» » » TDA1514A: 50-ваттный усилитель за 15 минут

 
 
 
5

TDA1514A: 50-ваттный усилитель за 15 минут

Разместил Datagor 28 июня 2008. Просмотров: 169 751


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. fellow

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 TDA2030) 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:
TDA1514A: 50-ваттный усилитель за 15 минут


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.


Вариант платы в "Sprint Layout" от BLACK EAGLE



В архиве схемы включения и чертёж ПП в Лэйаут:
tda1514-black-eagle.7z | Файл 51,85 Kb загружен 46 раз.

При правильном монтаже и исправных деталях, усилитель начинает работать сразу и в налаживании не нуждается. Нужно только проконтролировать, чтобы на выходах обоих каналов был нулевой потенциал. В противном случае придется искать ошибку в монтаже или другой экземпляр чипа.

Даташит на TDA1514 у нас в справочнике.
Игорь Петрович Котов (Datagor)
Россия, Сибирь, г.Новокузнецк
Профиль Datagor
Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 46

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель на микросхеме TA8205, TA8210, TA8215, TA8221... Очень кратенькая практическая статейка с фотками, навеянная проектом нашего болгарского товарища...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-2. Компенсация сопротивления соединительных проводов акустических систем... Не мечтай, действуй! Интерфейсные искажения, возникающие между УМЗЧ и акустической системой, явно...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой Hi-Fi УМЗЧ на микросхеме ТА8216Н... Здравствуйте, уважаемые жители Датагории! Закончил очередную конструкцию усилителя мощности...
Схема на Датагоре. Новая статья Портативный усилитель для головных телефонов RED-31 c 3V питанием... Перевод и адаптация: Игорь "Датагор" Котов, 2010г. Источник: redcircuits.com Высококачественный...
Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель на К174УН7 (A210K, ТBА810AS, LA4420) с уменьшеным уровнем искажений... Да, это старая-добрая К174УН7 (аналог A210K ТBА810AS, LA4420 ), но на ней при небольшой мощности 4...
Схема на Датагоре. Новая статья LME49810 - одноканальный драйвер выходного каскада до 500 Вт... Так что же такое эта LME49810. В апреле-мае 2007 года NSC представила для специалистов свою...
Схема на Датагоре. Новая статья Мобильный усилитель-раскладушка на STK4231, 2 х 120 Ватт... Представляю вашему вниманию мой новый проект - переносной усилитель мощности на микросхеме STK4231....
Схема на Датагоре. Новая статья Ламповый Hi-Fi усилитель своими руками. Торопкин М. В.... Торопкин М. В. Ламповый Hi-Fi усилитель своими руками. — СПб.: Наука и Техника, 2005. — 240 с: ил. ...
Схема на Датагоре. Новая статья Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. Атаев Д. И., Болотников В. А.... Атаев Д. И., Болотников В. А. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. — М.:...
Схема на Датагоре. Новая статья Рачев Д. Вопросы любительского высококачественного звуковоспроизведения.... Рачев Д. Вопросы любительского высококачественного звуковоспроизведения. - Л.: Энергоиздат, 1982. -...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA7384... Микросхема TDA7384 представляет собой мостовой четырехканальный усилитель мощности ЗЧ с...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA8560... TDA8560 - автомобильный стерео усилитель класса B, с выходной мощностью - 2x40 Вт (при нагрузке 2...
<
  • Главный редактор
21 июня 2008 02:17

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 651 комментарий
  • 265 публикаций
 
  • 0
Перепали мне сегодня два чипа TDA1514 по подозрительно низкой цене. :)
Пошел и посмотрел в соседней конторе: чипы абсолютно идентичны по внешнему виду и так же не внушают доверия, однако стоят 750 руб.
Да...

Пока ничего не собираю - детё перевесило всё.
Как говорит мой товаришь Анатолий, паяю глазами.
wink

<
  • Прохожий
29 июня 2008 01:22

/ Voka

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Для оптимального согласования с TDA1514 предусилитель должен иметь выходное сопротивление больше 3 Ом и меньше 30 Ом

Можно поподробнее? Как определить требуемое выходное сопротивление источника сигнала?

<
  • Главный редактор
29 июня 2008 03:01

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 651 комментарий
  • 265 публикаций
 
  • 0
Voka, где вы это взяли? pardon

<
  • Гражданин
9 июля 2008 01:22

Павел / Pashka

Цитата
  • С нами с 14.05.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 53 комментария
  • 35 публикаций
 
  • 0
Rвых измеряется по падению напряжения на нагрузке...
наверное, сам не пробовал
smile

<
  • Прохожий
3 октября 2008 18:17

/ dkteflon

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Собирал парочку усилителей (стерео) на этой микросхеме, намучился.
Чипы скорее всего были "левые", возбуждались на 2-10 МГц. Середину и верх играело достаточно прилично, на низах сильно гудело (может быть акустика менее 8 Ом противопоказана...)

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.