Схема звуковой усилитель 50 ватт. Мощный усилитель на микросхеме TDA1514A (50 Вт)

В этой статье я собираюсь рассказать всю правду об усилителе на этой микросхеме, её плюсы и минусы, вобщем сделать честный обзор. Поехали!

Итак, в даташите на эту микросхему говориться, что она выдает 4 x 50 Вт, а в пике способна и на 77 Вт, но это при 10% нелинейных искажений, слушать такое способен не каждый. Максимум что можно слушать это КНИ = 1%. При таком КНИ она выдает 23Вт на канал (это по даташиту). Слушать такое ещё возможно. Я решил проверить так ли это. Подключил динамик 10ГД-34-80 на один канал, включил на максимальную громкость, при которой можно слушать. Всё это дело у меня, будучи на хорошем радиаторе, поиграло минут 10, потом у микры сработала защита от перегрева и она выключилась. Напомню - работает только один канал, а не четыре. далее замер мощности: на той же громкости выставил частоту 1 кГц, подключил резистор 4 Ом, положил его в тарелку с водой, включаю. На резисторе рассеивалось где то 20 Вт, почти как в даташите, но питание 16 вольт. При таком питании наибольшая мощность, которую микросхема может отдавать без клиппинга это где то 25 Вт.

Но при такой мощности микросхема быстро перегревается, и это только один канал. Как по мне 4 канала она вообще не потянет без водяного охлаждения.

Вот некоторые характеристики, которые я лично проверил:

U пит = 6 - 18 В
F вых = 10 - 20000 Гц
P без клиппинга = 25 Вт
КНИ (при P = 25 Вт) = 1 - 3% (на осцилографе видно, что синус не очень ровный)

Причем нормальную мощность (с более-менее приемлимым КНИ) микросхема начинает отдавать, при питании 16 В, так что елси данный усилитель планируется использовать в автомобиле, прийдётся ещё и делать повышающий преобразователь на ток от 5-6 А.
Но есть и плюсы. Например есть функции mute и stand-by, так же при включении нет щелчка в акустики, не нужно делать блок задержки включения. Есть защита от КЗ на нагрузке и перегрева, вобщем очень живучая микросхема, сколько я её не мучал и не пытался убить, она жива и работает. Ну и самый главный плюс, как я считаю, это простота сборки. У микросхемы очень мало обвязки и собрать её может даже тюлень.
Ну что ж, давайте соберем, вот схема и список деталей:

Список деталей:

Микросхема
TDA7560	1 шт
Резисторы
10кОм 0.25Вт	1 шт
47кОм 0.25Вт	1 шт
Конденсаторы	1 шт
47мкФ 25В - электролит	1 шт
1000мкФ 25В - электролит	1 шт
0.47мкФ - плёнка	1 шт
1мкФ - плёнка/керамика	2 шт
0.1мкФ - плёнка	5 шт

Конструкция этого усилителя звука D-класса была создана для эксперимента (давно хотелось послушать и оценить новый класс Д), кроме того, как раз потребовался новый аудио-усилитель взамен старого к компьютеру. Было решено купить 2 готовых модуля мостового усилителя в классе D которые называются TPA3118 (как и микросхема, что в них установлена). Стоят они по 150 рублей каждый и теоретически выдают мощность 60 Вт моно. Если есть желание, можете собирать подобный УМЗЧ с нуля на отдельных радиодеталях — .

TPA3118 модуль куплен на Али

Технические характеристики

Микросхема TPA3116
Рабочее напряжение: 8 - 24 В
Рабочий ток: до 7.5 A
Ток в режиме ожидания: 40 мA
Уровень входного сигнала: 0.3 - 6.3 В
Выходная мощность: (12В 4Ом 25 Вт + 25 Вт) и (21В 4 Ом 50 Вт + 50 Вт)
Рабочая частота: 20 Гц — 20 кГц
Защита по току и от перегрева
Размеры платы: 100х60х25 мм

Схема усилителя TPA3116 класса D

Электрическая схема усилителя TPA3116

При однополярном питании 12 В - выходная мощность около 10 Вт, при 24 В - около 30 Вт (на 8 Ом АС).

Мощность — искажения УНЧ, график

Судя по графикам искажения — сильно его раскачивать не стоит, до 20 Вт и всё. Дальше Кни резко лезет вверх.

Плата блока TPA3116, TPA3118, TPA3130

Несмотря на скромные размеры платы и непривычное глазу аудиосборщика отсутствие радиаторов — этот малыш играет очень громко. Сама сборка заняла пару часов — делать ведь особо ничего не нужно, только провода от разъёмов и блока питания припаять. Но постарайтесь все сделать максимально качественно, чтобы не пришлось потом разбирать и переделывать. Эти модули УМЗЧ питаются чаще всего импульсными блоками питания, которые свистят и шумят по цепи. Поэтому установите фильтры дополнительной емкости, которые устранят эти эффекты.

