Интернет журныл о промышленности в Украине

Підсилювач TDA8932 моно 30Вт

  1. Основні параметри мікросхем для ІУ звукових частот
  2. Типи підсилювачів:
  3. відмінність

У статті розглянуті основні характеристики серійних мікросхем імпульсних підсилювачів звукових частот і особливості їх застосування

У статті розглянуті основні характеристики серійних мікросхем імпульсних підсилювачів звукових частот і особливості їх застосування.

Опитування: Виготовляли Ви що-небудь своїми руками? (Кількість голосів: 534)

Так, багато чого

Так, було разок

Ні, поки вивчаю для того, щоб виготовити

Ні не збираюсь

Щоб проголосувати, клікніть на потрібний варіант відповіді. результати

Останнім часом сфера застосування імпульсних підсилювачів звукових частот (ВП) істотно розширилася. Вони застосовуються втелевізорах, мобільних телефонах і «гаджетах», CD / DVD-ресивери та домашніх кінотеатрах, автомобільної апаратурі і професійних концертних підсилювачах великої потужності. Це обумовлено тим, що ІУ істотно пре-ЖХ: ходять лінійні УМЗЧ по ККД і в ряді випадків не вимагають громіздких тсплоотводов. Висока ефективність підсилювачів особливо важлива для мобільних пристроїв, що живляться від акумуляторів.
Основою більшості сучасних ІУ є спеціалізовані мікросхеми. З метою виявлення найбільш широко використовуваних типів мікросхем для ІУ і їх виробників автором був виконаний аналіз схемотехнічних рішень десятків моделей ресіверів, міні- і мікросистем і систем домашніх кінотеатрів, випущених в 2002-2007 рр. В результаті з'ясувалося, що імпульсні підсилювачі середньої і великої потужності в звукових трактах апаратури перерахованих категорій, поряд з традиційними підсилювачами, застосовують фірми JVC, LG, Philips, Samsung, Sony і деякі інші. Реалізовано ІУ в основному на спеціалізованих інтегральних мікросхемах провідних фірм (NSC, NXP, STM, TI і ONS), а так-же «напівпровідникового» відділення фірми Sony. Мікросхеми для ІУ, особливо для мобільних застосувань, представлені в каталогах 2008 року і інших фірм.

Схемотехніка ІУ вельми різноманітна.

Крім підсилювачів в класі D існують і інші, в тому числі з патентованими технологіями DDX, UcD, Digital Power Processing, Pure-PathTM і т.д. Нерідко для подібних пристроїв використовується термін Digital Amplifiers, хоча реально звукові сигнали в них перетворюються не в цифрову, а в імпульсну форму, тобто є дискретно-аналоговим. Проте, віднесення деяких ІУ до класу цифрових можливо, оскільки в ресіверах CD / DVD з ІУ, виконаних за технологією DDX, не використовуються ЦАП, а при відтворенні дисків цифрові звукові сигнали подаються на перетворювачі коду в часовий інтервал. Технологія DDX запатентована фірмою Apogee; мікросхеми DDX на основі ліцензійної угоди випускає фірма STM і, можливо, інші виробники. Зокрема, фірма Sony в 2004-2007 рр. випустила ряд моделей CD / DVD / SACD-ресиверів, в яких відсутня ЦАП перед ІУ, однак посилання на патенти фірми Apogee в документації відсутні, а структура мікросхем не розкривається. Схемотехніка підсилювачів в класі D базується в основному на широтно-им-пульсної модуляції, рідше використовується однорозрядна дельта-сигма-модуляція. У розглянутій автором апаратурі з ІУ в основному використані мікросхеми фірм NXP (TDA8920 / 8924/8926/8927), STM (STA501 / 502 / 505/506) іТ1 (SAT5110 / 5 І 2/5142/5508); фірма Sony, як правило, використовує ІС власного виробництва (CXD9702 / 9750/9774/9775/9883).

Деякі моделі микросистем Philips базуються на ІУ, побудованих на дискретних елементах.

