Amplificador de potência AF com ferramentas de diagnóstico TDA1562Q. Data de referência

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O microcircuito descrito é um amplificador de sinal monofônico de ponte de 3 horas com potência máxima de saída de até 70 W a uma carga de 4 ohms e destina-se ao uso em equipamentos de reprodução de som automotivo e doméstico.

Estruturalmente, o amplificador é embalado em um invólucro de plástico DBS17P com 17 condutores estanhados rígidos (Fig. 1).

A parte traseira plana da caixa é feita na forma de uma placa de remoção de calor de metal. Com este lado, o microcircuito é fixado à parede maciça de metal do aparelho, tendo previamente coberto a interface com pasta condutora de calor. Peso do dispositivo - não mais que 10 g.

Com um mínimo de componentes externos necessários, o microcircuito oferece a possibilidade de construir um amplificador com alta potência de saída, alimentado por uma fonte unipolar.

O amplificador ligado sob a tensão de operação pode estar em um dos três modos - "On" ("On"), "Silence" ("Mute") e "Standby" ("Standby"). No modo de operação "On", o microcircuito amplifica o sinal de entrada e aloca a potência instalada para a carga, enquanto consome a corrente correspondente (até dez amperes).

No modo Silence, o sinal de entrada não passa para a saída do amplificador, mas seus potentes estágios de saída permanecem ligados. Por esse motivo, o amplificador consome uma corrente significativa, mas é capaz de alternar para o modo "On" quase instantaneamente.

No "modo de espera", quase todos os nós do amplificador são desenergizados e consome uma corrente insignificante da fonte de energia - como regra, alguns microamperes. O tempo de comutação do modo "Standby" para o modo "On" não excede 50 ms.

A mudança de um modo para outro é implementada pela aplicação de uma tensão de controle à entrada de seleção de modo do microcircuito.

O amplificador tem um nível muito baixo de ruído próprio e baixos harmônicos.

Um diagrama funcional simplificado do amplificador e um circuito típico para sua inclusão são mostrados na fig. 2.

(clique para ampliar)

Se a potência de saída não exceder 18 W, o amplificador opera no modo classe B. Com um aumento adicional no nível do sinal de entrada, a tensão de alimentação interna do amplificador aumenta devido à inclusão de nós de reforço de tensão com óxido externo de alta capacidade capacitores conectados aos pinos 3,5 e 13 do microcircuito, conforme mostrado no diagrama funcional. O amplificador entra no modo classe H e a potência de saída sobe para 15 watts. Se o cristal do microchip aquecer até uma temperatura de 70°C, o sensor de temperatura integrado muda o amplificador para o modo classe B. A potência de saída não excede 120 watts.

Se a tensão de alimentação U do microcircuito cair para 7 V, o amplificador mudará automaticamente para o modo "Silêncio". Com um aumento subsequente na tensão de alimentação para 9 V, o amplificador retorna ao modo "On".

O microcircuito também é equipado com unidades de proteção integradas contra o circuito mútuo dos condutores de saída e seu curto-circuito no fio de alimentação positivo e no fio comum.

Pinagem do microcircuito: pin. 1 - entrada de sinal 3H não inversora; alfinete. 2 - entrada de sinal inversora 3H; alfinete. 3 e 5 - terminais para conectar o capacitor aditivo de cabelo do braço superior do amplificador de acordo com o esquema; alfinete. 4 - entrada do sinal de controle para comutação (seleção) do modo de operação; alfinete. 6 e 12 - conclusões do fio comum, conclusões negativas da fonte de alimentação; alfinete. 7 - saída de sinal direto 3H; alfinete. 8 - saída de sinal da unidade de diagnóstico; alfinete. 9 e 10 - conclusões positivas da fonte de alimentação; alfinete. 11 - saída de sinal inverso 3H; alfinete. 13 e 15 - conclusões para conectar o capacitor de aumento de tensão do braço inferior do amplificador de acordo com o esquema: pino. 14 - saída de controle da fonte interna de tensão exemplar: pino. 16 - entrada de sinal para controlar o estado do amplificador; saída de sinal de indicação; alfinete. 17 - fio comum do sinal de saída.

