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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Posibilidades de ULF automotriz en el chip TDA2030. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia para automóviles El chip amplificador de baja frecuencia TDA2030A de ST Microelectronics goza de una merecida popularidad entre los radioaficionados. Tiene altas características eléctricas y bajo costo, lo que permite ensamblar ULF de alta calidad con una potencia de hasta 18 W a un costo mínimo. Sin embargo, no todos conocen sus "ventajas ocultas": resulta que en este IC se pueden ensamblar otros dispositivos útiles. El chip TDA2030A es un amplificador de potencia de clase AB Hi-Fi de 18 W o un controlador VLF de hasta 35 W (con potentes transistores externos). Proporciona una gran corriente de salida, baja distorsión armónica y de intermodulación, un amplio ancho de banda de la señal amplificada, un nivel muy bajo de ruido inherente, protección integrada contra cortocircuitos de salida, un sistema de limitación de disipación de potencia automática que mantiene el punto de funcionamiento de los transistores de salida IC en un área segura. La protección térmica integrada garantiza que el IC se apague cuando el cristal se calienta por encima de los 145 °C. El microcircuito está hecho en un paquete Pentawatt y tiene 5 pines. Primero, consideremos brevemente varios esquemas para el uso estándar de circuitos integrados: amplificadores de bajo. Un circuito de conmutación TDA2030A típico se muestra en la fig. una.
El microcircuito está conectado de acuerdo con el esquema de un amplificador no inversor. La ganancia está determinada por la relación de las resistencias de los resistores R2 y R3 que forman el circuito OOS. Se calcula mediante la fórmula Gv=1+R3/R2 y se puede cambiar fácilmente seleccionando la resistencia de una de las resistencias. Esto generalmente se hace con una resistencia R2. Como se puede ver en la fórmula, una disminución en la resistencia de esta resistencia provocará un aumento en la ganancia (sensibilidad) de la ULF. La capacitancia del capacitor C2 se elige en base al hecho de que su capacitancia Xc=1/2?fC a la frecuencia de operación más baja es al menos 2 veces menor que R5. En este caso, a una frecuencia de 40 Hz Xs2=1/6,28*40*47*10-6=85 ohmios. La resistencia de entrada está determinada por la resistencia R1. Como VD1, VD2, puede usar cualquier diodo de silicio con corriente IPR0,5 ... 1 A y UOBR más de 100 V, por ejemplo KD209, KD226, 1N4007. El circuito para encender el IC en el caso de usar una fuente de alimentación unipolar se muestra en la fig. 2.
El divisor R1R2 y la resistencia R3 forman un circuito de polarización para obtener en la salida del IC (pin 4) un voltaje igual a la mitad del voltaje de suministro. Esto es necesario para la amplificación simétrica de ambas semiondas de la señal de entrada. Los parámetros de este circuito en Vs=+36 V corresponden a los parámetros del circuito que se muestra en la fig. 1, cuando se alimenta desde una fuente de ± 18 V. En la fig. 3.
A Vs = ± 18 V a una carga de 4 ohmios, el amplificador desarrolla una potencia de 35 vatios. Las resistencias R3 y R4 están incluidas en el circuito de alimentación del IC, cuya caída de voltaje se abre para los transistores VT1 y VT2, respectivamente. Con una potencia de salida baja (voltaje de entrada), la corriente consumida por el IC es pequeña y la caída de voltaje en las resistencias R3 y R4 no es suficiente para abrir los transistores VT1 y VT2. Los transistores internos del microcircuito funcionan. A medida que aumenta el voltaje de entrada, aumentan la potencia de salida y la corriente consumida por el IC. Cuando alcance un valor de 0,3 ... 0,4 A, la caída de voltaje en las resistencias R3 y R4 será de 0,45 ... 0,6 V. Los transistores VT1 y VT2 comenzarán a abrirse, mientras que estarán conectados en paralelo a los transistores internos. del CI. La corriente suministrada a la carga aumentará y la potencia de salida aumentará en consecuencia. Como VT1 y VT2, puede usar cualquier par de transistores complementarios de la potencia adecuada, por ejemplo, KT818, KT819. El circuito puente para encender el IC se muestra en la fig. cuatro
La señal de la salida del IC DA1 se alimenta a través del divisor R6R8 a la entrada inversora DA2, lo que garantiza el funcionamiento de los microcircuitos en antifase. En este caso, el voltaje en la carga aumenta y, como resultado, aumenta la potencia de salida. A Vs=±16 V con una carga de 4 ohmios, la potencia de salida alcanza los 32 vatios. Para los fanáticos de ULF de dos y tres bandas, este IC es una opción ideal, ya que es posible ensamblar filtros activos de paso bajo y paso alto directamente en él. El esquema de un ULF de tres bandas se muestra en la fig. 5.