В каталозі фірми NXP на 2008 р представлені наступні мікросхеми для імпульсних підсилювачів: TDA8920 / B / C - підсилювачі потужності в класі D з вихідною потужністю 2 х 80/100/110 Вт (2002-2008 рр.); TDA8922 / B - 2 × 25/50 Вт (2003-2004 рр.); TDA8924 - 2х 120 Вт (2006 г.); TDA8925 -2 х 15 Вт або 2 х 25 Вт (2004); TDA8926 / TH - 2 х 50 Вт (2002 г.); TDA8927 / TH 2 х 80 Вт (2002 г.); TDA8928-2 х 10 Вт або 2 × 20 Вт (2004); TDA8929T - контролер ІУ в класі D (2001 г.); TDA8931 - компаратор з вихідною потужністю 20 Вт (2005 рік); TDA8932 / B - підсилювач потужності в класі D (2006 г.); TDA8933 - підсилювач потужності в класі D (2007 г.); TFA9810 - компаратор з вихідною потужністю 2 х 12 Вт (2008 г.).
Мікросхема TDA8920 вперше випущена в 1998 р в корпусах DBS 17Р і HSOP20 (під маркою Philips Semiconductor). У 2002 р вона була модернізована - збільшена вихідна потужність до 2 × 80 Вт, поліпшені деякі параметри, корпус замінений на HSOP24 (версія SOT566-3). Основні параметри мікросхеми TDA8920 представлені в таблиці.

Основні параметри мікросхем для ІУ звукових частот

Тип
Тип підсилювача
PвихSE, Вт
PвихBTL, ВтUпит, В
Iпотр, мА
ККД,%
КНІ,%
Ку, дБ
Uш, мкВ
SVRR, дБ
Rвх, кОм
Тип корпусу
Вироб.

STA500 PS 2 × 30 60 30 Ic 3,5А PowerS036 STM STA505 PS 2 × 50 80 40 Ic 3,5А PowerS036 STM STA506 PS 2 × 60 80 S 4 PowerS036 STM STA506A PS 2 × 60 80 45 4 PowerS036 STM STA508 PS 2 × 80 160 40 4.5 PowerS036 STM STA515 PS 4 × 20 60 40 3 PSS036 slug up STM STA516B PS 2 × 160 320 60 6 PSS036 slug up STM STA517B PS 1 × 175 350 60 6 PSS036 slug up STM STA518 PS 4 × 24 80 40 3.5 PSS036 slug up STM TDA7480 PA 1 × 10 ± 10 ... 16 25 85 0.1 30 12 60 30 DIP20 STM TDA7481 PA 1 × 18 ± 10 ... 25 55 85 0.1 30 12 60 30 Multiwatt15 STM TDA7482 PA 1 × 25 ± 10 ... 25 40 87 0.1 30 12 60 30 Multiwatt15 STM TDA7490 PA 2 × 25 50 ± 10 ... 25 70 89 0.1 30 12 60 30 Rexiwatt25 STM TDA7491 PA 2 × 20 5 ... наступне 18 26 90 0.1 20,26,32 25 50 60 PowerSSO-36 STM TDA7491LPS PA 2 × 5 5 ... наступне 14 26 90 0.1 20,26,32 25 50 60 PowerSSO-36 STM TDA7491MVS PA 1 × 25 5 ... наступне 18 26 90 0.1 20,26,32 25 50 60 PowerSSO-36 STM TDA7491P PA 2 × 10 5 ... наступне 18 26 90 0.1 20,26,32 25 50 60 PowerSSO-36 STM TDA8920 PA 2 × 80 140 ± 15 ... 30 75 90 0.02 30 230 55 68 HS0P24 NXP TDA8920B PA 2 × 100 210 ± 12.5 ... 30 50 0.02 30 210 50 68 HS0P24 NXP TDA8920C PA 2 × 110 210 ± 12.5 ... 30 50 88 0.05 30 160 70 63 HS0P24 NXP TDA8922 PA 2 × 25 50 ± 12.5 ... 30 55 90 0.02 30 230 50 68 HS0P24 NXP TDA8922B PA 2 × 50 88 ± 12.5 ... 30 50 0.02 30 50 HS0P24 NXP TDA8924 PA 2 × 120 240 ± 12.5 ... 30 100 83 0.05 28 230 50 68 HS0P24 NXP TDA8925 PS 2 × 15 ... 25 ± 7.5 ... 30 25 94 0.05 DBS17P NXP TDA8926 PS 2 × 50 100 Всі ± 15 ... 30 35 94 0.01 30 DBS17P NXP TDA8927 PS 2 × 80 150 ± 15 ... 30 35 94 0.01 30 HS0P24 NXP TDA8928J PS 2 × 10 20 ± 7.5 ... 30 25 90 0.05 DBS17P NXP TDA8931 PC 1 × 20 ± 6 ... 17.5 20 91 0.02 20 128 48 SO20 NXP TDA8932 PA 2 × 15 30 ± 5 ... 18 40 93 0.015 30 100 50 100 SO32 NXP TDA8933 PA 2 × 10 20 ± 5 ... 18 40 90 0.01 30 100 50 100 Всі SO32 NXP TFA9810 BA 2 × 12 8 ... 20 35 89 0,04 19,7 150 45 SO32 NXP

