Как я делал бюджетный усилитель на TDA2050 для старых колонок / Хабр

Как я делал бюджетный усилитель на TDA2050 для старых колонок

Под катом фото, описание процесса, немного схем и детальное описание некоторых моментов создания этого чуда. Вот попали ко мне старые советские колонки S-50(если руки дойдут – хочу модернизировать их, но пока что есть, то есть), их ТХ:

• Паспортная электрическая мощность не менее 50 Вт
• Номинальная электрическая мощность 25 Вт
• Номинальное электрическое сопротивление 8 Ом
• Диапазон воспроизводимых частот не уже 40-20000 Гц

И в комплекте с ними мне достался великолепный усилитель Одиссей У-010, который сгорел. Разобрав его, понял, что с моим-то мизерным опытом, ничего не сделаю. Немного помучил гугл, посмотрел на профильных сайтах и вот оно решение — сделаем себе сами усилитель на базе микросхемы TDA2050, как замену старому. Ибо «Handmade и DIY навеки

», да и не так уж сложно. ТХ TDA2050:

• Номинальная выходная мощность 32Вт
• Интегрированная защита от КЗ
• Интегрированная защита от перегрева
• Питание до 50В от однополярного БП

(Сразу замечание, возможно, мне попалась подделка, однако при КЗ, одна TDA2050 взорвалась так, что осколком микросхемы оставила на моем предплечье довольно глубокую рану, повезло, что не в глаз, будьте внимательны, Техника безопасности превыше всего!)

Корпус

Для начала определимся с корпусом. Как вариант, использование корпуса от сгоревшего Одиссей У-010, отпал сразу, по причине размера того корпуса с небольшую тумбочку (460х360х120). Нам же подойдет что-то более компактное. Сначала смотрел в сторону алюминиевых корпусов, но быстро отказался от затеи ввиду цены этих самых корпусов. Те, что мне нравились от 100$, что уже никак не вписывается в «бюджетный усилитель». Поэтому был выбран промежуточный вариант «временного» самого дешевого корпуса, в котором он стоит уже как 6 месяцев. Этим корпусом стал «Z16 Черный» (легко находится в гугле по этому запросу). Габариты (H/W/L): 89 x 257 x 148

Схема

Далее надо было определиться с самой схемой, ведь под TDA2050 их огромное количество. Выбор пал на так называемую «схему Скифа
». Да и обычные компоненты, не SMD, для меня стали плюсом, ведь опыта в пайке SMD и самой паяльной станции не было, только обычный паяльник на 40Вт. Итак, сама схема (рисунок платы для этой схемы можно скачать по ссылке в конце статьи):

Обращаю ваше внимание на то, что для этой схемы нужно ДВУПОЛЯРНОЕ питание. Размер готовой платы под один канал усилителя: 35х45мм (а их нужно 2), что вполне компактно в результате.

Блок питания

Итак, для питания 2-х каналов по 32 Вт, нам нужно 64 Вт(хотя это все условно и можно меньше). По счастливой случайности в закромах валялся без дела трансформатор ТПП-287-220-50
мощностью 90 ВА, и с него как раз легко снять двуполярное питание. Фото и схема:

Для того, что бы снять с него по 35,26 В переменного тока со средней точкой, необходимо соединить выводы с номерами: 12-15, 11-20, 13-18, 14-21, 17-16, а снимать напряжение мы будем с 16, 19, 21 выводов. Далее схема выпрямителя:

Вот пример самой платы. Хотя я её сделал, просто нарисовав перманентным маркером на текстолите, и вытравив, без всякого ЛУТа. Все довольно просто.

В случае с трансформатором ТПП-287-220-50 нужно соединить 16 вывод трансформатора с входом «средняя точка» платы выпрямителя. 19 и 21 в оставшиеся два, какой куда решать вам, и припаять перемычку от входа средней точки к площадке между конденсаторами. После подключения можно проверять напряжения на выходах выпрямителя. Между + и – должно быть от 42 до 50 В, в зависимости от напряжения в сети. Между «+» и землей, а так же землей и «-» должны быть одинаковые значения. Если у вас нет в наличии чего-то из элементов для выпрямителя, то не спешите, как разберемся с платой усилителя, поедем на радиорынок брать все кучей. Список всех элементов будет далее по тексту.