El canal de baja frecuencia (LF) se fabrica de acuerdo con el esquema con potentes transistores de salida. En la entrada de IC DA1, se incluye un filtro de paso bajo R3C4, R4C5, y el primer enlace del filtro de paso bajo R3C4 se incluye en el circuito amplificador. Tal diseño de circuito permite medios simples (sin aumentar el número de enlaces) para obtener una pendiente suficientemente alta de la respuesta de frecuencia del filtro. Los canales de frecuencia media (MF) y alta frecuencia (HF) del amplificador se ensamblan de acuerdo con un circuito típico en los circuitos integrados DA2 y DA3, respectivamente. En la entrada del canal de rango medio, se incluyen el filtro de paso alto C12R13, C13R14 y el filtro de paso bajo R11C14, R12C15, que juntos brindan un ancho de banda de 300 ... 5000 Hz. El filtro de canal RF se monta en los elementos C20R19, C21R20. La frecuencia de corte de cada enlace del filtro de paso bajo o filtro de paso alto se puede calcular mediante la fórmula fCP \u160d 2030 / RC, donde la frecuencia f se expresa en hercios, R - en kiloohmios, C - en microfaradios. Los ejemplos dados no agotan las posibilidades de usar el IMC TDA3,4A como amplificador de bajo. Entonces, por ejemplo, en lugar de una fuente de alimentación bipolar para un microcircuito (Fig. 1), puede usar una fuente de alimentación unipolar. Para hacer esto, el negativo de la fuente de alimentación debe conectarse a tierra y debe aplicarse una polarización a la entrada no inversora (pin 2), como se muestra en la Fig. 1 (elementos R3-R2 y C4). Finalmente, en la salida del IC entre el pin XNUMX y la carga, es necesario encender el condensador electrolítico y excluir del circuito los condensadores de bloqueo a lo largo del circuito -Vs. Considere otros usos posibles para este chip. El TDA2030A IC no es más que un amplificador operacional con una potente etapa de salida y muy buen rendimiento. En base a esto, se diseñaron y probaron varios esquemas para su inclusión no estándar. Algunos de los circuitos se probaron "en vivo", en una placa de prueba, algunos se simularon en el programa Electronic Workbench. Potente repetidor de señal
La señal a la salida del dispositivo fig. 6 repite la forma y la amplitud de la entrada, pero tiene más potencia, es decir el circuito puede operar con una carga de baja resistencia. El repetidor se puede utilizar, por ejemplo, para amplificar las fuentes de alimentación, aumentar la potencia de salida de los generadores de baja frecuencia (para que las cabezas de los altavoces o los sistemas acústicos se puedan probar directamente). La banda de frecuencia de funcionamiento del repetidor es lineal desde CC hasta 0,5... 1 MHz, lo que es más que suficiente para un generador de baja frecuencia. Impulsar las fuentes de alimentación
El microcircuito se incluye como repetidor de señal, el voltaje de salida (pin 4) es igual a la entrada (pin 1) y la corriente de salida puede alcanzar los 3,5 A. Gracias a la protección integrada, el circuito no teme a los cortocircuitos. circuitos en la carga. La estabilidad de la tensión de salida está determinada por la estabilidad de la referencia, es decir diodo zener VD1 fig. 7 y estabilizador integral DA1 fig. 8. Naturalmente, según los diagramas que se muestran en la fig. 7 y la figura. 8, puede ensamblar estabilizadores para un voltaje diferente, solo debe tener en cuenta que la potencia total (total) disipada por el microcircuito no debe exceder los 20 vatios. Por ejemplo, debe construir un estabilizador para 12 V y una corriente de 3 A. Hay una fuente de alimentación preparada (transformador, rectificador y condensador de filtro) que produce UPI= 22 V a la corriente de carga requerida. Luego se produce una caída de voltaje en el microcircuito UIC= tuPI - USALIDA = 22 V -12 V = 10 V, y con una corriente de carga de 3 A, la potencia disipada alcanzará el valor PRAS= tuIC*IН \u10d 3V * 30A \u2030d XNUMX W, que excede el valor máximo permitido para TDAXNUMXA. La caída de voltaje máxima permitida en el IC se puede calcular usando la fórmula: UIC= PRAS.MAX / IН En nuestro ejemplo UIC\u20d 3 W / 6,6 A \uXNUMXd XNUMX V, por lo tanto, el voltaje máximo del rectificador debe ser UPI = tuSALIDA+UIC \u12d 6,6V + 18,6 V \uXNUMXd XNUMX V. En el transformador, deberá reducirse el número de vueltas del devanado secundario. Resistencia de resistencia de balasto R1 en el circuito mostrado en la fig. 7 se puede calcular usando la fórmula: R1 = (UPI - US T)/YOS T, donde tuS T y yoS T - respectivamente, la tensión y la corriente de estabilización del diodo zener. Los límites de corriente de estabilización se pueden encontrar en el libro de referencia; en la práctica, para diodos zener de baja potencia, se elige dentro de 7 ... 