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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Amplificador de potencia para coche con fuente de alimentación basada en chip TDA7294. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia para automóviles Se toma como base el amplificador, cuyo circuito fue publicado en la revista Radio, No. 7, 2002. El circuito y el artículo se encuentran a continuación. La potencia de salida nominal del UMZCH con un factor de distorsión no lineal del 0,5 % en el modo "Estéreo" es de aproximadamente 2x70 W (2x4 ohmios), en el modo "Mono": aproximadamente 150 W (8 ohmios). Casi no requiere afinación. Amplificador El amplificador está hecho en dos chips DA1, DA2. El circuito integrado TDA7294 es un amplificador de potencia de alto rendimiento y es relativamente económico. Las etapas final y preterminal del TDA7294 están construidas sobre transistores de efecto de campo, tienen protección contra sobrecalentamiento y cortocircuito en la salida. Cuando la temperatura del cristal alcanza los 145 ° C, la unidad de protección cambia el microcircuito al modo "MUTE", y cuando alcanza los 150 "C, al modo "STAND-BY". Debido a la amplia gama de voltajes de suministro, el TDA7294 El microcircuito se puede usar junto con una carga con una resistencia de más de 8 ohmios sin una pérdida significativa de potencia de salida. Cuando se usan dos microcircuitos conectados en un circuito de puente, el límite superior de resistencia aumenta a 16 ohmios. Con la opción óptima de suministro voltaje, su potencia de salida máxima con una carga de baja resistencia (4 ohmios y menos) está limitada solo por la corriente máxima permitida de la etapa final, igual a 10 A, y alcanza los 100 W. Con un factor de distorsión armónica de 0,5%, el microcircuito entrega una potencia de hasta 70 W a la carga. El diagrama del circuito UMZCH sin fuente de alimentación se muestra en la fig.
En el esquema propuesto, las funciones "STAND-BY" y "MUTE" no se utilizan, ya que el amplificador está encendido en la fuente de alimentación. Las resistencias R1, R4 establecen la impedancia de entrada del UMZCH. Los pares de elementos R1, C1 y R4, C4 forman un filtro de paso alto en las entradas de ambos canales, lo que limita el ancho de banda del amplificador desde abajo. De manera similar, los elementos R2, C2 y R5, C5 en la cadena OOS definen el límite inferior del ancho de banda. Las relaciones de resistencia R3/R2, R6/R5 establecen la ganancia UMZCH. Con las clasificaciones especificadas de los elementos R2, R3, R5, R6, la ganancia de voltaje es de 30 dB. El interruptor SA1 selecciona el modo de funcionamiento UMZCH "Estéreo/Mono". En el modo "Estéreo", los microcircuitos DA1 y DA2 funcionan como dos amplificadores no inversores independientes; en el modo "Mono", el amplificador DA2 se convierte en un amplificador no inversor con una ganancia de Kc \u6d R5 / R1 + 1 en un amplificador inversor con ganancia unitaria. La posición SA1 en el diagrama corresponde al modo "Estéreo". Cuando se usa UMZCH en modo puente, la salida de CA "+" se conecta a la salida DA2 y la salida "-" se conecta a la salida DA1114. El convertidor de fuente de alimentación del amplificador (ver Fig.) está construido principalmente en el chip KR4EU494, un análogo importado de TL7294CN. Dado que los microcircuitos TDAXNUMX tienen sus propios nodos de protección, no es necesario utilizarlos en la propia fuente de alimentación.
El microcircuito KR1114EU4 puede operar tanto en convertidores push-pull como de ciclo único; el modo de funcionamiento se establece mediante la entrada OTS (pin 13). En esta fuente de alimentación, el pin 13 está conectado a una fuente de voltaje de referencia de +5 V y el convertidor opera en modo push-pull. El ciclo de trabajo de los pulsos puede variar en un amplio rango. Las salidas del microcircuito se pueden conectar directamente a través de las resistencias R16, R17 a las bases de los potentes transistores bipolares VT1 y VT2 del convertidor debido al alto valor límite de la corriente de salida (hasta 200 mA). Dado que el chip convertidor tiene salidas de colector y emisor para transistores de salida (pines 8-11), es posible encenderlos de acuerdo con un circuito de emisor común o colector común, según la estructura de los transistores VT1 y VT2. En el bloque descrito con transistores de estructura n-p-n, se utiliza la segunda