Усилитель

Для начала травим две вот такие платы:

И пока они травятся, можем съездить в ближайший магазин радиокомпонентов или радиорынок.

Итак, нам понадобятся на весь усилитель:

Блок питания:

• Эл. литические конденсаторы минимум 10 000 мкФ х 25 (или больше) В
• Диодный мост практически любой, до 10А (с огромным запасом) и более 50 В. (я взял на 10А и 400В – стоит копейки)

Сами усилители (все посчитано на 1 плату, соответственно берете в 2 раза больше): Конденсаторы эл. литические:

• С7, С8 – 1000мкФ x 25 В
• С3 – 22мкФ x 25 В

Конденсаторы керамические:

• С2- 220пФ

Конденсаторы пленочные:

• С1, С4, С6 – 4,7мкФ
• С5 — 0,47мкФ

Резисторы (все по 0. 125 Вт, а R6 и R7 2Вт):

• R1, R3 – 2,2k
• R2, R5 – 22k
• R4 – 680
• R6 – 2,2
• R7 – 10

Ну и конечно сама TDA2050, возьмите штуки 3, что бы запас был, а то мало ли. Ещё вам понадобится:

• 2 RCA входа,
• 4 зажима под выход на колонки
• выключатель
• и сдвоенный переменный резистор на 50 кОм
• ручка регулятора на этот самый резистор (но я просто снял алюминиевую со старого радио)
• Радиатор от старого процессора (если у вас нет ненужного)

После чего сверлим и собираем по схеме. У меня все заработало сразу, вот только был треск в динамиках, но об этом я расскажу позже. Единственное, что хочу заметить, так это радиаторы. Я пошел легким путем и просто разрезал, обычной ножовкой, старый радиатор от какого-то AMD пополам, и на каждую половину прикрутил микросхему, предварительно просверлив и нарезав резьбу. Вот только мои микросхемы не на самих платах расположены, а на отдельно стоящих радиаторах, соединены с платами небольшими шлейфами примерно вот так:

А катушка L1 по схеме мотается очень просто, берете одну жилу с витой пары, и мотаете 5 витков прямо на резисторе R7, концы припаиваете к выводам этого же резистора. Вот и все, с электроникой закончили, к этому моменту у вас должны быть готовы 3 платы: выпрямитель и 2 одинаковые платы усилителя на оба канала.

Компоновка и сборка

А после этого можем приступать к сборке всего этого уже в корпусе. Итак, для начала лучше разметить и высверлить отверстия для крепления плат, трансформатора, радиаторов охлаждения микросхем, входов-выходов. Кстати, если вы купили прямоугольный выключатель для своего усилителя, есть маленький хинт, как под него легко сделать отверстие на панели. Для начала размечаете размеры вашего будущего отверстия прямо на панели, и сверлите тонким сверлом аккуратную дырочку внутри периметра этого самого отверстия. А теперь самое интересное: возьмите самую обычную хлопковую нить (желательно потолще, тонкая часто рвется в процессе), проденьте в отверстие и, натянув нить, можно, как полотном лобзика, вырезать любую форму. Вот только лобзиком вы вырезаете, а здесь, как бы «расплавляете». Именно поэтому лучше вырезать немного меньшее отверстие, что бы потом надфилем довести его до ровного. Ещё желательно сделать вентиляционные отверстия недалеко от радиаторов. Я перестраховался и ставил ещё кулер, который оказался бесполезен, усилитель сильно не греется даже на максимальной громкости. Включаю только тогда, когда усилитель летом на улице работает.

Моя компоновка выглядит так (и хотя куча проводов и вообще не красиво, но все работает как часы уже полгода при регулярном использовании):

Крайняя слева плата – выпрямитель, остальные 2 – усилители.

Вот и все, можно начинать собирать и спаивать. Я спаивал прямо в корпусе, без всяких зажимов, штекеров и прочего. Возможно, кто-то захочет сделать все удобнее.