15 mA (generalmente 10 mA). Si la corriente en la fórmula anterior se expresa en miliamperios, entonces el valor de la resistencia se obtendrá en kiloohmios. Fuente de alimentación de laboratorio simple
El circuito eléctrico de la fuente de alimentación se muestra en la fig. 9. Al cambiar el voltaje en la entrada del IC usando el potenciómetro R1, se obtiene un voltaje de salida continuamente ajustable. La corriente máxima dada por el microcircuito., depende del voltaje de salida y está limitado por la misma disipación de potencia máxima en el IC. Se puede calcular usando la fórmula: IMÁX. = PRAS.MAX / tuIC Por ejemplo, si el voltaje de salida es USALIDA \u6d XNUMX V, se produce una caída de voltaje en el microcircuito UIC = tuPI - USALIDA \u36d 6 V - 30 V \uXNUMXd XNUMX V, por lo tanto, la corriente máxima será IMÁX. = 20 W / 30 V = 0,66 A. En USALIDA = 30 V, la corriente máxima puede alcanzar un máximo de 3,5 A, ya que la caída de tensión en el circuito integrado es insignificante (6 V). Fuente de alimentación de laboratorio estabilizada
El circuito eléctrico de la fuente de alimentación se muestra en la fig. 10. La fuente del voltaje de referencia estabilizado, el chip DA1, está alimentado por un estabilizador paramétrico de 15 V ensamblado en el diodo zener VD1 y la resistencia R1. Si el IC DA1 se alimenta directamente de una fuente de +36 V, puede fallar (el voltaje de entrada máximo para el IC 7805 es de 35 V). El IC DA2 está conectado de acuerdo con el circuito amplificador no inversor, cuya ganancia se define como 1 + R4 / R2 e igual a 6. Por lo tanto, el voltaje de salida cuando se ajusta con el potenciómetro R3 puede tomar un valor de casi cero a 5 V * 6 = 30 V. En cuanto a la corriente de salida máxima, para este circuito, todo lo anterior es cierto para una fuente de alimentación de laboratorio simple (Fig. 9). Si se espera un voltaje de salida regulado más bajo (por ejemplo, 0 a 20 V en UPI = 24 V), los elementos VD1, C1 se pueden excluir del circuito y se puede instalar un puente en lugar de R1. Si es necesario, el voltaje de salida máximo se puede cambiar seleccionando la resistencia de la resistencia R2 o R4. Fuente de corriente ajustable
El circuito eléctrico del estabilizador se muestra en la fig. 11. En la entrada inversora del IC DA2 (pin 2), debido a la presencia del OOS a través de la resistencia de carga, se mantiene el voltaje UBX. Bajo la influencia de este voltaje, una corriente I fluye a través de la carga.Н = tuBX /R4. Como puede verse en la fórmula, la corriente de carga no depende de la resistencia de carga (por supuesto, hasta ciertos límites, debido a la tensión de alimentación final del IC). Por lo tanto, cambiando UBX de cero a 5 V usando el potenciómetro R1, con un valor fijo de resistencia R4=10 Ohm, puede ajustar la corriente a través de la carga dentro de 0...0,5 A. Este dispositivo puede usarse para cargar baterías y celdas galvánicas. La corriente de carga es estable durante todo el ciclo de carga y no depende del grado de descarga de la batería ni de la inestabilidad de la red. La corriente de carga máxima, establecida con el potenciómetro R1, se puede cambiar aumentando o disminuyendo la resistencia de la resistencia R4. Por ejemplo, en R4=20 Ohm tiene un valor de 250 mA, y en R4=2 Ohm llega a 2,5 A (ver fórmula arriba). Para este circuito son válidas las restricciones sobre la corriente máxima de salida, como para los circuitos estabilizadores de tensión. Otra aplicación de un potente estabilizador de corriente es la medición de bajas resistencias con un voltímetro en escala lineal. De hecho, si establece el valor actual, por ejemplo, 1 A, al conectar una resistencia con una resistencia de 3 ohmios al circuito, de acuerdo con la ley de Ohm, obtenemos la caída de voltaje U = l * R = l A * 3 ohmios = 3 V, y al conectar, digamos, una resistencia con una resistencia de 7,5 ohmios, obtenemos una caída de voltaje de 7,5 V. Por supuesto, solo se pueden medir resistencias potentes de baja resistencia a esta corriente (3 V por 1 A es 3 W, 7,5 V * 1 A \u7,5d XNUMX W), sin embargo, puede reducir la corriente medida y usar un voltímetro con un límite de medición más bajo. Potente generador de ondas cuadradas
