 наматывают проводом диаметром 1 мм на резисторах R17, R29 виток к витку в один слой по длине резистора.

Микросхема STK4231 имеет два варианта исполнения — с индексами II и V. Схема включения для STK4231-V незначительно отличается от рекомендуемой для микросхемы STK4231-II, у которой выводы 1, 2, 21 и 22 не используются. У STK4231-V к ним подсоединены дополнительные элементы, как показано на рис. 3; все остальные выводы соединяют аналогично. Усилитель с STK4231-V имеет меньший коэффициент гармоник — 0,08%.

Такой УМЗЧ можно питать как от трансформаторного источника сетевого питания, так и от более современного импульсного. Мощность источника питания следует выбирать на 30…40 % больше максимальной мощности самого усилителя. Следует также учесть поправку к этой статье: вывод 12 DD3.2 (см. схему на рис. 2 в статье) должен подсоединяться к выводу 3 DD3.1, а не так как показано в схеме. Кроме того, для ограничения первого броска тока при включении ИБП в цепь первичного выпрямления полезно ввести термистор.
При использовании импульсного источника питания в схеме усилителя следует вместо диода КД226А (VD2) применить КД212, а емкость конденсатора С14 уменьшить до 1000 пф.

При сборке описанного усилителя особое внимание необходимо уделить креплению микросхем к теплоотводу. Введение слюдяных прокладок для изоляции при такой мощности усилителя недопустимо. Микросхемы допускают нагрев до 70 °С при нормальной работе, но эту температуру желательно не превышать. Желательно использовать принудительное охлаждение вентилятором. Теплоотвод можно установить штыревой (игольчатый), в крайнем случае, ребристый, выполняющий роль задней или боковых стенок корпуса усилителя. Возможно, закрепить микросхему винтами с применением теплопроводной пасты к медной пластине толщиной 3…5 мм, а затем уже пластину с той же пастой к рассеивающему теплоотводу. Размеры пластины должны в 2…4 раза превышать размеры используемой микросхемы. При этом эффективность отдачи тепла будет максимальной.

При правильной сборке и применении заведомо исправных деталей описанный усилитель не требует налаживания. При питании предварительного усилителя от стабилизаторов DA3, DA4 (см. рис. 1) необходимо только подобрать резисторы R38, R39, чтобы напряжение на входе стабилизаторов DA3, DA4 находилось в пределах 20…30 В.

И. Коротков, п. Буча Киевской обл., Украина. Радио №11, 2005г.

Микросхема STK4231-II

  • Arduino, модули, датчики
  • DC-DC преобразователи
  • Flash карты и адаптеры
  • Wi-Fi адаптеры и повторители
  • Аудио усилители
  • Батарейки, аккумуляторы
  • Бытовые удлинители, адаптеры и разветвители
  • Вентиляторы
  • Граверы и аксессуары
  • Дисплеи и индикаторы
  • Зарядные устройства
  • Измерительные приборы
  • Инструменты
  • Источники питания
  • Кабели и шнуры
  • Калькуляторы
  • Клеевые пистолеты
  • Коммутация
  • Компьютерные аксессуары
  • Компьютерные комплектующие
  • Материалы для пайки и монтажа
  • Наушники
  • Паяльное оборудование
  • Паяльные станции и фены
  • Пульты
  • Радиодетали
    • Конденсаторы
    • Резисторы
    • Диодный мост
    • Стабилизаторы напряжения и тока
    • Датчики
    • Транзисторы
    • Микросхемы
    • Катушка индуктивности
    • Ионистор
    • Реле
    • Диоды
    • Тиристоры и симисторы
    • Оптопары
  • Разъемы
  • Светодиодное освещение
  • Радиоприемники
  • Текстолит и макетные платы
  • Трансформаторы
  • Фонари
  • Электрика
  • Электромоторы

    Новые поступления:

  • Понижающий DC-DC преобразователь XH-M133

    9. 00 руб

  • ШИМ генератор XY-LPWM
  • Райзер PCI-E 16x to 1x 60cm USB 3.0

    25.00 руб

  • Кабель HDMI 5м

    17.00 руб

  • Кабель HDMI 1.5м

    8.00 руб

Stk4231 (100+100w) Лучшая плата стереоусилителя Обзор

Stk4231 (100+100w) Лучшая плата стереоусилителя Обзор

  • Автор сообщения: