مكبر صوت بسيط 2x32 وات مع TDA2050

إذا كنت تفكر في بناء دائرة مضخم طاقة بسيطة ورخيصة وذات قدرة عالية بشكل معتدل يمكنها توصيل طاقة RMS تصل إلى 50 واط في مكبر صوت ، فأنت في المكان المناسب. في هذه المقالة ، سنستخدم TDA2050 IC الأكثر شيوعًا لتصميم ، وعرض ، وبناء ، واختبار IC لتحقيق المتطلبات المذكورة أعلاه. لذلك بدون مزيد من اللغط ، فلنبدأ.

تحقق أيضًا من دوائر مضخم الصوت الأخرى الخاصة بنا حيث قمنا ببناء دائرة مضخم صوت 25 واط ، 40 واط ، 100 واط باستخدام op-Amps و MOSFETs و IC مثل IC TDA2030 و TDA2040.

قبل أن نبدأ

قبل أن تبدأ في بناء مضخم الصوت 32 + 32 واط ، يجب أن تعرف مقدار الطاقة التي يمكن لمضخم الصوت الخاص بك تقديمها. أيضًا ، تحتاج إلى مراعاة مقاومة الحمل لمكبر الصوت أو مكبر الصوت أو أي شيء تقوم ببناءه. لمزيد من المعلومات ، ضع في اعتبارك قراءة ورقة البيانات.

من خلال تصفح ورقة البيانات ، وجدت أن TDA2050 يمكنه إخراج 28 واط في مكبرات صوت 4Ω مع تشويه 0.5٪ على مصدر طاقة 22 فولت. وسأقوم بتشغيل مكبر صوت بقدرة 20 وات بمقاومة 4Ω ، مما يجعل TDA2050 IC الاختيار الأمثل.

اختيار المحول

تشير دارة العينة في ورقة البيانات الخاصة بـ TDA2050 إلى أنه يمكن تشغيل IC من مصدر طاقة فردي أو منفصل. وفي هذا المشروع ، سيتم استخدام مصدر طاقة ثنائي القطبية لتشغيل الدائرة.

الهدف هنا هو العثور على المحول المناسب ، والذي يمكنه توفير جهد و تيار كافيين لقيادة مكبر الصوت بشكل صحيح.

إذا أخذنا في الاعتبار محول 12-0-12 ، فسوف يخرج 12-0-12 فولت تيار متردد إذا كان جهد إمداد الدخل 230 فولت. ولكن نظرًا لأن مدخلات التيار المتردد تنجرف دائمًا ، فإن الناتج سينجرف أيضًا. مع أخذ هذه الحقيقة في الاعتبار ، يمكننا الآن حساب جهد الإمداد لمكبر الصوت.

يعطينا المحول جهد التيار المتردد وإذا قمنا بتحويله إلى جهد تيار مستمر فسنحصل على-

VsupplyDC = 12 * (1.41) = 16.97VDC

مع ذلك ، يمكن القول بوضوح أن المحول يمكنه توصيل 16.97VDC عندما يكون الإدخال 230V AC

الآن إذا أخذنا في الاعتبار انجراف الجهد بنسبة 15٪ ، يمكننا أن نرى أن أقصى جهد يصبح-

VmaxDC = (16.97 +2.4) = 18.97 فولت

وهو ما يقع ضمن نطاق جهد الإمداد الأقصى لـ TDA2050 IC.

متطلبات الطاقة لدائرة مكبر للصوت TDA2050

الآن دعونا نحدد مقدار الطاقة التي سيستهلكها مكبر الصوت.

إذا أخذنا في الاعتبار تصنيف طاقة مكبر الصوت الخاص بي ، فهو 20 واط ، لذلك سيستهلك مضخم صوت ستريو 20 + 20 = 40 واط.

أيضا ، علينا النظر في فقدان الطاقة والتيار الهادئ للمضخم. بشكل عام ، لا أحسب كل هذه المعلمات لأنها تستغرق وقتًا طويلاً بالنسبة لي. كقاعدة عامة ، أجد إجمالي الطاقة المستهلكة ، واضربها في عامل 1.3 لمعرفة الطاقة الناتجة.

Pmax = (2x18.97) * 1.3 = 49.32 وات

لذا ، لتشغيل دائرة مكبر الصوت ، سأستخدم محول 12 - 0 - 12 ، مع تصنيف 6 أمبير ، هذا قليل من المبالغة. لكن في الوقت الحالي ، ليس لدي أي محول آخر معي ، لذا سأستخدم ذلك.

المتطلبات الحرارية

الآن ، متطلبات الطاقة لمضخم الصوت Hifi بعيدًا عن الطريق. دعونا نحول تركيزنا إلى معرفة المتطلبات الحرارية.

بالنسبة لهذا التصميم ، اخترت المشتت الحراري من الألمنيوم من نوع البثق. الألمنيوم مادة مشهورة للمشتت الحراري لأنه غير مكلف نسبيًا ويظهر أداء حراريًا جيدًا.

