Универсальный усилитель мощности на tda7293. Горький опыт покупки микросхем TDA7293 Микросхема tda7293 схема включения

Микросхема TDA7293 является логическим продолжением TDA7294, и не смотря на то, что цоколевка почти совпадает, имеет некоторые отличия, выгодно отличающую ее от предшественницы. Прежде всего увеличено напряжение питания и теперь оно может достигать величины ±50В, введены защиты от перегрева кристалла и короткого замыкания в нагрузке, а так же реализована возможность параллельного включения нескольких микросхем, что позволяет в широких пределах изменять выходную мощность. THD при 50Вт не превышает 0,1% в диапазоне 20…15000Гц (типовое значение 0,05%). Напряжение питания ±12…±50В, ток выходного каскада в пике достигает 10А. Все эти данные были взяты из даташника. Однако!!! Бесконечные апгрейды стационарных усилителей мощности выявили ряд некоторых весьма интересных вопросов...

Рисунок 1

На рисунке 1 приведена типовая схема включения TDA7293. На рисунке 2 приведена схема мостового включения 2-х микросхем, что позволяет при заниженном напряжении питания получать мощность в четыре раза большую, чем при типовом, однако следует учесть, что на кристалл микросхемы будет нагрузка в 4 раза большей и в любом случае она не должна превышать 100Вт на один корпус микросхемы TDA7293.

Рисунок 2

На рисунке 3 приведена схема параллельного включения, здесь верхняя микросхема работает в режиме "master", а нижняя в режиме "slave". В этом варианте выходные каскады разгружаются, заметно снижаются нелинейные искажения и возможно увеличение выходной мощности в n раз, где n - количество используемых микросхем. Однако следует учесть, что в момент включения на выходах микросхем могут сформироваться броски напряжения, а поскольку системы защиты еще не пришли в рабочий режим, то возможен выход из строя всей линейки включенных параллельно микросхем. Чтобы избежать этой неприятности настоятельно рекомендуется ввести в схему таймер, соединяющий, при помощи контактов реле, выхода микросхем не ранее чем через 2…3 сек с момента подачи питания на микросхемы. Хотя на эту тему завод производитель упорно умалчивает и многие уже попались на "удочку" неограниченных мощностей. Тем не менее, тестовые проверки одинарных вариантов усилителей на TDA7293 показывают устойчивую работу, но стоило одинарные варианты перевести в режим "slave" и подключить к "master"...

При включении - не обязательно первом - микросхемы просто разрывало до самого теплоотводящего фланца, причем всю запараллеленную линейку. И подобное происходило с TDA7293 не единожды, поэтому можно говорить о закономерности и если у Вас нет лишних денег на повторение наших опытов, то поставте таймерок и реле.
Что же касается параллельного включения, то тут даташник абсолютно прав - да, действительно TDA7293 может работать в этом режиме и при использовании 12-ти микросхем TDA7293, включенных по 6 шт. параллельно и при включении этих линеек в мостовую схему, теоретически можно получить до 600Вт выходной мощности на нагрузке в 4 Ома. Реально опробывалось по 3 микросхемы в плече моста, при питании ±35 В было получено около 260 Вт на нагрузку 4 Ома.

Рисунок 3

Техничекие характеристики TDA7293

Ну и наконец были проведены тесты еще некоторых особенностей TDA7293, но уже Китайского (а может и не Китайского... Корче говоря эта тайна покрыта мраком) производства:
Система защиты от короткого замыкания сработала с первого раза - раздался сухой хлопок и микросхема приобрела совершенно иной вид:

Микросхема TDA7293 является логическим завершением сборки TDA7294, и не смотря на то, что цоколевка почти одинаковая, имеется ряд улучшений по сравнению с ее предшественницей. В первую очередь следует отметить увеличенное напряжение до величины ±50В, добавлены защиты от перегрева кристалла и КЗ в нагрузке УНЧ, реализована возможность параллельного соединения нескольких микросхем для увеличения выходной мощности. THD при 50Вт не выше 0,1% в диапазоне 20…15000Гц. Напряжение питания ±12…±50В, ток выходного каскада в пике достигает 10А.

Существует несколько известных модификаций данной конструкции. Тут применен всего один выходной каскад, который выполнен на широко используемой в среде радиолюбителей комплиментарной паре 2SC5200 + 2SA1943. Поэтому, схема способна выдавать на выходе до 120 ватт звуковой мощности. Микросборка почти не греется, а вот транзисторы выходного каскада греются очень сильно, так как работают в режиме АВ, следовательно, их необходимо разместить на радиаторе.

Если вы решили собрать эту конструкцию УНЧ для широкополосной акустики, то использовать этот вариант схемы не советую. Коэффициент нелинейных искажений на выходе достаточно высок, поэтому такой УНЧ более подходит для питания сабвуфера. При использовании TDA7293 с максимально разрешенным напряжением питания, мощность усилителя увеличиться до 140 ватт, но при этом микросхема уже начнет греться.

Предлагаемый УНЧ обладает очень низким коэффициентом нелинейных искажений и уровнем собственных шумов. Собранная конструкция имеет небольшие габариты.