Схема подключения регулятора громкость (два резистора — это один сдвоенный):

Основные рекомендации:

• Выходы с усилителей лучше выполнить как можно более толстым кабелем.
• Если после сборки и спайки в колонках слышите отчетливый шум – проверяйте конденсаторы на платах усилителя
• Если треск в колонках, то проверяйте дорожки питания на усилителях – я плохо отмыл флюс кислотный, и если присмотреться в темноте были видны маленькие искры между дорожками, как только отмыл плату от флюса, треск пропал.

В итоге выглядит все так:

Расходы:

• Все конденсаторы и резисторы в сумме – 4$
• Микросхемы TDA2050(3 шт) – 2$
• Корпус – 3$
• Все штекера, гнезда, ручки, выключатели – 7-8$

Итого 17$ и куча положительных эмоций «Оно работает!»

Архив со всеми схемами и рисунками плат в формате Sprint-Layout 6: dl.dropbox.com/u/47591852/usilitjel_habr.rar

PS Это мое первое рабочее устройство, собранное для проверки работоспособности и надежности. В ближайшее время планирую его переработать в новом корпусе и в более аккуратном исполнении. Если Вам будет интересно — то будет продолжение.

Принципиальная схема

Принципиальная схема показана на рисунке. Входной стереофонический аудиосигнал поступает на разъем Х1. Далее, сигнал по экранированному кабелю подается к панели регулировок, в состав которой входит пассивный регулятор громкости, стереобаланса и пассивный регулятор тембра по низким и высоким частотам.

Рис. 1. Принципиальная схема усилитель звука на микросхемах TDA2050 с темброблоком.

Сдвоенный переменный резистор R1 служит регулятором громкости, одинарный переменный резистор R2 — регулятором стереобаланса (резисторы R3 и R4 исключают закорачивание входов при крайних положениях R2 и максимальном положении R1.

Пассивный регулятор тембра выполнен по типовой пассивной схеме на сдвоенных переменных резисторах R7 и R9. Переменным резистором R7 регулируется тембр по низким частотам, а переменным резистором R9 — по высоким.

С выхода регулятора тембра НЧ сигналы поступают на усилители на микросхемах А1 и А2. Усилители включены по типовым схемам для TDA2050 при питании от однополярного источника.

Для этого на прямое вход усилителя, который так же является и основным сигнальным входом, подается напряжением смещения, равное половине напряжения питания. Это напряжение создается для каждой микросхемы отдельно, делителями на резисторах R13, R15 и R20, R21.

Каждая микросхема TDA2050, по сути дела представляет собой мощный операционный усилитель. И коэффициент усиления его зависит от цепи ООС между выходом и инверсным входом ОУ. В данном случае, это цепи R17, R16, С15 и R23, R22, С16, соответственно.

Изменяя параметры этих цепей можно в очень широких пределах изменять коэффициент усиления микросхемы, изменяя таким образом чувствительность УНЧ.

Нагружены усилители на акустические системы мощностью 10 W и сопротивлением 4 Ом, в каждой из которых установлено по одному широкополосну динамику 10ГДШ-2.

Поскольку динамики широкополосные (с высокочастотным конусом в центре диффузора), данные акустические системы очень хорошо работают и в широкой полосе частот (от 40 до 16000 Гц).

Но, акустические системы могут быть и другими, сопротивлением не менее 4 Ом и мощностью не менее 10W. Микросхемы установлены на один общий радиатор площадью поверхности около 200 см2, который одновременно является элементом задней стенки корпуса усилителя.

HI-FI усилитель на TDA2050 | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Стерео усилитель с дополнительным выходом для наушников своими руками

Усилитель построен на одной интегральной микросхеме TDA2050V, которые производят компании stmicroelectronics. TDA2050V предназначена для использования в качестве усилителя класса AB, в диапазоне напряжений питания от +/-4.5 в до +/-25В. При выходной мощности 25Вт КПД составляет около 65%.

Стоит обратить внимание на то, что коэффициент усиления контура должен быть не менее 24 дБ для поддержания стабильности усилителя.

