Усилитель мощности на микросхеме высокого качества. Самые мощные микросхемы усилителей звука: обзор и сравнение

Какие микросхемы-усилители способны выдавать наибольшую мощность. Какие есть ограничения по мощности для чипов класса AB и класса D. Как можно увеличить выходную мощность усилителей на микросхемах. Какие факторы влияют на максимальную мощность усилителя.

Содержание

Самые мощные микросхемы усилителей класса AB

Среди микросхем усилителей класса AB наиболее мощными являются:

  • LM3886 — до 68 Вт при КНИ 0.1% на нагрузке 4 Ом
  • TDA7293 — до 100 Вт при КНИ 10% на нагрузке 8 Ом
  • STK4050 — до 200 Вт на нагрузке 8 Ом

Однако стоит учитывать, что заявленная производителями максимальная мощность часто достигается при высоком уровне искажений. Реальная мощность при низком КНИ обычно ниже.

Основным ограничивающим фактором для микросхем класса AB является тепловыделение. Чем выше мощность, тем больше тепла выделяется на кристалле микросхемы. Это накладывает ограничения на максимальную мощность в одном корпусе.

Способы увеличения мощности усилителей на микросхемах класса AB

Существует несколько способов увеличить выходную мощность усилителей на микросхемах класса AB:


  1. Мостовое включение двух микросхем. Позволяет удвоить выходное напряжение и увеличить мощность в 4 раза на той же нагрузке.
  2. Параллельное включение микросхем. Позволяет увеличить выходной ток и мощность пропорционально количеству микросхем.
  3. Использование более мощных внешних выходных транзисторов.
  4. Применение более эффективного охлаждения микросхемы.

Например, при мостовом включении двух LM3886 можно получить мощность до 200 Вт на нагрузке 8 Ом. А при параллельном включении нескольких TDA7293 некоторые производители заявляют мощность до 300-400 Вт.

Ограничения мощности микросхем класса AB

Для микросхем усилителей класса AB существует ряд физических ограничений по максимальной мощности:

  • Тепловые ограничения корпуса. Стандартные корпуса имеют ограниченную площадь теплоотвода.
  • Ограничения по току выходных транзисторов внутри микросхемы.
  • Ограничения по напряжению питания микросхемы.
  • КПД класса AB ограничен примерно 60-70%.

Поэтому для микросхем класса AB в одном корпусе сложно преодолеть барьер в 100-150 Вт без значительного ухудшения параметров. Для получения большей мощности приходится использовать внешние компоненты или несколько микросхем.


Самые мощные микросхемы усилителей класса D

Микросхемы усилителей класса D способны обеспечить значительно большую выходную мощность по сравнению с классом AB. Среди наиболее мощных можно выделить:

  • TAS5630 — до 300 Вт на канал
  • TDA8954 — до 210 Вт на канал в мостовом включении
  • MAX9744 — до 2×140 Вт
  • IRS2092 — до 500 Вт при использовании внешних MOSFET

Высокий КПД класса D (до 90%) позволяет получить большую выходную мощность при меньшем тепловыделении. Это снимает основное ограничение, характерное для класса AB.

Преимущества микросхем класса D по мощности

Усилители класса D имеют ряд преимуществ, позволяющих достичь большей выходной мощности:

  • Высокий КПД до 90% и выше
  • Низкое тепловыделение
  • Возможность работы на низкоомную нагрузку
  • Компактные размеры
  • Возможность работы от однополярного питания

Благодаря этому микросхемы класса D способны обеспечить выходную мощность в сотни ватт в компактном корпусе. При использовании внешних MOSFET транзисторов мощность может достигать киловатт.


Факторы, влияющие на максимальную мощность усилителя

На максимальную выходную мощность усилителя влияет множество факторов:

  • Напряжение питания
  • Максимальный выходной ток
  • Сопротивление нагрузки
  • Эффективность охлаждения
  • КПД схемы усилителя
  • Допустимый уровень искажений
  • Частотный диапазон сигнала

Поэтому при оценке мощности усилителя важно учитывать все эти параметры. Заявленная производителем максимальная мощность часто достигается в идеальных условиях, которые сложно реализовать на практике.

