Po dlouhém procházení katalogových listů integrovaných obvodů jsem narazil na obvod TDA1560Q, který mě zaujal na první pohled a tak jsem se pustil do jeho návrhu a stavby.

Pokud nemáme regulovatelný zdroj NF signálu, tak se musíme pustit do stavby regulátoru hlasitosti a korekcí, kterých bylo na internetu a v časopisech popsáno mnoho, proto je neuvádím.

Parametry obvodu

• velmi velký výstupní výkon
• malý ztrátový výkon bez hudebního signálu
• minimum externích součástek
• funkce MODE ( MUTE, STANDBY, CLASS-B, CLASS-H )
• tepelná, zkratová a proudová ochrana
• diagnostika obvodu (výstup DIAG)
• pevně nastavené napěťové zesílení (30dB)
• zkratuvzdornost proti zemi, napájecímu napětí a také mezi vývody výstupu

Popis zesilovače

TDA1560Q je integrovaný můstkový zesilovač pracující ve třídě B a H. Zesilovač je schopen dodat do zátěže 8W výkon 30W při maximálním zkreslení 0,5% (40W; THD=10%). Napájecí napětí zesilovače je v rozmezí 8 až 18V s maximálním odběrem v napájecí větvi 4 – 6A. Díky napájecímu napětí v rozmezí 8 – 18V je tento obvod přímo předurčen pro konstrukce zesilovačů pro automobily. Napěťové zesílení zesilovače je 30dB při oddělení kanálu 55dB. Vstupní impedance je 100 – 300kΩ. Integrovaný obvod je uložen v pouzdře SIL17, které lze kompaktně upevnit na chladič. Obvod je vybaven diagnostikou, která monitoruje teplotu čipu, zkrat na výstupu, přepólování a přetížení zesilovače, diagnostika je vyvedena na pin14 IO1(2).

Obr. 1 - Vnitřní konstrukce a zapojení IO TDA1560Q

Při výkonu do 10W pracuje zesilovač ve třídě B, po překročení tohoto výkonu se interně v čipu připojí napájecí zdroj tvořený externími kapacitami. Tyto kapacity se připojí do série s napájecím napětím, což má za následek zvýšení výstupního výkonu a přepnutí do vyšší pracovní třídy H. Přepínaní pracovních tříd lze ovládat externím vývodem (pin17). K přepnutí tříd dochází také automaticky při překročení vnitřní teploty čipu (120°C) Podle hodnoty externí kapacity je určena spodní hranice kmitočtového spektra. S hodnotu kondenzátoru 4700µF je spodní hranice kmitočtového pásma přenášeného signálu omezena na 10Hz. Nesmíme opomenout vstupní kondenzátory Ck, pro frekvenci 10Hz vychází kapacita kondenzátorů na hodnotu 560nF (nejbližší katalogová hodnota 680nF).

Dále je obvod vybaven funkcí MODE (pin16). Podle velikosti napětí na vstupu MODE se nachází IO v různých stavech. Při napětí 0 –1,2V se nachází obvod ve stavu STANDBY, 2,6 – 3,5V obvod ve stavu MUTE, 4,5 – 7,0V pracovní třída B, 8,5 – +Ucc pracovní třída H.

Zesilovač je plně chráněn proti zkratu na výstupu. Reaguje na zkrat se zemí GND, s napájecím napětím Ucc a mezi sebou. Obvod dále reaguje na tepelné přetížení čipu. Při překročení teploty 150°C dojde k internímu odpojení vstupu a výstupu a na výstupu DIAG se nastaví vysoká úroveň H. Vhodným zapojením by mohl výstup ovládat ventilátor, který by čip dostatečně ochladil. Diagnostika obvodu také reaguje na přepětí, při překročení napětí nad 20V dojde k odpojení IO.

Na integrovaném obvodu můžou v extrémních případech dosáhnout tepelné ztráty až 60W, proto je nutné použít dostatečně dimenzovaný chladič doplněný o ventilátor.

Integrovaný obvod umožňuje ovládat volbu pracovní třídy ( class B / class H). Obvod přepíná mezi třídami B a H automatický podle výstupního výkonu.

Zesilovač dosahuje špičkových parametrů. Při výkonu 30W se zkreslení pohybuje okolo 0,5%. Kmitočtový rozsah je 10 – 20 000Hz. Spodní hranice je omezena externími kapacitami. Útlum obvodu je při stavu MUTE 65dB a při stavu STANDBY min. 80dB, při maximálním vstupním napětí 1,2V.

Pro kompenzaci připojených reproduktorů a především delších propojovacích vodičů slouží RC články připojené k výstupům pin7 a pin11. Rezistor připojený mezi vstupy pin1 a pin2 určuje vstupní impedanci zesilovače.

Obr. 2 - Schéma zapojení zesilovače 2 x 40W

Popis zapojení

Napájecí části bychom měli věnovat dostatečnou pozornost, především z důvodu kladených požadavků na přenos co nejnižších kmitočtů při velkých výstupních výkonech. Napájecí napětí přivádíme na svorkovnici CONN1, odkud je napětí dále vedeno přes tavnou pojistku a LC filtr (L1 - 100μH/V32A8; C11 – 220nF/ker.). LC filtr slouží k odrušení a zamezení pronikání rušivého napětí do zesilovače. Následuje velká filtrační kapacita se dvěma elektrolytickými kondenzátory C12, C13 (10000μF/25V), které slouží jako zásobárna proudu pro zesilovač při reprodukci nejnižších kmitočtů, kde jdou nejvyšší nároky na proudový odběr zesilovače.

