Микросхемы унч: Усилители низкой частоты / Микросхемы / Электронные компоненты — Амперо

alexxlabСхем

УМОЩНЕНИЕ МИКРОСХЕМ-УНЧ ТРАНЗИСТОРАМИ

Микросхемы усилителей мощности, такие как LM3886 и TDA7294, очень популярны среди радиолюбителей. Схемы просты в сборке, минимумом внешних деталей для комплектации усилителя. В отличие от дискретных УНЧ на транзисторах, усилители мощности на м/с намного проще. Тем не менее, существуют некоторые ограничения на использование этих усилителей, из-за их сравнительно низких максимальных пределов рассеяния тепла.

У них выходной ток ограничен, поскольку просто невозможно эффективно отводить тепло от переходов силового транзистора к радиатору. В то время как LM3886 может выдавать заявленные 40 Вт на 8 Ом от источников питания ± 28 В, мощность при 4 Ома нагрузке ограничена 68 Вт, а даже использование ± 35 В при нагрузке 4 Ом обеспечивает ту же мощность, потому что схема внутренней защиты усилителя не позволяет выдавать больше тока. Внутренний предел тока составляет ± 11,5 А (заявленный производителем), но обычно он будет ниже, поскольку защита снизит его, когда напряжение (и / или температура) будет выше чем норма.

Пиковый выходной ток составляет 11,5 А, но это его максимальная длительность в 10 мс при питании 20 В. Работа на полной мощности с источником питания 35 В в значительной степени гарантирует, что внутренняя тепловая защита микросхемы сработает отключив усилитель, пока он не остынет. Максимальное рассеяние мощности микросхемы составляет 125 Вт, и это достаточно много для перемещения тепла от кристалла чипа к радиатору через относительно небольшой тепловой переход.

LM3886 и TIP35 – TIP36 транзисторы

Схема, которую решено было испытать, работала нормально долгое время, без перегревов и срабатывания защит. И даже 4 транзистора могут быть добавлены под 200 ваттный громкоговоритель 4 Ом, в принципе и 400 Вт может быть снято. Не забудьте только использовать изоляцию в радиаторе, в сборке транзисторов и интегральных микросхем.

При добавлении ещё одной пары выходных транзисторов, как показано на схеме ниже, большая часть выходного тока контролируется уже ними.

Сама LM3886 обеспечивает приблизительно 1 А пиковых токов, в зависимости от напряжения питания и сопротивления нагрузки. При источниках питания ± 35 В и нагрузке 4 Ом возможно снятие более 100 Вт путем распределения их по транзисторам в среднем на 25 Вт (пик 70 Вт). LM3886 потребляет всего около 18 Вт (в среднем) или менее 40 Вт. Можете если что даже добавить другую пару транзисторов (мощность R8 должна быть соответственно увеличена), тогда схема потянет и нагрузку 2 Ом.

Схемы содержат пару диодов от выхода до клемм питания. Они являются необязательными, поскольку внешние транзисторы не позволяют встроенному защитному устройству войти в режим защиты, а необходимы диоды для распределения обратной ЭДС от нагрузки. Поскольку защита отключена, диоды в значительной степени являются необязательным дополнением. В тестовой схеме всё работало даже когда на выходе было 110 Вт с нагрузкой 4 Ом!

Транзисторы поглощают большую часть напряжения LM3886, поэтому она не перегреется, даже если устройство работает непрерывно с более 100 Вт. Транзисторы должны быть конечно хорошо охлаждены.

Большинство схем в выходном сигнале также имеют последовательную индуктивность 0,7 мкГн. Это рекомендуется для одной лишь LM3886, но необязательно при добавлении транзисторов к усилителю мощности. Её целью является поддержание постоянной мощности при емкостных нагрузках, но здесь микросхема изолирована от нагрузки благодаря резистору 2,7 Ом, который используется для открытия внешних транзисторов. Тестовая схема не была с дросселем и никаких проблем не наблюдалось. При использовании дросселя его изготавливают путем намотки 10 витков провода 0,5 мм на корпус резистора 10 Ом 1 Вт.