При использовании 8 ом динамиков с чувствительностью 92дб, 2,83 в/1м, получается высокий уровень звукового давления, что делает усилитель на TDA2050 с отличным качеством звучания. Усилитель может использоваться для усиления источников линейного сигнала, таких как MP3-плеер, CD-плеер, тюнер, компьютер и так далее.

Прежде чем мы начнем рассматривать изготовление усилителя, я предлагаю вам взглянуть на данные TDA2050, особенно если вы хотите внести некоторые изменения, чтобы соответствовать своей стерео установки.

Типовая схема включения TDA2050 двухполярным источником питания

схема включения TDA2050 с регулятором по входу и с переключателем на наушники по выходу

Схема усилителя выше показана только для одного канала. Двухполярное питание, переключатель является общей для обоих каналов и это позволяет переключать выход между динамиками или выход на наушники.

Если вам не нужен выход на наушники, вы можете упростить схему и исключить переключатель и резисторы после переключения.

Коэффициент усиления схемы-33 (30 дБ), которого хватит, чтобы хорошо работать для большинства линейных источников. Вы можете регулировать усиление, но обратите внимание, что минимальный коэффициент усиления для стабильности составляет не менее 16 (24 дБ).

Схема блока питания для усилителя

Описание изготовления усилителя

Схема была построена на perfboard. Общая планировка и дизайн печатной платы показан на рисунке ниже.

Обратная сторона платы с проводниками.

Общий вид усилителя

Я не буду делать слишком много замечаний на качество звука так, как это дело каждого индивидуального слушателя. В наушниках TDA2050 микросхема выдает очень хороший звук, не уступая дорогим различным высококачественным усилителям. Усилитель имеет возможность производить глубокий бас, четкие средние частоты с широкой звуковой сценой и четкие максимумы, которые не являются слишком острыми.

Вы точно получите удовольствие от сборки этого усилителя! Удачи!

Использованы материалы сайта:diyaudioprojects.com

Метки: [ звук, усилитель ]

• Ультразвуковой усилитель на MAX2035

8-канальный усилитель с переменным коэффициентом усиления MAX2035 (VGA) предназначен для обеспечения высокой линейности, высокого динамического диапазона и малошумящих характеристик, ориентированных на ультразвуковую визуализацию и доплеровские приложения.

Подробнее…

• Стирка ультразвуком! Схема. Принцип работы.

Внедрение передовых энергосберегающих технологий выдвинуло на передовые рубежи прогресса новое устройство бытового назначения — ультразвуковое стирающее устройство. Подробнее…

• Схемы включения операционных усилителей

Типы и схемы включения операционных усилителей. Всё про обратную связь усилителей.

Операционные усилители часто используются для выполнения различных операций: суммирования сигналов, дифференцирования, интегрирования, инвертирования и т. д. А также операционные усилители были разработаны как усовершенствованные


балансные схемы усиления.
Подробнее…

Популярность: 28 900 просм.

Купить TDA2050, 32 Вт, аудиоусилитель, 5 контактов, IC, упаковка из 10 шт.

TDA2050, 32 Вт, аудиоусилитель мощности, 5 контактов, IC, упаковка, 10 шт.

Это микросхема усилителя звука HI-FI. Его максимальная выходная мощность составляет 32 Вт. Эта ИС имеет высокое рабочее напряжение 50В. Он обычно используется в аудиоусилителях классов A и B и может передавать музыкальную мощность до 50 Вт на динамик с сопротивлением 4 Ом. Это также может быть использовано в схемах проектирования стерео или моно аудио. Усилитель может выдавать ток до 5А для управления динамиками без каких-либо повреждений. Он также может справляться с короткими замыканиями как в шине переменного, так и в постоянном токе, не убивая себя.

Пакет включает

Это упаковка из 10 штук усилителя мощности звука TDA2050 32 Вт, 5-контактный IC.