Джерелами інформації для таблиці послужили офіційні листи даних виробників (data sheets) на кожен тип мікросхеми. Значення ряду параметрів в них нерідко виміряні при різних зовнішніх факторах (опору навантаження, рівень спотворень, частота і т.п.), тому для більш коректного порівняння мікросхем між собою слід використовувати їх листи даних.

Типи підсилювачів:

PA (Power Amplifier) - повний підсилювач потужності; PS (Power Stage) - крайовий каскад підсилювача потужності; PC (Power Comparator) - потужний одиночний компаратор St; BA (Stereo full-bridge audio amplifier) - стереофонічний мостовий підсилювач. Скороченнями в таблиці позначені: S-теж значення, що і вище; N - параметр не нормований; D - параметр можна визначити за графіками в листах даних.
Властивості цифрових підсилювачів фірми STM (STA ...) списуються набором параметрів, що істотно відрізняється від наведеного в таблиці, тому для них наведені тільки деякі основні параметри. Параметр Urn відповідає вихідному рівня шуму у підсилювачів NXP і наведеним до входу у підсилювачів STM (параметр eN - total input noise).

Мал. 1. Принципова схема звукового тракту DVD ресивера PHIUPS-LX-3600D

0SC - задає генератор; PWM MOD - ШІМ-модулятор; INP STAGE - вхідний каскад; TEMP SENSOR - датчик температури

На малюнку 1 наведена схема одного з ІУ (підсилювачі фронтальних каналів) DVD-ресивера PHILIPS-LX-3600D (2003 рік). Мікросхема TDA8920 складається з двох однакових каналів, до складу яких входять: вхідні каскади (INP STAGE), широтно-імпульс-ні модулятори (PWM), схеми управління (CTRL & HAND-SHAKE), вихідні ключі (DRIVER HIGH / LOW). Спільними вузлами є: генератор трикутного напруги (OSC), схема захисту від перевантажень і перегріву (TEMP SENSOR / CURRENT PROT) і схеми управління (MODE, STABI, MANAGER). Генератор трикутного напруги може працювати в режимі автоколивань, в цьому випадку висновок 7 мікросхеми повинен бути з'єднаний з висновками 1, 12 (Vssa) через резистор Rose і конденсатор Cose. Фірмою рекомендовані номінали ROSC = 30 кОм, СOSC = 220 пФ; при цьому частота генерації становить близько 350 кГц. У режимі зовнішньої синхронізації резистор і конденсатор відключають, а на висновок 7 мікросхеми подають тактовий сигнал розмахом 3 ... 5 В. В розглянутому приймачі використовується зовнішній тактовий генератор 301,35 кГц (або 350 кГц).