للتحقق من أن درجة حرارة التوصيل القصوى لـ TDA2050 IC لا تتجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى ، يمكننا استخدام المعادلات الحرارية الشائعة ، والتي يمكنك العثور عليها في رابط ويكيبيديا هذا

نستخدم المبدأ العام القائل بأن انخفاض درجة الحرارة ΔT عبر مقاومة حرارية مطلقة معينة R _Ø مع تدفق حرارة معين Q من خلاله.

Δ T = Q * R _Ø

هنا ، Q هو تدفق الحرارة عبر غرفة التبريد والتي يمكن كتابتها كـ

س = Δ T / R _Ø

هنا ، ΔT هي أقصى انخفاض في درجة الحرارة من تقاطع إلى محيط

R _Ø هي المقاومة الحرارية المطلقة.

Q هي الطاقة التي يتبددها الجهاز أو تدفق الحرارة.

الآن من أجل الحساب ، يمكن تبسيط الصيغة وإعادة ترتيبها إلى

T _Jmax - (T _AMB + Δ T _HS) = س _{كحد أقصى} * (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

إعادة ترتيب الصيغة

س _{كحد أقصى} = (T _Jmax - (T _AMB + Δ T _HS)) / (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

هنا،

T _Jmax هي درجة حرارة التوصيل القصوى للجهاز

T _amb هي درجة حرارة الهواء المحيط

T _Hs هي درجة الحرارة حيث يتم توصيل غرفة التبريد

R _ØJC هي المقاومة الحرارية المطلقة للجهاز من تقاطع إلى حالة

R _ØB هي القيمة النموذجية _لوسادة نقل الحرارة من المطاط الصناعي لحزمة TO-220

R _ØHA قيمة نموذجية _{للمبدد الحراري} لحزمة TO-220

الآن دعنا نضع القيم الفعلية من ورقة البيانات الخاصة بـ TDA2050 IC

T _Jmax = 150 درجة مئوية (نموذجي لجهاز السيليكون)

T _amb = 29 درجة مئوية (درجة حرارة الغرفة)

R _ØJC = 1.5 ° C / W (لحزمة TO-220 النموذجية)

R _ØB = 0.1 ° C / W (القيمة النموذجية _لوسادة نقل الحرارة من المطاط الصناعي لحزمة TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (قيمة نموذجية _{للمبدد الحراري} لحزمة TO-220)

لذلك ، تصبح النتيجة النهائية

ق = (150 - 29) / (1.5 + 0.1 + 4) = 17.14 واط

هذا يعني أنه يتعين علينا تبديد 17.17 واط أو أكثر لمنع ارتفاع درجة حرارة الجهاز والتلف.

حساب قيم المكونات لدائرة مكبر الصوت TDA2050

تحديد الكسب

يعد إعداد كسب مكبر الصوت هو أهم خطوة في التصميم ، حيث قد لا يوفر إعداد الكسب المنخفض طاقة كافية. ومن المؤكد أن إعداد الكسب العالي سيشوه إشارة خرج الدائرة المضخمة. من خلال تجربتي ، يمكنني معرفة أن إعداد الكسب من 30 إلى 35 ديسيبل جيد لتشغيل الصوت باستخدام هاتف ذكي أو مجموعة صوت USB.

توصي الدائرة النموذجية في ورقة البيانات بإعداد كسب يبلغ 32 ديسيبل وسأتركه كما هو.

يمكن حساب كسب Op-Amp بالصيغة التالية

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32.3 ديسيبل

الذي يعمل بشكل جيد مع هذا مكبر للصوت

ملاحظة: لإعداد مكبرات الصوت ، يجب استخدام المقاومات بنسبة 1٪ أو 0.5٪ وإلا ستنتج قنوات الاستريو مخرجات مختلفة

إعداد مرشح الإدخال لمكبر الصوت

يعمل المكثف C1 كمكثف مانع للتيار المستمر وبالتالي يقلل من الضوضاء.

يقوم المكثف C1 والمقاوم R7 بإنشاء مرشح تمرير عالي RC ، والذي يحدد الطرف السفلي لعرض النطاق الترددي.

يمكن العثور على تردد القطع لمكبر الصوت باستخدام الصيغة التالية الموضحة أدناه.

FC = 1 / (2πRC)

حيث R و C هما قيم المكونات.

لإيجاد قيم C ، علينا إعادة ترتيب المعادلة إلى:

C = 1 / (2π × 22000R × 3.5 هرتز) = 4.7 فائق التوهج

ملاحظة: يوصى باستخدام مكثفات زيت الأفلام المعدنية للحصول على أفضل أداء صوتي.

إعداد النطاق الترددي في حلقة الملاحظات

يساعد المكثف الموجود في حلقة التغذية المرتدة على إنشاء مرشح تمرير منخفض ، مما يساعد على تحسين استجابة الجهير لمكبر الصوت. كلما كانت قيمة C15 أصغر ، كلما كان صوت الجهير أكثر نعومة. وستمنحك القيمة الأكبر لـ C15 صوتًا جهيرًا أكثر قوة.