Обратите внимание на дополнительный транзистор TIP-142 фильтра питания. Предполагалось что он будет немного греться, так что транзистор прикручен к корпусу. В реальности он холодный. Дополнительным преимуществом является то, что через этот фильтр напряжение растет постепенно, после включения за короткое время.

В общем по питанию перед модулями поставили ещё по одному конденсатору 50В/6800мкФ на канал. Платы TPA3116 установлены вертикально с помощью втулок. Если хотите, чтобы конечный результат оставил хорошее впечатление, найдите для регулятора громкости хорошую ручку и хорошие разъемы аудио. Питание внешнее, тоже поступает через гнездо.

Итоги работы и результаты

Комплект усилителя на столе возле компьютера выглядит очень стильно и удобен тем, что к нему можно подключить разные акустические системы — он спокойно качает даже 100-ваттные АС (конечно не на полную). Подаётся напряжение от блока питания ноутбука 19 В и в динамиках полная тишина.

При построении качественного УНЧ, многие выбирают отлично зарекомендовавшую себя специализированную микросхему LM3886 - высококачественный аудио усилитель мощности, способный выдавать больше 50 ватт непрерывной средней мощности в 4-омную нагрузку и 40 ватт в 8 Ом, при 0.1% THD+N, в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Почему именно LM3886? У неё полностью защищены элементы на выходе от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузок, в том числе и мгновенных пиков температуры. Тепловая защита срабатывает быстрее, чем разрушается кристалл микросхемы. Здесь имеется отличное соотношение сигнал/шум - более 92 дБ, с низким уровнем шума всего 2 мкВ. Она демонстрирует крайне низкий THD+N, в районе значений 0.03% при номинальной мощности в звуковом спектре, и обеспечивает отличную линейность.

Схема усилителя звука на 50 ватт

Делитель Rf1, Ri определяют коэффициент усиления в данном случае усиление 22k/1k = 22 (27dB). Конденсатор Ci 47uF образует ФВЧ с частотой среза 5 Гц.

Характеристики усилителя на LM3886

Максимальная выходная мощность: 65 Вт RMS - 108 Вт пиковая
Коэффициент нелинейных искажений: 0,02% при 50 Вт
Отношение сигнал-шум: 110 дБ на 50 Вт - 92 дБ на 1 Вт

Ещё одна особенность схемы - отсутствие конденсатора времени задержки, что подключен к MUTE. Катушка L1 содержит 15 витков эмалированной проволоки вокруг резистора R7. Диаметр проволоки должен быть не менее 0,5 мм. Вся конструкция дросселя замотана в термоусадочную трубку. Конденсатор C2 может быть электролитическим, но лучше использовать неполярный или биполярный.

Как правило, в звуковых усилителях, используются небольшие по габаритам тороидальные трансформаторы, но такие трансформаторы дорогие и дефицитные. Преимущество тороидального трансформатора в том, что они имеют очень низкую утечку магнитного потока, поэтому они могут быть размещены в одном корпусе с усилителем. В данном проекте используем стандартный трансформатор. Характеристики трансформатора должны быть следующие;

Для 8 Ом - стандартный режим: 220/2 х 24 В (со средним выходом) не менее 150 Вт
Для 4 Ом - стандартный режим: 220/2 х 18 В (со средним выходом) не менее 150 Вт

Питание простое - мостовой выпрямитель и 4 x 10 000uF/50 В конденсаторов. Микросхема может быть установлена на радиатор без изоляции для лучшей теплопроводности, но тогда он должен быть изолирован от металлического корпуса, который обычно подключен к земле.

Я периодически вяло подумывал о том, что неплохо бы восстановить усилитель и поставить его с колонками для воспроизведения фоновой музыки при застолье или звукового сопровождения при просмотре музыкальных программ на телевизоре - все-таки колонки деревянные, не чета нынешним пластиковым, звучали, помнится, неплохо.

Особого качества при этом не требуется, и веговский класс AAA ну совершенно тут ни к чему. К тому же, возиться с усилителем ради таких задач совсем в лом.

И пал мой взор на предлагаемый компанией Мастер Кит усилитель D-класса MP3116mini . Уж больно там «Все в одном»: регуляторы громкости и тембра, широкий диапазон однополярного(!) напряжения питания, подходящая выходная мощность 50 Вт… Размеры же при этом совсем смешные: 6 × 3 см.