Вхідні парафазні сигнали подаються на висновки 9,8 і 5,4 мікросхеми, де перетворюються в імпульсні.

Вихідні ШІМ-сигнали ІУ з висновків 16, 21 через ФНЧ 2-го порядку з частотою зрізу близько 50 кГц. надходять на акустичні системи. Напруги харчування Vdd, Vss ± 28 В подаються на відповідні висновки мікросхеми через високочастотні дроселі (BEAD). Весь ІУ з метою зниження високочастотних випромінювань повністю екранований.
Мікросхема TDA8924 (ТН) за структурою і призначенням висновків не відрізняється від TDA8920; їх корпусу також однакові. Параметри мікросхеми TDA8924 наведені в таблиці.
Мікросхема TDA8932 є високоефективним ІУ в класі D. В якості вихідних ключів застосовані дифузійні МОП-транзистори (Diffusion Meial Oxide Semiconductor). У стереофонічному режимі можливе одержання вихідної потужності 2 х 15 Вт на навантаженні 4 Ом без використання тепловідведення (в мостовому включенні BTL потужність складає 30 Вт). Однополярної напруга живлення складає 10 ... 36 В, двох-полярне ± (5 18) В. Можлива робота з внутрішнім і зовнішнім задають генераторами. Мікросхема призначена для використання в телевізорах і моніторах, в системах мультимедіа, бездротових акустичних системах, міні- і микросистемах і т.п. Основні параметри ІС наведені в таблиці.

Мал. 2. Структура і нумерація висновків мікросхеми TDA8932

Структура і нумерація висновків мікросхеми TDA8932 наведено на малюнку 2. До складу ІС входять: генератор, що задає (OSCILLATOR); вхідні диференціальні підсилювачі 1, 2; широтно-імпульсні модулятори (PWM MODULATOR); вузли управління (CTRL); попередні імпульсні підсилювачі (DRIVER HIGH / LOW); силові ключі 3-6; блок захисту (PROTECTIONS: OVP, ВСР, ОТР, UVP, TF, WP); пристрій управління режимами (MODE, MENAGER); стабілізатори на напруги 11 В, 5 В (Regulator 11V / 5V), джерело зразкового напруги Vdd / 2.

До складу ІС входять: генератор, що задає (OSCILLATOR);  вхідні диференціальні підсилювачі 1, 2;  широтно-імпульсні модулятори (PWM MODULATOR);  вузли управління (CTRL);  попередні імпульсні підсилювачі (DRIVER HIGH / LOW);  силові ключі 3-6;  блок захисту (PROTECTIONS: OVP, ВСР, ОТР, UVP, TF, WP);  пристрій управління режимами (MODE, MENAGER);  стабілізатори на напруги 11 В, 5 В (Regulator 11V / 5V), джерело зразкового напруги Vdd / 2

Мал. 3. Типове включення мікросхеми TDA8932

Типове включення мікросхеми в стереофонічному режимі з однопо-лярні харчуванням (висновки Vssa, Vssd, Vsspl, Vssp2 з'єднані з корпусом) показано на малюнку 3. Вхідні парафаза-ні звукові сигнали лівого і правого каналів подаються на висновки 2, 3 і 14,15 відповідно. Внутрішній генератор трикутного напруги працює в режимі автоколивань, ча-мязадающая ланцюг Rose, Cose, підключена до висновку 10, забезпечує частоту- генерації близько 320 кГц. При використанні в одному пристрої декількох мікросхем рекомендується одну з них використовувати в якості ведучої (Master mode), інші - в підпорядкованому режимі (Slave mode).

При цьому висновки 31 (OSCIO) всіх мікросхем з'єднують між собою; у ведених мікросхем висновки 10 з'єднують з висновками 16 (Vssd).