opción. Cuando utilice transistores de efecto de campo (FET de canal n) como teclas, retire las resistencias R 18 y R19. El chip KR1114EU4 tiene su propio generador de pulsos de diente de sierra. Los elementos R8, C8 son temporizados y la frecuencia de generación puede determinarse mediante la fórmula f = 1/(R8C8). Cuando se opera en modo push-pull, la frecuencia del oscilador del microcircuito debe ser el doble de la frecuencia en la salida del convertidor. Para los valores del circuito de temporización indicados en el diagrama, la frecuencia del generador es de aproximadamente 160 kHz y la frecuencia del pulso de salida es de aproximadamente 80 kHz. La fuente de voltaje de referencia incorporada (pin 14) +5 V proporciona la estabilidad del convertidor en una amplia gama de voltajes de suministro. El circuito R9C7 proporciona un aumento suave en el ancho del pulso de salida de la unidad y la potencia en la carga. después de encender la alimentación. El diodo VD1 evita la falla de la unidad cuando se invierte la polaridad de la tensión de alimentación; en este caso, solo se quemará el fusible FU1. La fuente de alimentación tiene estabilización de voltaje en la carga debido a la retroalimentación. Se lleva a cabo a través de las resistencias R10-R15 de cada brazo del rectificador. Estas resistencias forman dos divisores de voltaje, a través de los cuales parte del voltaje de la salida de la fuente de alimentación va a los amplificadores de error (pines 1,15). Como patrón de tensión, con el que se comparan las tensiones de salida de la fuente de alimentación, se utiliza una fuente de tensión de referencia (ION). Las salidas de los amplificadores de error dentro de DA1 están conectadas entre sí a través de diodos. El pin 3 es para retroalimentación local que limita la ganancia de los amplificadores. En este bloque, el pin 3 se usa para controlar el convertidor y los amplificadores actúan como comparadores. Desde el transformador de pulso T1, el voltaje es rectificado por los diodos VD2-VD5 y suavizado por los condensadores C11-C 14. Para reducir la disipación de energía en los microcircuitos UMZCH DA1 y DA2 y aumentar la potencia de salida máxima del amplificador, debe seleccione correctamente el voltaje de salida del convertidor, en función de la resistencia de carga. Este UMZCH está diseñado para trabajar en conjunto con una carga de 4 ohms en el modo "Stereo" y con una carga de 8 ohms en el modo puente. El valor de la tensión de alimentación DA1, DA2 recomendado por el fabricante para una resistencia de carga dada es de ± 25 ... .27 V, y el convertidor de pulsos está diseñado para esta tensión. En el circuito de suministro de energía que se muestra, se necesita un interruptor lo suficientemente potente para encenderlo. A menudo, este método de inclusión es inconveniente o inaceptable. En la fig. A continuación se muestra un diagrama esquemático del dispositivo de control automático de arranque del inversor.
Asegura que el UMZCH se encienda cuando se aplica un voltaje constante de más de 20 V a la resistencia R1 o cuando se aplica una señal de audio con un valor de voltaje efectivo de al menos 15 V al capacitor C0,6. La primera opción puede ser se utiliza si la radio del coche tiene una salida para controlar dispositivos externos, por ejemplo, una antena retráctil eléctrica. Otra opción también es adecuada si se instala un subwoofer en el automóvil. Luego, el condensador C15 se conecta a una de las salidas de la radio del automóvil UMZCH, y ahora el amplificador se encenderá automáticamente cuando la potencia de salida de la radio del automóvil sea superior a 0,15 ... 0,2 W y se apagará a menos. Es inaceptable conectar dos entradas a la radio al mismo tiempo, ya que esto puede desactivarla. El condensador C16 suaviza simultáneamente las ondas de voltaje de CA y retrasa el apagado del amplificador después de que desaparece la señal de entrada (con un retraso de unos 30 s). Los diodos VD7, VD8 evitan la influencia del circuito de conmutación en el funcionamiento del modulador SHI. También establecen el umbral de voltaje en el colector VT3, por encima del cual la duración de los pulsos en la salida DA3 comenzará a disminuir gradualmente y, cuando llegue a 4 ... 4,5 V, la fuente de alimentación se apagará. Si este amplificador se usa solo para un subwoofer, necesitará un nodo, cuyo diagrama se muestra a continuación.