Ограничения по мощности для бытовой аудиотехники

Для большинства применений в бытовой аудиотехнике редко требуется мощность более 100-200 Вт на канал. Основные причины:

  • Ограниченная акустическая мощность большинства динамиков
  • Высокий уровень звукового давления при мощности более 100 Вт
  • Ограничения по электропитанию бытовой сети
  • Акустические особенности жилых помещений

Поэтому для домашнего применения вполне достаточно усилителей мощностью 50-100 Вт на канал. Более высокая мощность может потребоваться для профессионального звукоусиления, сабвуферов, автомобильной аудиотехники.


Сравнение воспринимаемой громкости и мощности усилителя

Важно понимать, что удвоение мощности усилителя не приводит к удвоению воспринимаемой громкости звука. Громкость связана с мощностью логарифмической зависимостью:

  • Увеличение мощности в 2 раза дает прирост громкости всего на 3 дБ
  • Для удвоения воспринимаемой громкости требуется увеличение мощности в 10 раз
  • Увеличение мощности с 50 Вт до 100 Вт дает прирост громкости всего на 3 дБ

Поэтому погоня за сверхвысокой мощностью усилителя не всегда оправдана с точки зрения прироста громкости. Часто более эффективно улучшить акустическую систему или оптимизировать ее расположение в помещении.

Применение сверхмощных усилителей

Усилители мощностью в сотни ватт и более находят применение в следующих областях:

  • Профессиональные звукоусилительные комплексы для концертов
  • Мощные сабвуферы для домашних кинотеатров
  • Автомобильные аудиосистемы
  • Системы оповещения
  • Промышленные ультразвуковые генераторы

В этих применениях действительно может потребоваться мощность в киловатты. Однако для большинства бытовых применений такая мощность избыточна и может привести к повреждению акустических систем.


Выбор оптимальной мощности усилителя

При выборе мощности усилителя следует учитывать следующие факторы:

  • Чувствительность и максимальная мощность акустических систем
  • Размеры помещения для прослушивания
  • Предпочитаемый уровень громкости
  • Жанр музыки и динамический диапазон записей
  • Необходимый запас по мощности

Для большинства домашних применений достаточно усилителя мощностью 50-100 Вт на канал. Это обеспечит комфортный запас по мощности и не приведет к перегрузке акустических систем.

Более высокая мощность может потребоваться при использовании низкочувствительных акустических систем или для озвучивания больших помещений. Однако в этих случаях лучше обратиться к специализированным профессиональным решениям.

Заключение

Современные микросхемы усилителей позволяют получить выходную мощность в сотни ватт в компактном корпусе. Наиболее высокие показатели мощности демонстрируют усилители класса D благодаря высокому КПД.

Однако для большинства применений в бытовой аудиотехнике нет необходимости в сверхвысокой мощности. Гораздо важнее обеспечить высокое качество звучания при умеренной мощности. Поэтому при выборе усилителя следует в первую очередь ориентироваться на качество звучания и соответствие параметров усилителя используемой акустической системе.



УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКА

Сегодня на ваше рассмотрение предлагаем мощный HI-FI усилитель звука, для любителей громкой и качественной музыки. Основой усилителя является микросхема STK4031, поскольку она имеет высокое качество звучания и ее параметры очень близки к ламповому звучанию. Правда указанная микросхема по сравнению с известными тда-шками стоит втройне дороже, но это не с проста, если желаете иметь у себя дома мощный усилитель, скажем к примеру для средниx сцен, то советую именно этот усилитель. Предлагаемый вариант усилителя мощности звука работает в режиме моно и стерео. При моно включении микросхема способна отдавать чистую звуковую мощность 240 ватт, а при стерео – 120 ватт на канал. В данном случае мы рассмотрим моно вариант усилителя, хотя если желаете иметь стерео усилитель высокого качества нужно собрать ту же сxему и одним движением выключателя усилитель переходит в стерео режим. Для удобства и красоты усилитель можно собрать в корпусе от советскиx усилителей, это сэкономит время и деньги.

Если же нет подходящего корпуса, можно смастерить самому из фанеры, а потом покрасить готовый корпус получив тот дизайн который вам более по душе. 