При цьому висновки 31 (OSCIO) всіх мікросхем з'єднують між собою;  у ведених мікросхем висновки 10 з'єднують з висновками 16 (Vssd)

Намалюнку 4 наведені залежності вихідної потужності мікросхеми в режимі стерео від напруги живлення при різних опорах навантаження і загальних гармонійних спотвореннях (рис. 4 а - THD + N = 0,5%, рис. 4 б -10%).
Для отримання плоскої АЧХ ІУ на виході встановлюють ФНЧ Батерворте 2-го порядку; параметри елементів фільтра визначаються опором навантаження. На заводі було ІС рекомендовані наступні номінали пасивних компонентів Liс, Clc: при Rн = 4 Ом - 22 мкГн, 680 пФ, при RH = 6 Ом - 33 мкГн, 470 пФ; Rн -8 Ом - 47 мкГн, 330 пФ (стереорежим). При зазначених значеннях верхня гранична частота ІУ за рівнем -3 дБ складає 50 кГц. Нижня гранична частота визначається значенням ємності конденсаторів СSE- 20 Гц за рівнем -3 дБ при роботі в режимі стерео забезпечується при СSE = 2200 мкФ (Rн = 4 Ом) 1500 мкФ (Rн = 6 Ом), 1000мкФ (Rн = 8Ом).

відмінність

Мікросхема TDA8933 відрізняється від TDA8932 меншою вихідною потужністю, 2 х 10 Вт в однофазному режимі і 1 х 20 Вт в мостовому режимі; структура, призначення та нумерація висновків збігаються. Основні параметри мікросхеми TDA8933 наведені в таблиці.
Мікросхема TFA9810 є потужним здвоєним компаратором, призначеним для використання в підсилювачах, що працюють в класі D, і «цифрових» підсилювачах (DDX і т.п.). На відміну від розглянутих вище мікросхем (див. Рис. 2)

в структуру TFA9810 не включені генератор трикутного сигналу, ШІМ і вхідні аналогові підсилювачі. На входи мікросхеми можна подавати як ШІМ-сигнали, так і аналогові звукові сигнали. Структура і нумерація висновків мікросхеми наведені на малюнку 5. До складу мікросхеми входять: компаратори (COMPARATOR 1, 2) вхідних імпульсних сигналів, пристрій управління (REFERENCE) і «тепловідвідними структура» (HEAT SPREADER), призначення інших вузлів - аналогічне.

До складу мікросхеми входять: компаратори (COMPARATOR 1, 2) вхідних імпульсних сигналів, пристрій управління (REFERENCE) і «тепловідвідними структура» (HEAT SPREADER), призначення інших вузлів - аналогічне

Мал. 5. Структура і нумерація висновків мікросхеми TFA9810

Режими роботи ІС, які визначаються рівнем напруги на виводі 6 (SO / OL), задає пристрій керування (REFERENCE). При з'єднанні виведення 6 з ланцюгом Vssd HW (корпус) мікросхема працює в режимі автоколивань (SO), а на входи компараторів слід подавати аналогові звукові сигнали. При роботі з відключеним висновком 6 мікросхема переходить в режим з розімкненим зворотним зв'язком, а на входи слід подавати ШІМ-сиг-нали. Напруга на виводі 7 (ENABLE) задає робочий (більше 3 В) або черговий (менше 0,8 В) режими. При роботі ІС в режимі автоколивань до висновку 8 (CDELAY) підключається ча-мязадающій конденсатор. Висновки 1, 16, 17, 32 (Vssd HW) ІС повинні бути з'єднані з фольгованого ділянками друкованих, при цьому необхідність у спеціальному теплоотводе відпадає. Основні параметри мікросхеми TFA9810 наведені в таблиці.