Para atender aos requisitos de controle de energia inteligente, diagnósticos e nós de controle do amplificador / indicação de status são incorporados ao microcircuito. A unidade de diagnóstico informa sobre situações de emergência no circuito de carga e sobre sobrecarga do amplificador. Na saída do nó (pino 8), aparece um sinal, cujo nível e natureza são fáceis de determinar. o que aconteceu com a carga - seu curto-circuito em um dos fios de energia, curto-circuito ou circuito aberto. Este sinal, depois de processado pelo microcontrolador, pode ser aplicado nas entradas correspondentes do amplificador, o que o colocará em modo de segurança.

O nó de exibição de controle/status tem apenas um pino externo, 16, que serve tanto como entrada quanto como saída. A entrada permite controlar o estado do amplificador. Um sinal de comando de alto nível muda o amplificador para o modo classe H (aumento de tensão ativado), independentemente da temperatura do cristal. Com um nível de sinal de comando médio, o amplificador entra no modo classe B, independentemente da temperatura do cristal. Um comando de baixo nível coloca imediatamente o amplificador no modo "Silêncio". Sem atraso, o amplificador muda do modo "Silence" para o modo "On", e a mudança na classe de ganho de B para H e vice-versa ocorre no momento em que o sinal de entrada passa por "zero".

Quando nenhuma tensão de controle é aplicada a esta entrada, ela se torna uma saída e o estado atual do amplificador pode ser julgado a partir dos sinais de saída. A tensão de saída pode assumir três níveis discretos - baixo, médio e alto. Um nível baixo indica que o amplificador está no modo "Silêncio"; médio - no modo "On" e funciona na classe B, o aumento de tensão é desligado por um sinal do sensor de temperatura (a temperatura excede 120°C); alto - amplificador opera na classe H. temperatura do cristal - menos de 120°C. A comutação do amplificador da classe B para H ocorre no momento da transição do sinal de entrada 34 para "zero".

Principais características técnicas

• Tensão de alimentação nominal, V ...... 14,4
• Corrente consumida. mãe com uma carga desconectada nos modos
• "Ligado" e "Silêncio" ...... 110...150
• valor típico ...... 110
• Consumo de corrente em "Modo de espera", uA......1...50
• valor típico ...... 1
• Ganho de tensão, dB......25...27
• valor típico ...... 26
• Potência de saída, W, não menos, no modo classe H com um fator de distorção não linear de 10%......60
• valor típico ...... 70
• 0.5%......45
• valor típico ...... 55
• Potência de saída, W, não menos, no modo classe B com um fator de distorção não linear de 10%......16
• valor típico ...... 20
• Fator de distorção não linear (valor típico), %, na potência de saída 1 W......0,03
• 20 W......0,06
• O valor do coeficiente de distorção não linear (típico), no qual o detector de distorção dinâmica é acionado,%......10
• A mais alta tensão de ruído intrínseco, μV, na faixa de frequência de 20 Hz a 20 kHz......150
• Profundidade de supressão das ondulações da tensão de alimentação nos modos "On" e "Silence", dB, não inferior a ...... 60
• valor típico ...... 70
• Impedância de entrada diferencial da entrada 3H, kOhm, não inferior a ...... 90
• valor típico ...... 150
• Tensão de comutação na entrada de seleção de modo. B, para transferir o amplificador para o modo "Standby" do modo "Silêncio", não menos que ...... 1
• "Silence" do modo "Standby", não mais ...... 2
• "Silêncio" do modo "Ativado", não menos......3.3
• "Ativado" no modo Silêncio, não mais......4,2
• Histerese elétrica da tensão de comutação do modo "Standby" para o modo "Silêncio" e vice-versa na entrada de seleção de modo, mV (valor típico)...... 200
• Histerese elétrica da tensão de comutação do modo "On" para o modo "Silence" e de volta na entrada de seleção de modo, mV (valor típico)...... 200
• Corrente consumida na entrada de seleção de modo, µA, não mais que......20
• Tempo de comutação do modo "Standby mode" para o modo "On" pela entrada de seleção de modo, ms.....50
• Taxa de supressão de sinal de modo comum na entrada 34 no modo "On", dB, não inferior a......70
• valor típico ...... 80
• O coeficiente de atenuação do sinal de entrada na entrada 34 no modo "Silêncio", dB, não inferior a ...... 80
• valor típico ...... 90
• A corrente de entrada de um sinal de comando de alto nível (14,4 V) na entrada da unidade de controle/indicação (pino 16), mA, não mais que ...... 4
• A corrente de saída do sinal de comando de nível baixo na entrada da unidade de controle/indicação, mA, não superior a .......0,4
• Tensão limite para comutação do modo "Silence" para o modo "On" na entrada da unidade de controle/indicação, V, não mais que......2
• Tensão limite para comutação do modo classe B para o modo "Silêncio" na entrada da unidade de controle/indicação, V, não inferior a......1
• Histerese elétrica da tensão de comutação do modo "Silence" para o modo "On" para a classe B e vice-versa na entrada da unidade de controle/indicação, mV (valor típico)......200
• Limite de tensão de comutação da classe B para o modo N na entrada da unidade de controle/indicação, V, não mais que......4.2
• Tensão limite para comutação do modo classe H para o modo classe B na entrada da unidade de controle/indicação, V, não menos......3,3
• Histerese elétrica da tensão de comutação do modo B para o modo classe H e vice-versa na entrada da unidade de controle/indicação, mV (valor típico)......200
• Corrente de saída resultante da unidade de controle/indicação no modo "Silêncio", mA, não inferior a......2,2
• Tensão na saída da unidade de controle/indicação no modo "Silêncio" (baixo nível de saída), V, não mais, em uma corrente de saída de 2,2 mA...........0,5
• Corrente de saída de direção arbitrária da unidade de controle/indicação no modo classe B, µA, não inferior a......15
• Tensão na saída da unidade de controle/indicação no modo classe B (nível de saída médio), V em uma corrente de saída de 15 µA
• mínimo ...... 2
• máximo ...... 3
• Corrente de fuga da saída da unidade de controle/indicação no modo classe H, μA, não inferior a......140
• Tensão na saída da unidade de controle/indicação no modo classe H (alto nível de saída), V, não inferior a uma corrente de saída de 140 μA ...... Upit - 2,5
• Temperatura da caixa na qual o sensor é acionado. °С ...... 120