   Усилитель мощности имеет встроенную защиту от перегрева, если температура кристаллов внутренних транзисторов микриосхемы поднимается свыше 100 градусов усилитель автоматически отключает питание внутри микросхемы, а когда он чувствует спад температуры, то снова питание включается. Также усилитель звука снабжен защитой от короткого замыкания и от переплюсовки. Рассматривая разновидности защит этого усилителя становится понятно, что усилитель не просто мощный, а еще и очень “умный”. Схема включения усилителя приведена ниже, она достаточно сложная, но когда после долгого труда вы наконец включите усилитель, то поймете, что весь ваш труд стоило того и не будете жалеть на потраченные деньги, поскольку усилитель обойдется вам около 40$, а за эти деньги в магазине невозможно купить усилитель с таким классом, мощностью и качеством звучания.

 

   Если вы новичек, крайне не советую замахиваться на такое дело, лично я в процессе экспериментов 3 раза спалил микросxему, даже не смотря на ее защиты. Спалить ее к удивлению все же возможно, если в сxеме включения допущены грубые ошибки. Сопротивления 4,7 ом в сxеме лучше делать самому, потому что у ниx должна быть мощность от 3 до 5 ватт, а найти такие в магазине достаточно трудно и лишняя трата денег. Для этого берем резистор типа МЛТ с сопротивлением не менее 300 килоом и с мощностью не менее 1 ватт и на него мотаем порядка 30 витков провода диаметром 0,5 мм. Провод мотаем в несколько рядов. Готовый усилитель звука устанавливают на теплоотвод, не смотря на высокую мощность, как не странно усилитель не так уж и сильно греется и вентилятор не нужен, но он конечно и не помешает. Сxема блока питания приведена ниже. 

  Как видно из сxемы БП, усилитель питается двуxполярным напряжением 50 вольт, по 25 вольт на плечо. Для блока питания берем любой трансформатор с мощностью 250 – 300 ватт (в крайнем случае можно использовать трансформатор от ч/б телевизора), снимаем все вторичные обмотки и мотаем новую.

Обмотку делаем проводом проводом 1,5 мм и мотаем ровно 60 витков, затем делаем отвод и мотаем еще 60. После нужно собрать диодный мост диодами типа КД2010. конденсаторы лучше использовать с емкостью 2000 микрофарад 50 вольт по две штуки на плечо, то есть на каждое плечо у нас получается 4000 микрофарад. Конструкцию желательно дополнить светодиодным индикатором. Паралельно к фильтрационным конденсатором желательно подключить неполярные конденсаторы с емкостью 0,22 микрофарад и с напряжением не менее 63 вольт. Для лучшей изоляции от электромагнитных помех трансформатор желательно изолировать медной фольгой, или же прикрепить в корпусе как можно дальше от платы с усилителем, приведенном в статье усилитель и блок питания собраны в отдельных корпусаx во избежания такиx помеx, поскольку микросхемы STK очень чувствительны к таким факторам и это значительным образом может повлиять на качество звука. 

   Для теx кто решил собрать моно вариант усилителя мощности звука, ввожу одно уточнение – нагрузка выxода должна быть именно 8 ом. Если под рукой все динамики 4 ома – не беда, просто берем резистор с сопротивлением не менее 500 килоом 3 ватт или любую пластмассовую трубку ( например пасту от гелевой ручки ) и мотаем на нее 30 витков провода с диаметром около 0,5 мм и подключаем последовательно к динамической головке, то есть мотаем как бы искуственное сопротивление которое усилитель будет понимать как динамик и отдаст нам всю свою мощность. Напрямую нельзя подключать к мостовому вxоду усилителя динамик в 4 ома, усилитель будет давать искажения и сильно греться. Во избежания скачков напряжения, блок питания можно дополнить мощным стабилизатором напряжения. Кроме стабилизатора, блок питание можно дополнить предоxранителями как вxодной, так и выxодной цепей напряжения. Усилитель звука отлично подойдет для домашнего сабвуфера и по мощности и по качеству. На этом все, с уважением, АКА.

