Po shlédnutí katalogu z obvody pro integrované zesilovače, jsem narazil na skutečně zajímavý obvod TDA8571J, který splňuje všechna požadovaná kritéria.

Parametry obvodu

• vyžaduje minimum externích součástek
• vysoký výstupní výkon
• oddělena signálová a napájecí země
• pevně nastavené zesílení
• diagnostický výstup (zkreslení, zkrat, teplota)
• vstup MODE (mute, standby, operating)
• ochrana proti zkratu na výstupech proti zemi a napájecímu napětí
• nízký ztrátový výkon při zkratu
• tepelná ochrana obvodu
• ochrana proti přepólování napájení

Charakteristika

Obvod TDA8571J je integrovaný výkonový zesilovač pracující ve třídě B uložený v plastovém pouzdře SIL s 23 piny. Zesilovač je konstruován technologií BTL v provedení s pevně nastaveným zesílením 34dB. Výstupní výkon obvodu pro každý ze čtyř kanálu je 40W na zátěži 4Ω.

Tabulka základních parametrů

Obr. 1 - Schéma zapojení

 Popis zapojení

V konstrukci je použit integrovaný obvod TDA8571J firmy PHILIPS (lze nalézt v katalogu firmy GM Electronic za přijatelnou cenu), tento obvod není příliš známy, ale díky svým výborným parametrům stojí za zveřejnění. Samotný obvod je uložen v pouzdře SIL23 a vyžaduje minimum externích součástek pro svou funkci. Zesilovač je tvořen čtyřmi identickými zesilovači s výstupním výkonem Po (max.) = 40W. Reproduktory jsou připojeny přímo k integrovanému obvodu bez dalších externích součástek. Napájení obvodu je řešeno čtyřmi pini pouzdra SIL23  (Vp1 – pin1; Vp2 – pin8, Vp3 – pin16; Vp4 – pin23), jedná se o napájecí okruhy pro každý výstupní kanál. Stejně tak je připojena země PGND napájení (PGDN1 – pin3; PGDN2 – pin6; PGDN3 – pin18; PGDN4 – pin21). Integrovaný obvod diky své dokonalé konstrukci, má externě oddělené země pro napájecí část PGDN a signálovou část SGDN, díky tomu je zamezeno vzniku zemních smyček a je důkladně potlačen vznik jakéhokoliv rušení a průniku brumu do samotného signálu. Audio signál je přiveden přes oddělovací foliové kondenzátory s kapacitou 470nF (velikost kapacity určuje spodní hranici přenášené frekvence signálu). Signál pro jednotlivé kanály přivádíme na piny 10, 11, 13 a 14. Všechny vstupy a výstupy jsou řešeny pomocí svorkovnic do DPS, díky tomu je jednoduché připojení kabeláže k zesilovači. Na svorkovnici je také vyveden vývod 15 (MODE). Změnou napětí na tomto vývodu určujeme stav, ve kterém se zesilovač nachází. Při nulovém napětí na pinu 15 je zesilovač ve stavu Standby s proudovým odběrem maximálně 100μA, jakmile přivedeme na tento vstup napájecí napětí, přepne se obvod do stavu Operating a je připraven k práci. Výstup DIAGNOSTIC v této konstrukci není využit, hodí se spíše pro konstrukce řízené mikroprocesory. Na tomto vývodu se mění stavy dle dané situace, ve které se obvod nachází. Stav vývodu DIAGNOSTIC signalizuje: výkonové přetížení, nastupující limitaci a vznik neúměrného zkreslení, tepelné přetížení, zkrat na výstupech jednotlivých kanálů a přepólování napájecího napětí. Nejjednodušší indikací stavu výstupu DIAGNOSTIC by byla připojená LED dioda k pinu 9, svým svitem by signalizovala poruchový stav obvodu. V napájecí větvi je zařazen odrušovací keramický kondenzátor s hodnotou 100nF, který zamezí pronikání rušení do obvodu. Integrovaný obvod TDA8571J je nutné umístit na dostatečně dimenzovaný chladič, teplotní odpor chladiče zvolíme podle požadovaného výstupního výkonu zesilovače. Návrh desky plošných spojů a umístění integrovaného obvodu byl přizpůsoben pro montáž jakéhokoliv chladiče.

Konstrukční řešení

Zesilovač je postaven na malé oboustranné desce plošných spojů o rozměrech 92x43mm. Oboustranná deska musela být zvolena z důvodu komplikovaného propojení jednotlivých pinů integrovaného obvodu TDA8571J. DPS spolu s chladičem tvoří kompaktní celek, který lze bezproblémově umístit například pod palubní desku, nebo za stávající autorádio. Při osazení bychom se neměli setkat s problémy, celá konstrukce je tvořena pouze jedním integrovaným obvodem a pěticí kondenzátorů. Propojení zesilovače s reproduktory a vstupními signálovými kabely je řešeno pomocí dvojitých svorkovnic do DPS. Integrovaný obvod je přišroubován na chladič CHL255Y/40BLK s teplotním odporem 4,4K/W.

Obr. 2 - Návrh desky plošných spojů BOTTOM
 

Obr. 3 - Návrh desky plošných spojů TOP
 

Obr. 4 - Osazení desky plošných spojů

   Vhodné je aplikovat teplovodnou pastu mezi chladič a integrovaný obvod pro zlepšení přenosu odevzdaného tepla. Po osazení součástek a propájení oboustranných spojů desku zalakujeme, abychom zabránili oxidaci cest na DPS a zvýšili izolační vlastnosti. Po celkovém sestavení zesilovače doporučuji dodatečně fixovat chladič silikonovým tavidlem, musíme si uvědomit, že zesilovač bude pracovat v náročných podmínkách (změna teplot, otřesy při provozu automobilu, …). Pro připojení napájecího napětí použijeme dostatečně dimenzované vodiče o velkém průřezu z důvodu velkých tekoucích proudů do zesilovače. 

 
Obr. 5 - Osazení desky plošných spojů

Seznam součástek

Download & Odkazy

• Domovská stránka autora - http://michal.slansky.sweb.cz/