Мал. 6. Типове включення мікросхеми TFA9810

Типове включення мікросхеми TFA9810 з однополярним джерелом живлення показано на малюнку 6, Параметри вихідних ФНЧ дані для опору навантаження 4 Ом (збігаються з параметрами ФНЧ для мікросхем TDA8932 / 8933). Рекомендовані котушки індуктивності L3 -L6: 8RDY TOKO A7040HN-220M, 11RHBP TOKO A7503CY-220M фірми Toko або 7311NA-220M фірми Saga mi. Параметри помехоподавляющих дроселів LI, L2: опір на постійному струмі менше 0,5 Ом і більше 80 Ом на частоті 10 МГц (наприклад, SMD1206 фірми Wurth Elektronik).
В каталозі фірми STM на 2008 р представлені мікросхеми для ІУ двох груп: підсилювачі в класі D і цифрові підсилювачі, виконані за технологією DDX. До підсилювачів в класі D відносяться TDA7480-7482, TDA7490 і TDA7491. До групи цифрових підсилювачів входять STA500 / 505/506/508 / 515-518.

Мікросхема TDA7490 (2005 рік) є здвоєним ІУ в класі D, виконана в корпусі Flexiwatt 25 і призначена для використання в телевізорах і малогабаритної звуковій апаратурі. Структура і типова схема, включення в режимі стерео приведена на малюнку 7.

До складу мікросхеми входять попередні аналогові підсилювачі (PREAMPLEFIER1 / 2), генератори трикутного напруги (INTEGRATOR 1/2), ШІМ-модулятори (PWM-stagel / 2) і задає генератор (OSC). Основні параметри мікросхеми наведено в таблиці.

Основні параметри мікросхеми наведено в таблиці

Мал. 7. Типове включення мікросхем STA505, STA5tlfi, STA508 з пднополярним харчуванням

Мікросхеми STA505 (2003 рік) STA506 (2004) і STA508 (2006 г.) є счетверённимі мостовими підсилювачами (QUAD POWER HALI BRIDGE), виконаними за технологією Multipower BCD Technology в кор Пусаха PowerS036. На базі мікросхем можлива побудова високоефективних двоканальних ІУ за технологією DDX. Структура і схема включення в подвійному мостовому режимі однакові для всіх трьох мікросхем і показані на малюнку 8.

До складу мікросхем входять чотири кінцевих ключових каскаду на комплементарних МОП-транзисторах (Complementary DMOS), формувачі імпульсів з диференціальними виходами (М2 -М5, М14 - М17), стабілізатори напруги (REGULATORS), блок захисту і логічні схеми (PROTECTIONS & LOGIC).

До складу мікросхем входять чотири кінцевих ключових каскаду на комплементарних МОП-транзисторах (Complementary DMOS), формувачі імпульсів з диференціальними виходами (М2 -М5, М14 - М17), стабілізатори напруги (REGULATORS), блок захисту і логічні схеми (PROTECTIONS & LOGIC)

Мал. 8. Типове включення мікросхем STA505 / 506/508

На входи IN 1 A, IN1 В, IN2A, IN2B подаються парафазні ШІМ-сигнали розмахом близько 0,6 В. Призначення логічних функціональних висновків мікросхеми: висновок 27 (FAULT), лог. 0 -включена захист від коротких замикань і перегріву, лог. 1 - захист вимкнена; висновок 26 (TRI-STATE), лог. 0 - все виходи знаходяться в стані високого вихідного опору, лог. 1 -штатний режим; висновок 25 (PWRDN), лог. 0 - стан зниженого споживання струму, лог. 1 - штатний режим; висновок 28 (THWAR), лог. 0 - допустима температура мікросхеми до 130 ° С, лог. 1 - штатний режим; висновок 24 (CONFIG), лог. 0 - штатний режим, лог. 1 - OUTlA / 2A = OUTlB / 2B, якщо IN 1 A / IN2A = IN l B / IN2B. У всіх випадках рівню лог. 1 відповідає 3,3 В.

купити Підсилювач TDA8932 моно 30Вт за $ 2

Поділіться з друзями статтею: Оцініть статтю, для нас це дуже важливо:

Тих, хто проголосував: 1 чол.
Середній рейтинг: 5 з 5.

Опитування: Виготовляли Ви що-небудь своїми руками?