Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

0 1

Приветствую всех зашедших!

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Представленный в статье усилитель интересен тем, что работает в классе D. Это означает, что он будет обладать самым высоким КПД среди всех остальных классов усилителей, примерно 90%, обеспечивается это за счёт того, что транзисторы в выходном каскаде усилителя работают не в линейном режиме, а ключевом — то есть в каждый момент времени находятся либо в закрытом состоянии, либо полностью открытом, формируя ШИМ сигнал с частотой около 400 кГц. Как известно, при работе в ключевом режиме на транзисторе практически не выделяется тепло (только небольшие потери на переключениях), потому как когда он закрыт — ток через него не протекает вовсе, а когда открыт полностью сопротивление его канала так мало, что не вызывает существенного падения напряжения. На выходе усилителя сформированный ШИМ-сигнал интегрируется на цепях с индуктивностями и конденсаторами, в итоге получается точно такой же сигнал, на на входе усилителя, только больший по амплитуде и мощности. Высокий КПД позволяет сделать мощный усилитель компактным — ведь ему для охлаждения не понадобятся громоздкие радиаторы, кроме того, снижаются требования к мощности блока питания. В данной статье рассматривается схема усилителя D-класса на микросхеме TPA3116D2, она может работать в моно-режиме с выходной мощность до 100Вт, либо в стерео режиме до 2х50Вт, в данном случае рассматривается включение в режиме моно. Микросхему без труда можно найти в продаже в радиомагазинах, однако стоит учитывать, что её цена будет несколько выше, чем на распространённые микросхемы-усилители класса AB. Большой популярностью пользуются модули на её основе, однако, если есть схема, то почему бы не собрать своими руками.

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Помимо самой TPA3116D2 на схеме присутствует предусилитель на операционном усилителе NE5532, он обеспечит нужный уровень сигнала для микросхемы даже при подключении к слабому источнику. Вместо NE5532 можно применить и другие сдвоенные малощумящие ОУ, например, TL072. Первый, каскад, IC1A, работает в роли усилителя — коэффициент усиления задаётся резисторов обратной связи R5, его можно увеличивать и уменьшать под свои нужны, а второй каскад, IC1B, работает в качестве буфера сигнала, обеспечивая низкое выходное сопротивление. На входе имеется переменный резистор на 47 кОм — регулятор громкости, желательно использовать логарифмический потенциометр. Далее сигнал через разделительную ёмкость попадает на вход TPA3116D2. На её выходе присутствуют две индуктивности по 10 мкГн — можно намотать самому на ферритовом колечке, воспользовавшись калькуляторами индуктивности, либо купить готовый дроссель в магазине. Стоит учитывать, что микросхема обеспечивает высокий выходной ток (до 7,5А), поэтому и дроссель должен быть намотан проводом соответствующего диаметра, не менее 1 мм. К выходам OUT подключается динамик, микросхема позволяет подключать даже низкоомные, от 2-х Ом.

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

На картинке выше показан график зависимости мощности от питающего напряжения для нагрузки 3 Ома. Диапазон возможных напряжений питания микросхемы простирается от 2,5 до 26В, однако и выходная мощность будет очень сильно зависеть от напряжения питания, максимум в 100 ватт может быть достигнут только при максимальном напряжении в 26 вольт. Оптимальным можно назвать диапазон от 12 до 24В — в этом случае и мощность будет существенной, и микросхема будет работать не на пределе. Идеальным источником питания для усилителя может стать блок питания от ноутбука, обычно они имеют напряжение на выходе 19-22В и рассчитаны на достаточно большую мощность, от 50 Вт. Но для питания можно использовать и любой другой источник с подходящей мощностью и напряжением, мощность источника выбирается как +20..50% к предполагаемой выходной мощности усилителя.

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Собирается усилитель на печатной плате, которая, во-первых, предполагает использование SMD компонентов, а во-вторых, двусторонняя, поэтому перед изготовлением данной платы нужно удостоверится в своих силах. Скачать плату как в виде картинок, так и в gerber-файле можно в архиве в конце статьи. Чтобы не утруждать себя трудоёмким процессом изготовления двусторонней платы, можно заказать её изготовление в Китае — при этом и выглядеть она будет как настоящая заводская плата. Однако перед этим нужно убедится, что все посадочные места для деталей соответствуют реальным размерам имеющихся элементов. Плата имеет две клеммные колодки — для подключения питания и выхода на динамик, разъёмы должны быть рассчитаны на мощность 100Вт. Регулятор громкости установлен прямо на плате, однако при необходимости его можно вывести на проводах, если плата будет устанавливаться в большом корпусе.

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Внешний вид собранной платы. Первое включение стоит проводить от низковольтного источника (5-10В) с ограничением тока, чтобы убедится, что всё собрано правильно. Затем можно подавать полное напряжение питания и проверять с подключением акустической системы. Многие утверждают, что звук усилителей класса D годится лишь для каких-то концертных применений или постройки сабвуферов, однако сейчас это направление электроники существенно шагнуло вперёд и усилителе в классе D радуют звуком ничуть не хуже, чем все остальные, однако имеют при этом неоспоримое преимущество в виде высокого КПД. Удачной сборки!

ci-tpa3116d2-shema-01.zip

[1,03 Mb] (скачиваний: 14)

(Source)

Подборки: Усилитель Электроника Звук Микросхема Схема Плата

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Самодельный генератор сигналов

Схема усилителя мощности звука D-класса на TPA3116D2

Примочка для бас-гитары «DOD Bass Overdrive»

Источник

Оставьте ответ

Your email address will not be published.