Este es un filtro de paso bajo de segundo orden con una frecuencia de corte de 80 Hz; se enciende antes de ingresar a la UMZCH. En el diagrama, entre paréntesis, se indican las conclusiones del amplificador operacional del segundo canal. Los reguladores de voltaje integrados DA2, DA3 están instalados en el circuito de alimentación. Si se planea usar el amplificador solo en modo puente, se puede usar un solo amplificador operacional en lugar de amplificadores operacionales duales. Detalles y construcción Como VD1, puede usar diodos de la serie KD2997, KD2999 con cualquier índice de letras. Los diodos KD2997B (VD2-VD5) se pueden reemplazar con KD2997A, KD2999A, KD2999B. En lugar de los transistores KT898A (VT1, VT2), está permitido usar otros: KT890 con cualquier índice de letras, KT896A, KT896B, KT898B, KP958A-KP958V, KP954A-KP954V. Puede usar transistores de efecto de campo importados IRFZ48, IRFZ44, IRF540, IRF640, IRF530, BUZ11A, BUZ22 o sus análogos quitando las resistencias R18, R19. Los potentes transistores PSU VT1, VT2 y los microcircuitos amplificadores DA1, DA2 están instalados en disipadores de calor separados. Está permitido instalar microcircuitos en un disipador de calor sin aislamiento, pero al mismo tiempo aislarlo de la caja del amplificador, ya que el sustrato metálico de los microcircuitos tiene un voltaje de -Upit en relación con el cable común. Es inaceptable instalar transistores en un disipador de calor sin aislamiento. La mica se puede utilizar como material aislante. Al montar elementos de potencia en disipadores de calor, es deseable utilizar pasta conductora de calor KPT-8, que facilitará en gran medida el funcionamiento térmico de estos elementos. Los diodos VD1-VD5 se instalan perpendiculares a la placa. El circuito magnético del transformador de pulsos T1 está formado por tres anillos de tamaño K40x25x11 pegados de ferrita M2000NM1. Los devanados I, II se enrollan en 4 vueltas con un haz de cinco cables PEV-2 de 1,2 mm. Los devanados III, IV se enrollan en 10 vueltas con un haz de cuatro cables PEV-2 de 0,8 mm. Los devanados I, II y III, IV deben ser simétricos. Antes de enrollar, los bordes afilados del anillo encolado deben redondearse con una lima de aguja. Se colocan tres o cuatro capas de aislamiento de cinta fluoroplástica entre los devanados. El transformador se instala en el centro de la placa de circuito impreso mediante una placa rectangular o redonda presionando en la parte superior con un orificio en el centro y un tornillo M5 o M6 con tuerca. En el circuito de control de arranque del convertidor, cualquier diodo de silicio de baja potencia es adecuado como VD1-VD3, KT3102A (VT1) se reemplaza por un transistor con cualquier índice de letras de esta serie o KT315. Está permitido instalar amplificadores operacionales KR574UD2, KR140UD20, KR544UD4 en el filtro de paso bajo. En lugar de los estabilizadores DA2, DA3, puede utilizar cualquier estabilizador integrado de tensión positiva y negativa de 15 V. Debemos intentar conectar los cables de alimentación del amplificador lo más cerca posible de la batería del automóvil (en la caja de fusibles) para excluir la influencia de otros consumidores actuales. Dado que la corriente máxima consumida por el amplificador puede ser de hasta 15 A, se deben utilizar cables de gran calibre (3...5 mm2) en el circuito de alimentación. Si hay un dispositivo que es crítico para las ondas de voltaje de alta frecuencia en la red a bordo, es necesario aumentar la capacitancia C9, y si esto no produce el efecto deseado, entonces encienda un filtro de alta frecuencia en el circuito de alimentación del convertidor. Establecimiento Con elementos reparables, el amplificador comienza a funcionar de inmediato. Solo es necesario configurar la fuente de alimentación. Por lo tanto, es recomendable realizar la instalación y configuración en dos etapas de la siguiente manera. Solo los elementos de la fuente de alimentación están instalados en la placa de circuito impreso (las partes del amplificador no están soldadas). A continuación, se suelda la resistencia R14 y se conecta una carga equivalente entre el cable común y la salida positiva de la fuente de alimentación: una resistencia de cable con una resistencia de 6 ... 7 ohmios con una potencia de al menos 100 W. Después de encender la alimentación, se mide el voltaje a través de esta resistencia, debe estar en el rango de 26 ... 28 V. A continuación, la resistencia de carga aumenta a 50 ohmios. Al girar el motor de la resistencia de sintonización R 13, se logra el mismo voltaje de salida de la fuente de alimentación que con una carga de 100 vatios. Luego se suelda R14 y se suelda R12. La configuración del segundo circuito de estabilización es similar. Al final del ajuste, suelde la resistencia R12. Luego se montan las partes del UMZCH y se verifica la operabilidad del dispositivo ensamblado en busca de equivalentes de carga del generador de frecuencia de audio. No es necesario configurar el dispositivo para encender automáticamente el amplificador, pero si el convertidor se inicia incluso en ausencia de señales de entrada, entonces la resistencia R21 se reduce a un valor en el que el voltaje en el colector VT1 está en el rango de 6 ... 6,5 V. comentarios El amplificador que funciona en mi automóvil está ensamblado de acuerdo con el circuito del puente y solo acciona el subwoofer (los canales izquierdo y derecho suenan TDA1518BQ de acuerdo con el esquema tomado del amplificador de la primera edición). Los potentes transistores npn VT1 y VT2 se negaron a funcionar, aparentemente debido a la dispersión de los parámetros. Fueron reemplazados por el campo IRFZ44, teniendo en cuenta los cambios en el circuito indicado en el artículo, y se instalaron 2 de esos transistores conectados en paralelo en cada brazo. Literatura 1. Shikhatov A. Sonido automático: nos instalamos nosotros mismos. - Radio, 2000, N° 1, pp. 16,17. 2. Syritso A. UMZCH en el chip TDA7294. - Radio, 2000, Ns 5, p. 19-21. 3. Circuitos integrados: Microcircuitos para fuentes de alimentación conmutadas y su aplicación. - M.: DODEKA, 1997. 4. Amplificador de coche en TDA7294 Publicación: cxem.net
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