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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Amplificador de potência para carro com fonte de alimentação em chip TDA7294. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência automotivos Toma-se como base o amplificador, cujo circuito foi publicado na revista Radio, nº 7, de 2002. O circuito e o artigo encontram-se abaixo. A potência de saída nominal do UMZCH com um fator de distorção não linear de 0,5% no modo "Estéreo" é de aproximadamente 2x70 W (2x4 Ohms), no modo "Mono" - cerca de 150 W (8 Ohms). Não requer quase nenhum ajuste. Amplificador O amplificador é feito em dois chips DA1, DA2. O circuito integrado TDA7294 é um amplificador de potência de alto desempenho e é relativamente barato. Os estágios terminal e pré-terminal do TDA7294 são construídos em transistores de efeito de campo, possuem proteção contra superaquecimento e curto-circuito na saída. Quando a temperatura do cristal atinge 145°C, a unidade de proteção comuta o microcircuito para o modo "MUTE", e quando atinge 150"C - para o modo "STAND-BY". Devido à ampla faixa de tensões de alimentação, o TDA7294 microcircuito pode ser usado em conjunto com uma carga com resistência superior a 8 ohms sem perda significativa de potência de saída. Ao usar dois microcircuitos conectados em um circuito de ponte, o limite superior de resistência sobe para 16 ohms. Com a escolha ideal de alimentação tensão, sua potência máxima de saída em uma carga de baixa resistência (4 ohms e abaixo) é limitada apenas pela corrente máxima permitida do estágio final, igual a 10 A, e atinge 100 W. Com um fator de distorção harmônica de 0,5%, o microcircuito fornece potência de até 70 W à carga. O diagrama de circuito UMZCH sem fonte de alimentação é mostrado na fig.
No esquema proposto, as funções "STAND-BY" e "MUTE" não são utilizadas, pois o amplificador está ligado na fonte de alimentação. Os resistores R1, R4 definem a impedância de entrada do UMZCH. Pares de elementos R1, C1 e R4, C4 formam um filtro passa-alta nas entradas de ambos os canais, limitando a largura de banda do amplificador por baixo. Da mesma forma, os elementos R2, C2 e R5, C5 na cadeia OOS definem o limite inferior da largura de banda. As relações de resistência R3/R2, R6/R5 definem o ganho UMZCH. Com as classificações especificadas dos elementos R2, R3, R5, R6, o ganho de tensão é de 30 dB. O interruptor SA1 seleciona o modo de operação UMZCH "Estéreo / Mono". No modo "Estéreo", os microcircuitos DA1 e DA2 funcionam como dois amplificadores não inversores independentes; no modo "Mono", o amplificador DA2 passa de um amplificador não inversor com um ganho de Kc \u6d R5 / R1 + 1 em um amplificador inversor com ganho unitário. A posição SA1 no diagrama corresponde ao modo "Estéreo". Ao usar UMZCH no modo bridge, a saída AC "+" é conectada à saída DA2 e a saída "-" é conectada à saída DA1114. O conversor da fonte de alimentação do amplificador (veja a Fig.) é construído principalmente no chip KR4EU494 - um análogo importado do TL7294CN. Como os microcircuitos TDAXNUMX possuem seus próprios nós de proteção, não há necessidade de utilizá-los na própria fonte de alimentação.
O microcircuito KR1114EU4 pode operar em conversores push-pull e de ciclo único; o modo de operação é definido pela entrada OTS (pino 13). Nesta fonte de alimentação, o pino 13 é conectado a uma fonte de tensão de referência de +5 V e o conversor opera no modo push-pull. O ciclo de trabalho dos pulsos pode variar em uma ampla faixa. As saídas do microcircuito podem ser conectadas diretamente através dos resistores R16, R17 às bases dos poderosos transistores bipolares VT1 e VT2 do conversor devido ao alto valor limite da corrente de saída (até 200 mA). Como o chip conversor possui saídas de coletor e emissor para transistores de saída (pinos 8-11), é possível ativá-los de acordo com um circuito emissor comum ou coletor comum, dependendo da estrutura dos transistores VT1 e VT2. No bloco descrito com transistores da estrutura