Катушку L1 – бескаркасная, трехслойная, изготавливается своими руками и содержит по десять витков провода ПЭВ-1.0 в каждом слое. Намотку необходимо вести на оправке 12 мм. Приблизительная индуктивность – 5 мкГн. Перечень и номиналы радиокомпонентов, а также чертеж печатной платы смотри в архиве выше.

Схема из журнала радио разработана на базе многократно повторенного радиолюбителями и хорошо зарекомендовавшего себя УНЧ. Цепочка R1С1 образует входной фильтр низкой частоты, необходимый для подавления ВЧ помех. Входная емкость С2 задает нижнюю границу усиливаемого интервала частот. С указанной на рисунке номиналом эта частота около 7 Гц. Оксидные емкости, находящиеся в цепи прохождения сигнала, для улучшения работы на частотах выше 5-7 кГц зашунтированы пленочными конденсаторами: это С4, С5 в цепи отрицательной обратной связи и С8, С9 в роли вольтодобавки. Также пленочные емкости С10 и С12 необходимы в блоке питания. Цепи R12С6 и R8R9C3VD1 осуществляют правильную последовательность чередования режимов Stand-By и Mute при подачи и отключении питающего напряжения, чтобы исключить раздражающие щелканья в динамиках. Цепь R14С7 необходима для устойчивой работы схемы на реальную нагрузку.

Цепь комбинированной ООС по напряжению и току образуется резисторами R3, R4, R6, R7, R10, R11, R15. Из них сопротивления R4 и R11 задают ООСН, резистор R15 является датчиком тока, а остальные сопротивления задают глубину ООСТ, причем возможен вариант как схемы подачи ООСТ по рисунку 4а, так и по рисунку. 4б (смотри архив с подробным описанием). Вариант включения цепи ООСТ задается перемычкой между точками 1, 2, 3.

Сопротивление R2 необходимо для разделения общего провода входной и выходной цепей. Вывод 5 TDA7293 - выход датчика ограничения сигнала и используется для подсоединения соответствующего индикатора или электронного регулятора усиления.

Усилитель собран на печатной плате, чертеж выполненный в программе спринт лайаут имеется в общем архиве. В конструкции применены резисторы номинальной мощностью 0,125 Вт, кроме сопротивления R15 - 5 Вт, его требуется монтировать на печатную плату (ПП) с малым зазором для улучшения охлаждения. Это же относится к сопротивлениям R10 и R14. Особое внимание необходимо уделить сопротивлению R2. Его номинал должно быть в диапазоне 1-5 Ом, и перед монтажом на ПП, его рекомендуется проверить мультиметром. При отсутствии подходящего сопротивления его можно заменить обычной перемычкой. Все остальные резисторы, кроме входящих в цепи отрицательных ОС, могут иметь небольшой разброс сопротивления до 20%.

Диод VD1 следует применить с максимальным обратным напряжением не менее 50 В. Автор взял диод 1N4007. Микросборку необходимо устанавливать на теплоотвод площадью не менее 500 см 2 с применением термопасты. Следует учитывать, что корпус TDA7293 соединен с минусовой шиной питания. Поэтому необходимо взять изолирующую прокладку, либо изолировать теплотвод от корпуса конструкции.

Усилитель питается от двухполярного источника питания вариант схемы которого прилагается в архиве.

Напряжение питания 1 -10…-40В; Напряжение питания 2 +10…+40В; Ток выходной 4А, покоя 60мА; Р вых 140 Вт; R вх 100кОм; Коэффициент усиления 30дБ; Полоса частот 20-20000Гц; Сопротивление нагрузки 8 Ом.

В этой статье мы приводим вам схему усилителя на микросхеме TDA7293. Выходная мощность его составляет 200 Ватт, то есть 100 Ватт на канал в режиме стерео, и 200 Ватт при мостовом соединении каналов. При применении схемы в качестве усилителя для сабвуфера, на входе необходимо поставить НЧ-фильтр.

Принципиальная схема усилителя на TDA7293:

Печатная плата усилителя изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, и выглядит следующим образом:

Вид на плату со стороны установки элементов, а так же размеры платы указаны на следующем изображении:

Элементы блока питания, то есть выпрямительный мост и емкости фильтра, располагаются на одной плате с каналами усилителя, поэтому на разъем AC подается напряжение непосредственно со вторичной обмотки трансформатора, которое может лежать в пределах от 18-0-18 до 40-0-40 Вольт. В качестве выпрямителя применена диодная сборка GBU15G, она рассчитана на напряжение 400 Вольт и ток 15 Ампер, но можно поставить и другие с соответствующими параметрами. Конденсаторы фильтра в блоке питания можно поставить 4700…12000 мкФ, на рабочее напряжение 50…63 Вольта.

В блоке питания так же установлены светодиоды, для контроля поданного на усилитель напряжения.

Смоделированная плата с установленными элементами имеет следующий вид:

Перечень необходимых элементов для сборки схемы усилителя на TDA7293:

Архив доступен для скачивания

На микросхеме TDA7293 собрано множество усилителей как по типовой схеме включения, так и по инвертирующему усилителю. Однако можно выполнить усилитель по универсальной схеме и на универсальной печатной плате и уже выбрать индивидуально какой именно данному, конкретному слушателю, нравится режим работы, ведь не смотря на одну и ту же элементную базу усилители звучат по разному.

Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1. Усилитель имеет инвертирующий (поз 4) и не инвертирующий (поз 1) входа, выведенные отдельно входы управления режимами работы MUTE (поз 9) и STBY (поз 8), а так же управление общим включением, при использовании нескольких усилителей (поз 5, 6) и джампер шунта R13 (поз 15 - 16).

Схемы включения микросхем TDA7293 и TDA7294 практически одинаковые, единственным отличием является подключение конденсатора С8. Для TDA7294 минусовой вывод этого конденсатора должен идти на 14-й вывод микросхемы, а для TDA7293 - на 12-й. Номиналы конденсаторов С3 и С7 могут быть одинаковыми, либо 22 мкФ, либо 47 мкФ, главное - чтобы номинал С3 был больше или равен номиналу С7.

Чертеж печатной платы приведен на рисунке 2 (вид со стороны дорожек), расположение деталей на плате приведено на рисунке 3, там же указана рекомендуемая емкость конденсаторов фильтра питания для максимальной выходной мощности.

Рис.2

Рис.3

Технические характеристики усилителя от заявленных заводом изготовителем отличаются не сильно, поэтому на них отвлекаться не будем, а вот по вариантам включения стоит сказать несколько слов. Все варианты использования данного усилителя приведены на рисунке 4.

Для типового режима работы необходимо запаять перемычку между 15 и 16 точками, а движок подстроечного резистора необходимо перевести в крайнее левое по схеме положение. Таким образом усилитель будет охвачен типовой ООС, ну а будет ли он инвертирующим или нет зависит от того на какой вход буден подан сигнал. Необходимо отметить, что инвертирующий вход имеет довольно низкое входное сопротивление, и на это надо давать поправку.

Для перевода усилителя в режим ИТУН (источник тока управляемый напряжением) необходимо удалить перемычку между 15 и 16 точками и движок подстроечного резистора перевести в крайнее правое положение. Теперь в качестве сигнала ООС будет использоваться напряжение, которое падает на резисторе R13, а величина этого напряжения пропорциональна протекающему через акустическую систему току.

Таким образом, усилитель уже не просто выдает в акустику напряжение, а контролирует протекающий через нее ток. Подобный режим работы идеально подходит при использовании усилителя с широкополосной акустической системой, не имеющей LC фильтров, которые вносят сдвиг фаз и уже не позволяют данной ООС корректно работать. Казалось бы, что было бы логичней поставить вместо подстроечного резистора джампер, однако многочисленные эксперименты показали, что это не совсем так.

Действительно, при подключении к усилителю в режиме ИТУН трехполосной АС получается в буквальном смысле слова каша, а не звук. Перевод усилителя в типовой режим работы, но с не замкнутыми контактами 15-16 делает звук несколько мягким, т.е. ООС получается типовая, но последовательно с АС стоит резистор на 0,22 Ома.

И вот собственно тут можно немного поиграться подстроенным резистором, т.е. изменять степень влияния типовой обратной связи и токовой. В подавляющем большинстве случаев удавалось найти золотую середину, когда токовая обратная связь уже оказывает некоторое влияние на работу усилителя, но происходящие в фильтрах АС сдвиги фаз еще не сказываются на работе усилителя.

И как только движок подстроечного резистора попадал на свое место звучание усилителя менялось кардинально - звук становился значительно прозрачней, басы напористые, но и в тоже время достаточно мягкие.

Конечно уровень искажений усилителя в таком режиме работы несколько выше по отношению к типовому, но они абсолютно не напрягают слух, а как раз наоборот - происходит наилучшее согласование между усилителем и АС.

Мостовой режим работы данного варианта усилителя особых пояснений не требует, единственно, на что надо обратить внимание, так это на небольшую разницу собственного коэффициент усиления в инвертирующем и не инвертирующим вариантах. Однако этот перекос полностью устраняется регулировкой все того же подстроечного резистора R10.

Напоследок, несколько слов о параллельном включении усилителей (только для TDA7293). Усилителю, работающему в качестве ведущего (master) никаких изменений на печатной плате не требуется, а вот для усилителей работающих ведомыми (slave) необходимо немного изменить печатную плату, чтобы как раз перевести микросхему в режим slave.

Необходимые изменения показаны на рисунке 5. Так же необходимо введение устройства задержки подключения АС, точнее устройства соединяющего выхода включенных параллельно усилителей. Подобная необходимость вызвана тем, что довольно часто в момент включения у микросхем с соединенными выходами просто разрывало кристалл.

Причина такого поведения видимо кроется в имеющихся, пусть и небольших, переходных процессах на выходе микросхемы в момент подачи питания. И, скорее всего, разность длительности этих процессов и вызывает перегрузку оконечного каскада, что влечет за собой его разрушение вместе с корпусом микросхемы.

На теплоотводящем фланце микросхемы находится минус напряжения питания, поэтому устанавливать микросхему на радиатор необходимо через теплопроводящую прокладку.