Limites operacionais

• Tensão de alimentação, V ...... 8 ... 18
• Tensão do sinal na entrada da unidade de controle/indicação (pino 16), V, máximo ...... Upit,
• mínimo ...... 0
• A maior amplitude da corrente de pulso de saída, A, com um sinal de saída periódico (senoidal) ...... 8
• impulso ...... 10
• Dissipação máxima de potência, W......60
• Cristal de resistência térmica - placa do dissipador de calor, °С/W......1,5
• Cristal de resistência térmica - ambiente. °С/W......40
• A temperatura mais alta do cristal. °С ...... 150
• Faixa de operação de temperatura, °С......-55...+150

A operação do amplificador em diferentes modos é ilustrada pelos diagramas de temporização simplificados mostrados na Fig. 3.

No momento inicial, a tensão de alimentação Upit foi aplicada ao amplificador e um sinal de alto nível Uin control/ind foi aplicado à entrada da unidade de controle/indicação (pino 16).

No tempo t, um sinal de alto nível foi recebido na entrada de seleção de modo (pino 4), correspondendo à transição do amplificador para o modo "On". A fonte de tensão exemplar começa a entrar no modo de operação (a tensão no pino 14 aumenta). Em uma certa tensão limite no momento t2, o amplificador liga e uma tensão de 3H Umax zh aparece na carga. e o amplificador opera no modo classe H.

No momento t3, o amplificador na entrada da unidade de controle / indicação é comutado para o modo classe B. Se a tensão do sinal de entrada 3H tiver um nível significativo, o sinal de saída será imediatamente limitado.

No momento t5, foi dado um comando na entrada da unidade de controle/indicação para retornar o amplificador ao modo classe H. Na primeira transição do sinal 34 para "zero" (momento U, esta comutação ocorrerá. Durante o intervalo de tempo t7 -t8, o amplificador está no modo "Silêncio", e tanto a entrada neste modo quanto o retorno ao estado inicial ocorrem de forma síncrona com o comando, sem aguardar a passagem pelo "zero".

No intervalo t9 - t12, o amplificador é comutado para o mesmo modo "Silence", mas pelo sinal Uper.mode na entrada de controle (pino 4). Arroz. 3 mostra que neste caso a comutação ocorre nos momentos em que o sinal 3H cruza "zero" (nos tempos t10 e t12).