n-p-n, a segunda opção é usada. Ao usar transistores de efeito de campo (FETs de canal n) como chaves, remova os resistores R 18 e R19. O chip KR1114EU4 possui seu próprio gerador de pulsos dente de serra. Os elementos R8, C8 são temporização e a frequência de geração pode ser determinada pela fórmula f = 1/(R8C8). Ao operar no modo push-pull, a frequência do oscilador do microcircuito deve ser duas vezes maior que a frequência na saída do conversor. Para os valores do circuito de temporização indicados no diagrama, a frequência do gerador é de cerca de 160 kHz e a frequência de pulso de saída é de cerca de 80 kHz. A estabilidade do conversor em uma ampla faixa de tensões de alimentação é fornecida pela fonte de tensão de referência integrada (pino 14) +5 V. O circuito R9C7 fornece um aumento suave na largura de pulso de saída da unidade e potência na carga após a alimentação ser ligada. O diodo VD1 evita a falha da unidade quando a polaridade da tensão de alimentação é invertida; neste caso, apenas o fusível FU1 irá queimar. A fonte de alimentação tem estabilização de tensão na carga devido ao feedback. É realizado através dos resistores R10-R15 de cada braço do retificador. Esses resistores formam dois divisores de tensão, através dos quais parte da tensão da saída da fonte de alimentação vai para os amplificadores de erro (pinos 1,15). Como padrão de tensão, com o qual as tensões de saída da fonte de alimentação são comparadas, é utilizada uma fonte de tensão de referência (ION). As saídas dos amplificadores de erro dentro do DA1 são conectadas através de diodos. O pino 3 é para feedback local limitando o ganho dos amplificadores. Neste bloco, o pino 3 é usado para acionar o conversor e os amplificadores atuam como comparadores. Do transformador de pulso T1, a tensão é retificada pelos diodos VD2-VD5 e suavizada pelos capacitores C11-C 14. Para reduzir a dissipação de energia nos microcircuitos UMZCH DA1 e DA2 e aumentar a potência máxima de saída do amplificador, você precisa selecione corretamente a tensão de saída do conversor, com base na resistência da carga. Este UMZCH foi projetado para trabalhar em conjunto com uma carga de 4 ohms no modo "Estéreo" e com uma carga de 8 ohms no modo ponte. O valor da tensão de alimentação DA1, DA2 recomendado pelo fabricante para uma determinada resistência de carga é de ± 25 ... .27 V, e o conversor de pulso é projetado para esta tensão. No circuito de alimentação mostrado, é necessário um interruptor suficientemente potente para ligá-lo. Muitas vezes esse método de inclusão é inconveniente ou inaceitável. Na fig. Abaixo está um diagrama esquemático do dispositivo de controle automático de partida do inversor.
Ele garante que o UMZCH seja ligado quando uma tensão constante de mais de 20 V é aplicada ao resistor R1 ou quando um sinal de áudio com um valor de tensão efetivo de pelo menos 15 V é aplicado ao capacitor C0,6. A primeira opção pode ser usado se o rádio do carro tiver uma saída para controlar dispositivos externos, por exemplo, uma antena elétrica retrátil. Outra opção também é adequada se um subwoofer estiver instalado no carro. Em seguida, o capacitor C15 é conectado a uma das saídas do rádio do carro UMZCH, e agora o amplificador ligará automaticamente quando a potência de saída do rádio do carro for superior a 0,15 ... 0,2 W e desligará em menos. É inaceitável conectar duas entradas ao rádio ao mesmo tempo, pois isso pode desativá-lo. O capacitor C16 suaviza simultaneamente as ondulações de tensão CA e retarda o desligamento do amplificador após o desaparecimento do sinal de entrada (com um atraso de cerca de 30 s). Os diodos VD7, VD8 evitam a influência do circuito de comutação na operação do modulador SHI. Eles também definem o limite de tensão no coletor VT3, acima do qual a duração dos pulsos na saída DA3 começará a diminuir gradualmente e, quando atingir 4 ... 4,5 V, a fonte será desligada. Se este amplificador for usado apenas para um subwoofer, você precisará de um nó, cujo diagrama é mostrado abaixo.