Los esquemas de un potente generador de pulsos rectangulares se muestran en la fig. 12 (con alimentación bipolar) y la fig. 13 (con suministro único). Los circuitos se pueden utilizar, por ejemplo, en dispositivos de alarma antirrobo. El microcircuito se incluye como disparador Schmitt, y todo el circuito es un oscilador RC de relajación clásico. Considere el funcionamiento del circuito que se muestra en la Fig. 12. Suponga que, en el momento del encendido, la señal de salida del IC pasa al nivel de saturación positiva (USALIDA = +TPI). El capacitor C1 comienza a cargarse a través de la resistencia R3 con la constante de tiempo Cl R3. Cuando el voltaje en C1 alcanza la mitad del voltaje de la fuente de alimentación positiva (+UPI/ 2), IC DA1 cambia a un estado de saturación negativa (USALIDA =-UPI). El capacitor C1 comenzará a descargarse a través de la resistencia R3 con la misma constante de tiempo Cl R3 al voltaje (-UPI / 2) cuando el IC vuelve a cambiar a saturación positiva. El ciclo se repetirá con un periodo de 2,2C1R3, independientemente del voltaje de la fuente de alimentación. Tasa de repetición de pulso se puede calcular usando la fórmula: f=l/2,2*R3Cl. Si la resistencia se expresa en kiloohmios y la capacitancia en microfaradios, entonces obtenemos la frecuencia en kilohercios. Potente generador de ondas sinusoidales de baja frecuencia
El circuito eléctrico de un potente generador de oscilaciones sinusoidales de baja frecuencia se muestra en la fig. 14. El generador se ensambla según el esquema del puente de Wien, formado por los elementos DA1 y C1, R2, C2, R4, proporcionando el desfase necesario en el circuito POS. La ganancia de voltaje del IC a los mismos valores de Cl, C2 y R2, R4 debe ser exactamente igual a 3. A un valor más bajo de Ku, las oscilaciones se amortiguan, a un valor más alto, la distorsión de la señal de salida aumenta bruscamente. La ganancia de voltaje está determinada por la resistencia de los filamentos de las lámparas ELI, EL2 y las resistencias Rl, R3 y es igual a Ky = R3 / Rl + REL1,2. Las lámparas ELI, EL2 funcionan como elementos de resistencia variable en el circuito OOS. Con un aumento en el voltaje de salida, la resistencia de los filamentos de las lámparas aumenta debido al calentamiento, lo que provoca una disminución en la ganancia DA1. Por lo tanto, se estabiliza la amplitud de la señal de salida del generador y se minimiza la distorsión de la forma de onda sinusoidal. Se logra un mínimo de distorsión en la amplitud máxima posible de la señal de salida utilizando una resistencia de sintonización R1. Para eliminar la influencia de la carga en la frecuencia y amplitud de la señal de salida, el circuito R5C3 se incluye en la salida del generador. Frecuencia de oscilaciones generadas puede ser determinada por la fórmula: f=1/2pi RC. El generador se puede utilizar, por ejemplo, para reparar y probar cabezales de altavoces o sistemas acústicos. En conclusión, debe tenerse en cuenta que el microcircuito debe instalarse en un radiador con una superficie refrigerada de al menos 200 cm.2. Al cablear la placa de circuito impreso para amplificadores de baja frecuencia, es necesario asegurarse de que los buses de "tierra" para la señal de entrada, así como la fuente de alimentación y la señal de salida, estén conectados desde diferentes lados (los conductores a estos terminales no deben ser una continuación uno del otro, sino conectados entre sí en forma de "estrella") "). Esto es necesario para minimizar el zumbido de CA y eliminar la posible autoexcitación del amplificador con una potencia de salida cercana al máximo. Según los materiales de la revista "Radioamator" Publicación: cxem.net
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Comentarios sobre el artículo: invitado Muchas gracias... vencedor Bien informado, muy informativo! [arriba]
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