LM3886 параллельное соединение

Даже многочисленные коммерческие УМЗЧ использовались с параллельной парой LM3886. Но это совсем не дело. Даже очень небольшое смещение постоянного или переменного тока вызывает сильный ток между встроенными выходными контактами. Большинство схем рекомендует 0,1 Ом, но если разница между выходами двух усилителей составляет 1 В, это означает что ток равен уже 5 А.

Хотя это может показаться допустимым, надо учитывать допуски сопротивления и встроенные напряжения смещения. Используя один конденсатор для линии обратной связи C2, два усилителя имеют точно такое же низкочастотное АЧХ, что исключает возможность прохождения очень низкой частоты, которая вызывает большие смещения на выходах интеграторов усилителя мощности.

В большинстве схем используются резисторы с допуском 1%, и, как правило, они идеально подходят для обеспечения правильной работы УНЧ. Однако в показанной схеме самая большая ошибка заключена в том, что допуски на сопротивление накапливаются, формируя максимальную погрешность. Для примера предположим, что резисторы являются абсолютными, за исключением R2 (1%, 22,220 Ом) и R5 (1%, 21 780 Ом). Это означает что первый интегратор имеет 23,22, а второй – 23,78. Следовательно, U1 имеет выход 23,22 В, а U2 на выходе 22,78 В, разница 440 мВ. Конечно 440 мВ не производит большого шума, но между нулевой нагрузкой на выходе и выходом U1 и U2 будет течь ток в 2,2 А!

Если используются резисторы с допуском 0,1%, можно ожидать, что наихудший циркулирующий ток между интегральными схемами будет около 220 мА при том же пиковом напряжении, что представляет собой значительное снижение. Это уменьшит распределение нагрузки с 28 Вт до 3 Вт (в зависимости от выходного напряжения). Обратите внимание, что смещение по постоянному току не учитывается, но всё-же должно приниматься во внимание.

В общем лучший совет, который можем дать о параллельной работе LM3886 – не делайте этого!

TDA7294 можно использовать в мостовом включении, но только при нагрузке 8 Ом, а напряжение питания не должно превышать ± 35 В. Добавление внешних силовых транзисторов позволяет использовать и усилители мощности LM3886 в мосте, но общая схема станет очень дорогая и сложная.

Используя методы, описанные здесь, без проблем удалось получить 110 Вт на 4 Ом. Тем не менее, общее искажение не является слишком хорошим, особенно на высоких уровнях. От выходного напряжения (при 1 кГц) около 4 В RMS, искажение было чуть более 0,05%, что является хорошо. На более низких уровнях сигнала (где выходные транзисторы вообще не работают) искажение упало примерно до 0,02%.

Нет сомнений в том, что метод усиления транзисторами работает, но это не то, что можно предложить для системы hi-fi.

Если же используете сабвуфер, скорее всего вообще не услышите искажения, так как они уменьшаются с уменьшением частоты.

Подведем итоги

Добавление транзисторов-бустеров позволяет микросхемному усилителю звука обеспечивать большую мощность при нагрузках с более низким сопротивлением, чем это возможно в других случаях, но с оговорками. Главной из них является искажение. Оно не будет слышно если усилитель используется для низкочастотного динамика (в 3-полосной системе) или сабвуфера, но, вероятно, будет заметно, если вы попытаетесь использовать эту технологию с усилителем полного диапазона частот 20 Гц – 20 кГц. Также микросхема не может работать при более высоком напряжении, чем она рассчитана, поэтому мощность большинства типовых нагрузок АС (6-8 Ом) не будет значительно улучшена. Разве что при их параллельном включении.

   Форум по усилителям

Обзор чипов усилителей звука для автомагнитол.

  • org/ListItem»> Новости
  • Чипы усилителей звука для автомобильных магнитол. Обзор.

2017-10-23 14:30:35