NF signál je přiveden na svorkovnici CONN3(5), odkud je dále veden přes oddělovací fóliové kondenzátory C5(14) a C6(15) do integrovaného obvodu TDA1560Q (IO1, IO2). Paralelně ke vstupu je zařazen rezistor s hodnotou 100kΩ, který určuje vstupní impedanci celého zesilovače. Výstupní signál je vyveden na svorkovnici CONN4(6), paralelně  ke každému vývodu je zařazen RC článek pro kompenzaci vedení a reproduktoru. Obvod obsahuje funkci sériově řazených napájecích zdrojů s kondenzátory C1(19) a C2(20). Platí pravidlo, čím vyšší kapacita, tím nižší přenášené kmitočty NF signálu. Zvolená kapacita 4700μF spolehlivě přenáší již téměř neslyšitelné kmitočty 10Hz. Kondenzátor C5(21) slouží k potlačení vazby zesilovače a kondenzátor C9(22) připojený k pinu4 IO1(2) je určen pro vnitřní napěťovou referenci obvodu. Na pin3, 6, 12 je vyvedena země (GND). Zbývající tři funkční vývody MODE (pin16), class-B/H (pin17) a DIAG (pin14) jsou vyvedeny na svorkovnici umístěné na DPS.

Obr. 3 - Rozměry integrovaného obvodu TDA1560Q

Funkce S1 (class-B/H) je řízena napěťovou úrovní na tomto vstupu – class-B (2,5 – Vp-1), class-H (0 – 1,0V). Tento vývod není nutné bezpodmínečně zapojit. V případě nevyužití této funkce je volba pracovních tříd řízena automaticky dle teploty vnitřního čipu IO a také podle výstupního výkonu.

Vstup MODE, je schopný ovládat funkce celého obvodu. Funkce jsou opět řízeny napěťovými úrovněmi na vstupu MODE – Standby (0 – 1,2V), MUTE (2,6 – 3,5V), class-B (4,5 – 7,0V) a class-H (8,5 – Vp). V případě nevyužití této funkce přivedeme na tento vstup napájecí napětí, které je nutné pro plnou funkci obvodu / maximální výkon.

Výstup DIAG můžeme využit nejjednodušeji připojením LED k pinu14, tato LED bude svitem signalizovat poruchový stav (zkrat, přetížení, teplota, …). Tento výstup můžeme také využít k řízení ventilátoru, který ochlazuje chladič určený pro integrované obvody TDA1560Q.

Symbol	PIN	Popis
INPp	1	pozitivní vstup
INPp	2	negativní vstup
GND	3	země
Vref	4	referenční napětí
C2n	5	kondenzátor C2 (-)
GND	6	země
OUT1n	7	výstup 1 (-)
C2p	8	kondenzátor C2 (+)
Vp	9	napájecí napětí
C1p	10	Kondenzátor C1 (+)
OUT2p	11	výstup 2 (+)
GND	12	země
C1n	13	kondenzátor C1 (-)
Vdiag	14	diagnostický výstup
Cdec	15	potlačení vazby
MODE	16	vstup MODE – spínač
S1	17	třída-B/třída-H – spínač

Obr. 4 - Zapojení vývodu pouzdra obvodu TDA1560Q
 

Obr. 5 - Grafické znázornění napěťových úrovní na vstupu MODE

Tabulka základních parametrů obvodu TDA1560Q

Tabulka volby kapacity kondenzátoru v závislosti na přenášené frekvenci

Stavba zesilovače

Nejprve zkontrolujeme oboustrannou desku plošných spojů na případné zkraty nebo špatně vyleptaná místa. Začneme osazovat od nejmenších součástek, jako jsou rezistory, drátové propojky a keramické kondenzátory. Tak postupujeme, až osadíme jako poslední elektrolytické kondenzátory a toroidní cívku.

Obr. 6 - Návrh a osazení desky plošných spojů

U drátových propojek použijeme izolované vodiče nebo pod propojky dáme izolační podložku. Pod některými totiž vedou cesty z obou stran. Při přemostění propojkou by došlo ke zkratu. Dále musíme u některých součástek prokovit otvory. Prokovení se dá nahradit drátem protaženým DPS a zapájeným s obou stran.

Integrovaný obvod je nutno chladit a z toho důvodu je umístěn na chladič. V případě, že chceme spojit chladič se skříňkou zesilovače, tak umístíme mezi IO a chladič slídovou podložku, kterou natřeme teplovodnou pastou pro lepší kontakt.

Obr. 7 - Návrh a osazení desky plošných spojů – TOP


Obr. 8 - Návrh a osazení desky plošných spojů – BOTTOM
 

Obr. 9 - Návrh a osazení desky plošných spojů – TOP

Dále musíme dávat pozor, abychom nepoužili desku jako nosnou. IO by nezvládnul tíhu chladiče a po krátké době by došlo k vylomení vývodů z DPS, nebo dokonce k ulomení některých vývodů. Proto při upevňovaní do skříňky dbáme na pečlivé upevnění jak chladiče tak i DPS.

Po zapojení a očištění DPS zkontrolujeme, zda jsme při pájení nevytvořili místní zkraty, nebo cínové můstky. Na závěr desku nalakujeme a necháme zaschnout. Při pečlivé práci a dodržení postupu by měl zesilovač pracovat na první zapojení.

Seznam součástek

Všechny součástky a jejich označení vychází z katalogu firmy EZK 2006

Download & Odkazy

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