Особенности

1. Низкая частота
2. Может обеспечивать выходную мощность до 50 Вт
3. Широкий диапазон питания от -25В до +25В
4. Доступна защита от короткого замыкания и перегрева
5. Подходит для макетов

Социальные ссылки:

Добавить отзыв

Ваш отзыв

Ваш отзыв

Имя *

Электронная почта *

На основании 3 отзывов

4,3

Всего

• 205

• 55

• 23

• 4

Простой аудиоусилитель 2×32 Вт на TDA2050

Если вы думаете о создании простой, дешевой схемы усилителя средней мощности, способной обеспечить среднеквадратичную пиковую мощность до 50 Вт, то вы попали по адресу. В этой статье мы собираемся использовать самую популярную ИС TDA2050 для проектирования, демонстрации, сборки и тестирования ИС для достижения вышеуказанных требований. Итак, без лишних слов, приступим.

Кроме того, проверьте наши другие схемы аудиоусилителей, где мы создали схему аудиоусилителя мощностью 25 Вт, 40 Вт, 100 Вт с использованием операционных усилителей, МОП-транзисторов и ИС, таких как IC TDA2030, TDA2040.

Прежде чем приступить к сборке аудиоусилителя мощностью 32+32 Вт , вы должны знать, какую мощность может обеспечить ваш усилитель. Кроме того, вам необходимо учитывать сопротивление нагрузки динамика, низкочастотного динамика или чего-либо еще, что вы строите в своем усилителе. Для получения дополнительной информации прочитайте техническое описание.

Изучив техническое описание, я обнаружил, что TDA2050 может выдавать 28 Вт на динамики 4 Ом с искажениями 0,5% при напряжении питания 22 В. И я буду питать низкочастотный динамик мощностью 20 Вт с импедансом 4 Ом, что делает микросхему TDA2050 идеальным выбором.

Пример схемы в даташите на TDA2050 говорит о том, что микросхема может питаться от одного или раздельного источника питания. А в этом проекте для питания схемы будет использоваться двухполярный источник питания.

Цель состоит в том, чтобы найти правильный трансформатор, который может обеспечить достаточное напряжение и ток для правильной работы усилителя.

Если мы рассмотрим трансформатор 12-0-12, он будет выдавать 12-0-12 В переменного тока, если входное напряжение питания составляет 230 В. Но так как вход сети переменного тока всегда дрейфует, то и выход тоже будет дрейфовать. Принимая это во внимание, теперь мы можем рассчитать напряжение питания для усилителя.

Трансформатор дает нам переменное напряжение, и если мы преобразуем его в постоянное напряжение, мы получим: 16,97 В постоянного тока  при входе 230 В переменного тока

Теперь, если мы рассмотрим дрейф напряжения в 15%, мы увидим, что максимальное напряжение становится:

  VmaxDC = (16,97 +2,4) = 18,97 В находится в пределах максимального диапазона питающих напряжений микросхемы TDA2050.  
 
 
 Требуемая мощность схемы усилителя TDA2050   
 Теперь определим, какую мощность будет потреблять усилитель. 
 
 Если учесть номинальную мощность моего вуфера, то она составляет 20 ватт, поэтому стереоусилитель будет потреблять 20+20 = 40 ватт. 
 
 Также необходимо учитывать потери мощности и ток покоя усилителя. Обычно я не рассчитываю все эти параметры, потому что для меня это занимает много времени. Итак, как правило, я нахожу общую потребляемую мощность и умножаю ее на коэффициент 1,3, чтобы узнать выходную мощность. 
 
  Pmax = (2x18,97)*1,3 = 49,32 Вт  
 Итак, для питания схемы усилителя я буду использовать трансформатор 12 – 0 – 12 с номиналом 6 ампер, это немного перебор . Но на данный момент у меня нет с собой другого трансформатора, поэтому я собираюсь использовать его.
 Температурные требования 
 Теперь, когда требования к питанию для этого  Hifi Audio Amplifier  не учитываются. Обратимся к выяснению тепловых требований.
 Для этой сборки я выбрал алюминиевый радиатор экструзионного типа. Алюминий — хорошо известный материал для радиаторов, потому что он относительно недорог и обладает хорошими тепловыми характеристиками.
 Чтобы убедиться, что максимальная температура перехода микросхемы TDA2050 не превышает максимальную температуру перехода, мы можем использовать популярные уравнения тепловых характеристик, которые вы можете найти по этой ссылке в Википедии.
 Мы используем общий принцип, согласно которому падение температуры ΔT при заданном абсолютном термическом сопротивлении R  Ø   с заданным тепловым потоком Q через него.
    Δ  T = Q * R    Ø     
 Here, Q is the heat flow through the heatsink which can be written as
  Q =   Δ  T/R    Ø     
 Here ,   ΔT   максимальное падение температуры от перехода до окружающей среды
              R  Ø    абсолютное тепловое сопротивление.
               Вопрос  – мощность, рассеиваемая устройством или тепловым потоком.
 Теперь для расчета формулу можно упростить и переставить в виде Ø  JC  + R   Ø  B  + R   Ø  HA ) 