Este é um filtro passa-baixa de segunda ordem com frequência de corte de 80 Hz; ele é ligado antes de entrar no UMZCH. No diagrama, entre parênteses, estão indicadas as conclusões do amplificador operacional do segundo canal. Os reguladores de tensão integrados DA2, DA3 são instalados no circuito de alimentação. Se o amplificador for planejado para ser usado apenas no modo em ponte, um amplificador operacional único pode ser usado em vez de amplificadores operacionais duplos. Detalhes e construção Como VD1, você pode usar diodos das séries KD2997, KD2999 com qualquer índice de letras. Os diodos KD2997B (VD2-VD5) podem ser substituídos por KD2997A, KD2999A, KD2999B. Em vez dos transistores KT898A (VT1, VT2), é permitido usar outros: KT890 com qualquer índice de letras, KT896A, KT896B, KT898B, KP958A-KP958V, KP954A-KP954V. Você pode usar transistores de efeito de campo importados IRFZ48, IRFZ44, IRF540, IRF640, IRF530, BUZ11A, BUZ22 ou seus análogos removendo os resistores R18, R19. Potentes transistores PSU VT1, VT2 e microcircuitos amplificadores DA1, DA2 são instalados em dissipadores de calor separados. É permitido instalar microcircuitos em um dissipador de calor sem isolamento, mas ao mesmo tempo isolá-lo da caixa do amplificador, pois o substrato metálico dos microcircuitos possui uma tensão de -Upit em relação ao fio comum. É inaceitável instalar transistores em um dissipador de calor sem isolamento. A mica pode ser usada como material isolante. Ao montar elementos de potência em dissipadores de calor, é desejável usar pasta condutora de calor KPT-8, o que facilitará muito a operação térmica desses elementos. Os diodos VD1-VD5 são instalados perpendicularmente à placa. O circuito magnético do transformador de pulso T1 é composto por três anéis de tamanho K40x25x11 colados de ferrite M2000NM1. Os enrolamentos I, II são enrolados em 4 voltas com um feixe de cinco fios PEV-2 1,2 mm. Os enrolamentos III, IV são enrolados em 10 voltas com um feixe de quatro fios PEV-2 0,8 mm. Os enrolamentos I, II e III, IV devem ser simétricos. Antes de enrolar, as arestas vivas do anel colado devem ser arredondadas com uma lima de agulha. Três ou quatro camadas de isolamento de fita fluoroplástica são colocadas entre os enrolamentos. O transformador é instalado no centro da placa de circuito impresso por meio de uma placa retangular ou redonda pressionando em cima com um furo no centro e um parafuso M5 ou M6 com porca. No circuito de controle de inicialização do conversor, quaisquer diodos de silício de baixa potência são adequados, pois VD1-VD3, KT3102A (VT1) é substituído por um transistor com qualquer índice de letras desta série ou KT315. É permitido instalar amplificadores operacionais KR574UD2, KR140UD20, KR544UD4 no filtro passa-baixa. Em vez dos estabilizadores DA2, DA3, você pode usar qualquer estabilizador de tensão positivo e negativo de 15 V integrado. Devemos tentar conectar os fios de alimentação do amplificador o mais próximo possível da bateria do carro (na caixa de fusíveis) para excluir a influência de outros consumidores de corrente. Como a corrente de pico consumida pelo amplificador pode ser de até 15 A, fios de bitola grande (3...5 mm2) devem ser usados no circuito de alimentação. Se houver um dispositivo crítico para ondulações de tensão de alta frequência na rede de bordo, é necessário aumentar a capacitância C9 e, se isso não trouxer o efeito desejado, ligue um filtro de alta frequência no circuito de alimentação do conversor. Estabelecimento Com elementos reparáveis, o amplificador começa a funcionar imediatamente. Apenas a fonte de alimentação precisa ser configurada. Portanto, é aconselhável realizar a instalação e configuração em duas etapas, como segue. Apenas os elementos da fonte de alimentação são instalados na placa de circuito impresso (as peças do amplificador não são soldadas). Em seguida, o resistor R14 é soldado e um equivalente de carga é conectado entre o fio comum e a saída positiva da fonte de alimentação - um resistor de fio com resistência de 6 ... 7 Ohms com potência de pelo menos 100 W. Depois de ligar a energia, a tensão neste resistor é medida, deve estar na faixa de 26 ... 28 V. Em seguida, a resistência da carga é aumentada para 50 Ohms. Ao girar o motor do resistor de sintonia R 13, a mesma tensão de saída da fonte de alimentação é alcançada com uma carga de 100 watts. Então R14 é soldado e R12 é soldado. A configuração do segundo circuito de estabilização é semelhante. Ao final do ajuste, solde o resistor R12. Em seguida, as peças UMZCH são montadas e a operabilidade do dispositivo montado é verificada quanto aos equivalentes de carga do gerador de frequência de áudio. O dispositivo para ligar automaticamente o amplificador não precisa ser configurado, mas se o conversor iniciar mesmo na ausência de sinais de entrada, a resistência R21 é reduzida a um valor no qual a tensão no coletor VT1 está na faixa de 6 ... 6,5 V. comentários O amplificador que funciona no meu carro é montado de acordo com o circuito da ponte e aciona apenas o subwoofer (os canais esquerdo e direito soam TDA1518BQ de acordo com o esquema emprestado do amplificador da primeira edição). Os poderosos transistores npn VT1 e VT2 se recusaram a funcionar, aparentemente devido à disseminação de parâmetros. Eles foram substituídos pelo campo IRFZ44, levando em consideração as alterações no circuito indicadas no artigo, e 2 desses transistores conectados em paralelo são instalados em cada braço. Literatura 1. Shikhatov A. Auto som: nos instalamos. - Rádio, 2000, nº 1, pp. 16,17. 2. Syritso A. UMZCH no chip TDA7294. - Rádio, 2000, Ns 5, p. 19-21. 3. Circuitos integrados: Microcircuitos para comutação de fontes de alimentação e sua aplicação. - M.: DODEKA, 1997. 4. Amplificador de carro em TDA7294 Publicação: cxem.net
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