   Форум по усилителям мощности

УНЧ и Звукотехника | Усилители мощности низкой частоты | Микросхема


Как много в этой аббревиатуре для сердца радиолюбителя слилось. Каждый, кто когда-нибудь занимался радиотехникой и электроникой, собирал различные усилители низкой частоты. Простые и сложные, маломощные и мощные. Сейчас, с развитием интегральных микросхем, стало вообще всё намного проще. Усилители не содержат каких-то уникальных радиодеталей. Одна микросхема, которая, собственно, и представляет собой уже готовый усилитель мощности низкой частоты, и схема, практически, собрана. Как правило, выходная мощность таких усилителей и качество воспроизведения на высоте. А если прикупить головку динамическую прямого излучения Ватт так на 1500 — 2000 и встроить в корпус с фазоинвертором, выполненный по рассчитанным размерам, то вообще замечательно. Получится сабвуфер не хуже покупного. В большинстве случаев даже лучше.

Чистота и качество воспроизведения постоянно совершенствуются. Основные термины в данном разделе:
Бел (Б) — логарифмическая единица, соответствующая (при частоте 1000 Гц) десятикратному изменению силы звука. Логарифмическая единица, соответствующая 1/10 бела, называется децибелом (дБ). Одному дБ соответствует изменение звукового давления в 1,12 раза.
Частота звуковых колебаний воспринимается на слух как высота тона. Самый низкий предел, воспринимаемый человеком, 20 Гц, а самый высокий — 20000 Гц.
Тембр — окраска звука, определяемая количеством, частотой и интенсивностью обертонов.
Уровень звукового давления — отношение данного звукового давления p к нулевому уровню p0, выраженное в дБ. Вычисляется как N=20 lg(p/p0).
Болевой порог — звуковое давление, которое вызывает болевое ощущение на коже. Уровень равен 120 дБ.

В радиолюбительской практике принято делить УНЧ на обычные и высокого качества (Hi-Fi класса). Максимальная выходная мощность всех звуковых усилителей определяется по простой формуле: Pвых=U2/Rн. Т.е. замеряете напряжение на выходе УНЧ (обязательно под нагрузкой), возводите в квадрат и делите на сопротивление нагрузки (обычно сопротивление динамика 4-8 Ом). Можно ещё упомянуть о предварительном усилении. К усилителям мощности обязательно нужны такие каскады, чтобы напряжение на его входе было достаточным.

Бывают ещё различные по сложности усилительные каскады. Однотактные, двухтактные, трансформаторные и бестрансформаторные, мостовые схемы включения усилительных элементов. Одна из возможных схем двухтактного трансформаторного каскада усилителя звуковой частоты приведена ниже. Номинальная выходная мощность 4 Вт, максимальная — 6 Вт.

Но такие, я думаю, уже никто не будет собирать. Слишком трудоёмко наматывать трансформатор, плюс ко всему нужно найти подходящий магнитопровод.

Приведу ещё пример двухтактного бестрансформаторного каскада УНЧ. Выходная мощность порядка 10 Вт.

У нас в наличии имеется более 850 схем УНЧ на интегральных микросхемах. По мере необходимости будем выкладывать их на сайт, особенно самые лучшие, на наш взгляд. Если Вам нужен какой-то усилитель и Вы не можете найти его схему, то пишите, пожалуйста, в комментариях или в форме обратной связи. Мы обязательно поможем.


Ниже приведены ссылки на различные материалы по данной теме. Особо отметим, что среди них есть полностью опубликованные с полным описанием схемы, входящих радиоэлементов, различных настроек и замеров основных параметров (например, силы тока и напряжения) на разных участках цепи и между элементами. Также есть с кратким описанием, содержащие ссылку на скачивание всего документа в одном архиве, где, в свою очередь, содержится уже полное описание конструкции, печатной платы и прочее. Архивы имеют расширение *.rar (распаковать можно, например, программой WinRAR версии 2.9 и выше) и доступны для скачивания. Примечание: эта мера введена из-за того, что многие запакованные материалы являются целыми пособиями. Подразумевается, что Вам будет удобнее скачать на жесткий диск и просматривать уже локально, нежели листать страницу за страницей, расходуя трафик и время.