. Перебросы — — = (T ₅

 Q  MAX  = (T 5 
 Q   = (T  JAX.0074 T  HS  )) / (R​    Ø  JC   + R​    Ø  B   + R​    Ø  HA  ) 
 Here,
            T  Jmax    is the Максимальная температура соединения устройства
  T  AMB   - температура окружающего воздуха
  T  HS   - это температура, при которой тепловой переход к корпусу
  R  ØB   является типичным значением для эластомерной термопередачи для пакета TO-220
  R  øha   Типичная стоимость для тепла для пакета TO-200 фактические значения из паспорта TDA2050 IC
  T  Jmax   = 150 °C   (типично для кремниевого устройства)
  T  окр   = 29 °C 07 R 9007 9 0205 9 0 (комнатная температура)0141 ØJC    =   1,5 °C/Вт  (для типичного пакета TO-220)
  R  ØB   = 0,1 °C/Вт  (типичное значение для эластомерной теплопередающей прокладки20 для TO-2 пакет)
  R  ØHA   = 4 °C/Вт   (типовое значение для радиатора в корпусе ТО-220)
 Таким образом, итоговый результат равен
  Q = (150 - 29) / ( 1,5+0,1+4) = 17,14 Вт  
 Это означает, что мы должны рассеять 17,17 Вт или более, чтобы предотвратить перегрев и повреждение устройства.
 Расчет номиналов компонентов схемы усилителя TDA2050 
 Настройка коэффициента усиления 
 Настройка коэффициента усиления для усилителя является наиболее важным этапом сборки, так как установка низкого коэффициента усиления может не обеспечить достаточную мощность. А установка высокого коэффициента усиления обязательно исказит усиленный выходной сигнал схемы. По своему опыту могу сказать, что настройка усиления от 30 до 35 дБ хороша для воспроизведения звука с помощью смартфона или аудиокомплекта USB.
 
 Пример схемы в техническом описании рекомендует настройку усиления 32 дБ, и я просто оставлю ее как есть.
 Коэффициент усиления операционного усилителя можно рассчитать по следующей формуле:
  AV = 1+(R6/R7) 
  AV = 1+(22000/680) = 32,3 дБ  
 Прекрасно подходит для этого усилителя
 Примечание. Для настройки усиления усилителя необходимо использовать резисторы с коэффициентом усиления 1% или 0,5%, иначе стереоканалы будут давать разные выходные сигналы.
 
 Настройка входного фильтра для усилителя 
 Конденсатор C1 действует как блокирующий конденсатор постоянного тока, что снижает шум.
 Конденсатор C1 и резистор R7 образуют RC-фильтр верхних частот, который определяет нижнюю границу полосы пропускания.
 Частота среза усилителя может быть найдена с помощью следующей формулы, показанной ниже.
  FC = 1 / (2πRC)  
 Где R и C — значения компонентов.
 Чтобы найти значения C, мы должны изменить уравнение следующим образом:
  C = 1 / (2π x 22000R x 3,5 Гц) = 4,7 мкФ  
  Примечание: рекомендуется использовать масло с металлической пленкой. конденсаторы для лучшего качества звука. 
 Настройка полосы пропускания в контуре обратной связи 
 Конденсатор в контуре обратной связи помогает создать фильтр нижних частот, который помогает улучшить низкочастотную характеристику усилителя.