Se a tensão de alimentação for reduzida para 7 V (t13), o amplificador entrará imediatamente no modo Silence e também retornará ao modo On sem demora assim que a tensão de alimentação aumentar para 9 V (t14). No tempo t15, o amplificador muda para "modo de espera".

No caso em que o pino 16 do microcircuito é utilizado como saída da unidade de controle/indicação, no momento em que o amplificador é ligado (t1), surge uma saída de sinal nesta saída. controle / ind, nível baixo, correspondente ao modo "Silêncio". Assim que o amplificador começar a funcionar (t2). um nível alto ou médio (mostrado por uma linha pontilhada) aparecerá no pino 16, dependendo da temperatura à qual o cristal do microcircuito é aquecido - menos de 120 ° C ou mais.

A comutação do amplificador e a alteração dos níveis de saída da saída 16 ocorrem nos momentos em que o sinal 3H passa por "zero" (t4, t0, t10, t12). As exceções são transições rápidas para o modo "Silêncio" e vice-versa (t7, t8), enquanto o nível do sinal no pino 16 permanece inalterado e casos de redução da tensão de alimentação (t13, t14).

A unidade de diagnóstico é projetada para controlar os circuitos de saída do amplificador. Informações sobre situações de emergência na carga são enviadas para o pino 8 (saída com coletor aberto). Os diagramas de sinal simplificados U nesta saída são mostrados na fig. 4.

No modo normal, o pino 8 é alto (t0 - t2). A ausência de um sinal sonoro Uout na saída do amplificador durante o tempo t0 - t1 é explicada pelo comando "Silence" sendo enviado para a entrada de seleção de modo.

Se houver uma sobrecarga dos estágios de saída do amplificador e, como resultado, o sinal for limitado, o detector de distorção dinâmica entra em operação e pulsos estreitos de baixo nível (t2 - 13) aparecem na saída da unidade de diagnóstico. Este sinal pode ser aplicado ao atenuador eletrônico de entrada (não é mostrado no diagrama da Fig. 2), que diminuirá a amplitude do sinal de entrada 3H até que a distorção desapareça.

Quando um ou outro fio de saída está em curto com um fio de alimentação positivo ou com um fio comum, a tensão nesse fio de saída desaparece e no pino 8 o nível alto é substituído por um nível baixo - cerca de 0,6 V (t4). Depois que o circuito de emergência é removido, a tensão na saída do amplificador é restaurada automaticamente após cerca de 20 ms (t5).

O curto-circuito dos terminais de saída do amplificador leva ao fato de que uma sequência de pulsos curtos (50 μs) de alto nível com um período de 20 ms (t6 - t7) aparece na saída da unidade de diagnóstico.

Imediatamente após mudar o amplificador dos modos "Standby" para "Silence" ou "On", o detector de carga integrado verifica se uma carga está conectada. Se neste momento a resistência de carga exceder 100 ohms. então o detector de carga comuta forçosamente o amplificador para o modo "Silêncio" e na saída 8 neste momento há um nível baixo (na Fig. 4 isso é ilustrado por uma linha pontilhada no intervalo de tempo t0 - t1).

Arroz. 5 ilustra o funcionamento dos sistemas de proteção térmica. Se a temperatura do cristal não exceder 120°C, o amplificador pode operar no modo classe H (linha sólida no gráfico da dependência temporal da amplitude do sinal de áudio de saída Uout.zch). Ao mesmo tempo, um nível alto está presente tanto na saída da unidade de diagnóstico quanto na saída da unidade de controle/indicação.

Quando a temperatura do cristal subir para 120°C, o sensor de temperatura forçará o amplificador para o modo classe B e a saída da unidade de controle/indicação mudará de alta para média.

Nos casos em que, por um motivo ou outro, a temperatura do cristal continua aumentando, no valor de 145 ° C, a unidade de proteção térmica gera um sinal, segundo o qual a unidade de diagnóstico altera o nível de saída alto para baixo, alertando assim sobre a aproximação da temperatura do cristal ao valor máximo permitido de 150 ° COM. Essa queda de tensão pode ser usada para desligar o sinal de entrada ou o próprio amplificador.

Ao atingir a temperatura máxima, o nível do sinal de entrada deve ser reduzido a zero (na temperatura de 160°C) para evitar danos ao microcircuito.

Autor: V. Chudnov

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