А ну, попробую я его приспособить к своим колонкам. Блок питания от какого-то ноутбука на 19 вольт и 4 ампера тут же под руку попался.

Единственный минус - усилитель без корпуса. Но такие задачи я теперь решаю с помощью 3D принтера! Незаменимая, надо сказать, вещь для любителей типа «Сделай сам» или DIY, как теперь модно говорить. У меня доработанный MC2 стоит на столе, уже как стандартный и привычный инструмент, такой как паяльник или шуруповерт.

Рисуем корпус в SketchUp и печатаем, все удовольствие занимает около часа, ну еще немножко на покраску и сушку, так как хотелось иметь незаметный черный корпус.

Напечатал, примерил, сообразил, что неплохо бы поставить выключатель и индикатор питания. Хотя ток покоя усилителя весьма невелик, и его можно вообще на отключать, но с выключателем и индикатором как-то привычнее.

Просверлить отверстие большого диаметра в тонкой стенке корпуса очень помогают конические (ступенчатые) сверла. Рекомендую иметь такие в домашней мастерской.

Собранная конструкция выглядит по сравнению с колонками как-то несерьезно. Можно было бы все внутрь колонки запихнуть, но не захотелось насквозь сверлить заднюю стенку из советской качественной фанеры.

Но поверьте, звук этот малыш выдает вполне на уровне! На совсем маленькой громкости немного не хватает высоких, но это легко исправляется эквалайзером, который теперь есть в каждом телефоне и плеере, с которых, собственно, и предполагается воспроизводить звук. Низких более чем достаточно, приходится убавлять. На средней громкости, на которой и будет основное применение, звук вполне достойный, на большой - отличный.

Этот наипростейший усилитель звуковой частоты, способен выдать 50 Ватт мощности на каждый канал из четырёх. В сумме это получается 200 Вт звуковой мощности. И это, как оказалось, не предел. Микросхема, на которой построен усилитель, может дать и 80 Вт на канал на 2-х Омную нагрузку.
В наше время построить мощный усилитель своими руками не составляет труда. И все это благодаря современной элементной базе.
Сегодня речь пойдет о простом усилителе на микросхеме TDA7560, который запросто может сделать человек, практически не разбирающийся в электронике.

Микросхема TDA7560 фирмы Филипс - это просто находка, особенно для тех, кто не сталкивался с ней раньше. Её давно облюбовали как начинающие радиолюбители, так и автолюбители, за её низкое напряжение питания. У микросхемы TDA7560 есть полный, но более старый аналог - TDA7388, чуть менее мощный.

Характеристики усилителя

Выходная мощность:

На нагрузке 4 Ома максимальная - 4 x 50 Втт.
На нагрузке 4 Ома номинальная - 4 x 45 Втт.
На нагрузке 2 Ома максимальная - 4 x 80 Втт.
На нагрузке 2 Ома номинальная - 4 x 75 Втт.
Напряжение питания от 8 до 18 Вольт.

Остальные характеристики смотрите в .

Схема усилителя

Схему включения микросхемы всегда можно посмотреть в . Все просто и очевидно: слева четыре входа, справа четыре выхода на акустические системы. Естественно входа можно замыкать между собой, но не выхода. Каждый выход микросхемы должен быть нагружен на свою акустическую систему.
С этим, я думаю, вопросов не возникнет. Единственное, что стоит пояснить так это вывода «ST-BY» и «MUTE». «ST-BY» - это ждущий режим, обычное его сразу соединяют с плюсом питания и усилитель всегда активен. «MUTE». - это режим выключенного звука, обычное его так же соединяют с плюсом питания и усилитель всегда становится активен. На плате для того стоят перемычки.

Плата усилителя

Платы можно сделать обычным ЛУТ за несколько десятков мину. Скачать ее можно тут:

(cкачиваний: 2134)

После спайки и сборки усилителя не забудьте установить микросхему на радиатор, желательно большой если вы меломан, который любит громкость.

Применение усилителя

Микросхема изначально разрабатывалась для применения как усилитель мощности звука в автомагнитолах. Поэтому использовать данный усилитель в машине - это отличный выбор. Но учтите, что желательно использовать толстые провода питания. Так же возможно потребуется солидно увеличить емкость фильтрующих конденсаторов питания.
Усилитель на микросхеме отлично подходит и для домашнего использования. Питать его можно от старого компьютерного блока питания, как это делал я в свое время. А охлаждающий радиатор использовать с вентилятором – это существенно уменьшит его размеры.
Думаю, ничего сложного тут нет, но если кому-то чего-то не понятно – жду ваши вопросы в комментариях. Всем спасибо!