ضبط مرشح الإخراج

يمنع مرشح الإخراج أو المعروف باسم شبكة Zobel التذبذبات الناتجة عن ملف السماعة والأسلاك. كما أنه يرفض التداخل اللاسلكي الذي يلتقطه السلك الطويل من السماعة إلى مكبر الصوت ؛ كما يمنعهم من الدخول في حلقة التغذية الراجعة.

يمكن حساب تردد القطع لشبكة Zobel بالصيغة البسيطة التالية

تعطي ورقة البيانات قيمًا لـ R و C ، وهي R6 = 2.2R و C15 = 0.1 فائق التوهج إذا وضعنا القيم في الصيغة وحسابنا ، فسنحصل على تردد قطع

Fc = 1 / (2π × 2.2 × (1 × 10 ^ -7)) = 723 كيلو هرتز

723 كيلو هرتز أعلى من نطاق السمع البشري البالغ 20 كيلو هرتز ، لذلك لن يؤثر على استجابة تردد الخرج كما أنه سيمنع الضوضاء والتذبذبات السلكية.

إمدادات الطاقة

مطلوب مصدر طاقة ثنائي القطبية مع مكثفات فصل مناسبة لتشغيل مكبر الصوت ، والتخطيطي موضح أدناه.

المكونات مطلوبة

• TDA2050 إيك - 2
• 100 ك وعاء متغير - 1
• برغي محطة 5mmx2-2
• برغي محطة 5mmx3-1
• 0.1 درجة فهرنهايت مكثف - 6
• 22 كيلو أوم المقاوم - 4
• 2.2 أوم المقاوم - 2
• 1 كيلو أوم المقاوم - 2
• 47 درجة فهرنهايت مكثف - 2
• 220 درجة فهرنهايت مكثف - 2
• 2.2 درجة فهرنهايت مكثف - 2
• مقبس سماعة رأس مقاس 3.5 ملم - 1
• لوح مكسو 50 × 50 مم - 1
• بالوعة الحرارة - 1
• 6 أمبير ديود - 4
• 2200 درجة فهرنهايت مكثف - 2

التخطيطي

يرد أدناه مخطط الدائرة لدائرة مكبر الصوت TDA2050:

بناء الدوائر

لإثبات مضخم الطاقة هذا بقوة 32 واط ، تم إنشاء الدائرة على PCB يدويًا بمساعدة ملفات التصميم التخطيطي وثنائي الفينيل متعدد الكلور. يرجى ملاحظة أنه إذا قمنا بتوصيل حمولة كبيرة بإخراج مكبر الصوت ، فسوف تتدفق كمية هائلة من التيار عبر آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وهناك احتمال أن تحترق الآثار. لذا ، لمنع احتراق آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، قمت بتضمين بعض وصلات العبور التي تساعد على زيادة التدفق الحالي.

اختبار دائرة مضخم TDA2050

لاختبار الدائرة ، تم استخدام الجهاز التالي.

1. محول يحتوي على 13-0-13 صنبور
2. مكبر صوت 4 × 20 وات كحمل
3. Meco 108B + TRMS Multimeter هو مستشعر درجة الحرارة
4. وهاتفي Samsung كمصدر صوتي

كما ترون أعلاه ، لقد قمت بتركيب مستشعر درجة الحرارة للمقياس المتعدد مباشرة على المشتت الحراري الخاص بـ IC لقياس درجة حرارة IC أثناء وقت الاختبار.

أيضا ، يمكنك أن ترى أن درجة حرارة الغرفة كانت 31 درجة مئوية خلال وقت الاختبار. في هذه اللحظة ، كان مكبر الصوت في حالة إيقاف وكان جهاز القياس المتعدد يعرض فقط درجة حرارة الغرفة. في وقت الاختبار ، أضفت بعض الملح في مخروط مكبر الصوت لأظهر لك الجهير ، حيث ينتج في هذه الدائرة صوت الجهير منخفضًا لأنني لم أستخدم دائرة التحكم في النغمة لتعزيز الجهير. سأفعل ذلك في المقالة التالية.

يمكنك أن ترى من الصورة أعلاه ، كانت النتائج رائعة إلى حد ما وأن درجة حرارة IC لم تتجاوز 50 درجة مئوية أثناء الاختبار.

مزيد من التحسين

يمكن تعديل الدائرة بشكل أكبر من أجل تحسين أدائها مثل إضافة مرشح إضافي لرفض الضوضاء عالية التردد. يجب أن يكون حجم المشتت الحراري أكبر من أجل الوصول إلى حالة تحميل كاملة تبلغ 32 واط. لكن هذا موضوع لمشروع آخر قريبًا بالمناسبة.

أتمنى أن تكون قد أحببت هذه المقالة وتعلمت شيئًا جديدًا منها. إذا كان لديك أي شك ، يمكنك أن تسأل في التعليقات أدناه أو يمكنك استخدام منتدياتنا لمناقشة مفصلة.

تحقق أيضًا من دوائر مكبر الصوت الأخرى لدينا.