  • Простой усилитель на 100 ватт
  • Фильтр низких частот
  • Схема усилителя мощности от 1000 ватт
  • Схема усилителя на STK401-061
  • Схема УНЧ на псевдо IGBT-транзисторах
  • NMOS или усилитель на N-Channel Mosfet
  • Усилитель Брагина
  • TDA8567Q — 4×25 ватт
  • Защита АС
  • Ламповый усилитель
  • Усилитель класса D – Схема на 120 ватт
  • Усилитель класса В
  • Усилитель мощности 1000, 500, 250 и 125 ватт
  • Усилитель для сабвуфера
  • Усилитель мощности 500 ватт
  • Интегральный стерео усилитель 2×6 Ватт
  • TDA7386 схема усилителя мощности
  • Усилитель на LM386
  • Усилитель мощности на микросхеме TA7270P — TA7271P
  • Автоусилитель
  • Транзисторный усилитель 15 ватт
  • Предусилитель и регулятор тембра
  • Сделать усилитель своими руками
  • Автомобильный усилитель для дома
  • Схема лампового усилителя
  • Усилитель на STK
  • Фильтр НЧ
  • TDA1517 — простой усилитель звуковой частоты
  • Простой усилитель на TDA7297
  • Саб с усилителем на TDA1562Q
  • LM4780 Audio Power Amplifier
  • 4 канальный автомобильный усилитель
  • LM3886 | Усилитель на LM3886
  • TDA7240 — моно усилитель на 20 ватт
  • Кроссовер для сабвуфера
  • LM3875 — усилитель мощности звуковой частоты
  • Hi-Fi усилитель ЗЧ на TDA2052
  • Акустическая система 2. 1 для компьютера
  • Три схемы MOSFET усилителей звуковой частоты
  • Усилитель Mosfet (2SK1058 + 2SJ162)
  • Простой звуковой усилитель
  • Схема УМЗЧ с усилителем напряжения по схеме с общей базой
  • TDA1514
  • Автомобильный сигнал на aP89042
  • УНЧ на TDA2005 с выходной мощностью 20 ватт
  • Усилитель мощности звуковой частоты на LME49811
  • Усилитель мощности звуковой частоты на 2N3055
  • Схема усилителя звуковой частоты на TB2904HQ
  • Усилитель мощности звуковой частоты — 200 ватт
  • Схема транзисторного усилителя мощности
  • Усилитель мощности звуковой частоты на LM3876
  • Звуковой усилитель мощности 600 ватт
  • Digital Volume Control на DS1669
  • УЗЧ 22 Вт на TDA1554
  • УНЧ 150W
  • УНЧ 2*10W
  • Стерео усилитель на микросхеме TDA1552
  • Квадро УНЧ
  • Программа для расчета темброблока
  • УНЧ 900 Вт — Класс D
  • Маломощный УНЧ для портативной аппаратуры
  • Транзисторный УНЧ на 70 Вт
  • «Дачный» усилитель
  • Усилитель 50 Вт на TDA2025
  • УМЗЧ на 1000 Вт
  • Параметры УНЧ по. .. таблице
  • Усилитель низкой частоты на TDA2050
  • Усилитель низкой частоты на TDA7294
  • 3 УНЧ
  • Светодинамическая установка
  • Индикатор выходной мощности
  • ФНЧ на MAX292
  • УНЧ на микросхеме TDA7293
  • Цифро-аналоговый преобразователь
  • Операционные усилители
  • Активные фильтры к сабвуферам
  • УМЗЧ и блок питания для него
  • Осциллограф из компьютера
  • Генератор сигналов
  • Большой ремонт больших динамиков
  • Предусилитель Hi-Fi класса
  • Усилитель для сабвуфера на 300 Вт
  • УНЧ на 150 Вт
  • УНЧ на 100 Вт
  • УНЧ на 50 Вт
  • Регуляторы громкости
  • Ещё один активный фильтр
  • Простой стереоусилитель на микросхемах
  • Кроссовер для трёхканальной аудиосистемы
  • Мощный УМЗЧ с минимумом радиоэлементов
  • Активный фильтр для усиления басов
  • УНЧ с выходной мощностью 200 Вт
  • Усилитель на TDA1562
  • УНЧ для сабвуфера
  • Уcилители мощности на микросхемах TDA
  • Плавное включение усилителя мощности
  • Звуковой усилитель для сабвуфера к компьютеру
  • Высококачественный звуковой усилитель для компьютера
  • Автомобильный усилитель 2×40 Вт

Какие микросхемы-усилители самые мощные?

измельчитель
Участник

#1