Схема усилителя hi-fi на микросхеме tda7294

Подключение регулятора громкости

Если предусилитель отсутствует, то регулятор громкости
подключается непосредственно к усилителю

Важно, чтобы входные цепи не имели
контакта с «землей» или с корпусом усилителя. 

В качестве регулятора рекомендуется использовать переменный резистор (потенциометр) сопротивлением 30…50 кОм. Предельные значения сопротивления регулятора громкости 5…100 кОм, но при этом возможно небольшое ухудшение качества звучания.

Переменный резистор лучше использовать с экспоненциальной
зависимостью сопротивления от угла поворота. Тогда при вращении ручки
регулятора, громкость будет изменяться пропорционально углу поворота. Такие
переменные резисторы российского производства имеют в обозначении букву В, а
резисторы произведенные не в России – букву A.

Умощнение транзисторами

Для повышения тока в нагрузке выполняют умощнение схемы на tda7294. Такое возможно реализовать добавив на выход транзисторы. Примеров подобных доработок в интернете достаточно. На рисунке представлен один из вариантов.

Номинальная мощность усилителя в таком исполнении, на нагрузку в 4 Ом, достигает 100 Вт. Коэффициент нелинейных искажений, при работе на уровне до 80 Вт, значительно меньше типового решения. Провал типа «лесенка» в каскаде вовсе отсутствует.

В интернете есть и альтернативные решения на этой TDA. Одним из них является популярный инвертирующий усилитель на tda7294, по схеме с проекта audiokiller. Пример сборки такого модуля смотрите в видеоролике

Блок управления режимами ожидания и приглушения

В этой микросхеме имеется режим ожидания и приглушения. Осуществлять управление функциями нужно при помощи выводов «9» и «10». Включение режима происходит в том случае, если на этих ножках микросхемы нет напряжения, либо оно менее полутора вольт. Чтобы включить режим, необходимо подать на ножки микросхемы напряжение, значение которого превосходит 3,5 В. Чтобы управление платами усилителя происходило одновременно, что актуально для схем, построенных по типу моста, собирается один блок управления для всех каскадов.

Когда усилитель включается, в блоке питания заряжаются все конденсаторы. В блоке управления также один конденсатор накапливает заряд. При накапливании максимально возможного заряда происходит отключение режима ожидания. Второй конденсатор, применяемый в блоке управления, отвечает за функционирование режима приглушения. Он заряжается немного позже, поэтому режим приглушения отключается вторым.

Технические параметры

Технические характеристики TDA7294 позволяют получить максимальную мощность до 100 Вт, при сопротивлении в цепи нагрузки от 4 до 8 Ом. Этому способствуют полевые транзисторы, установленные в её предварительном и выходном каскадах. Устройство славится низким уровнем собственных искажений и шумов, работает в широком диапазоне частот и питающих напряжений.

Максимальные параметры

Рассмотрим максимальные значения предельно допустимых режимов эксплуатации TDA7294:

• напряжение питания (без сигнала) V_S = ± 50 В;
• пиковый выходной ток I_O = 10 А;
• мощность рассеивания (при T_case=70 ОС) P_tot = 50 Вт;
• диапазон рабочих температур от 0 до 70 ОС;
• температура: кристалла Tj до +150 ОС; при хранении до +150 ОС.

Стоит учитывать, что поданные на микросхему 50 В являются критическими и могут вывести её из строя. Поэтому не стоит экспериментировать с такими величинами, если нет желания спалить устройство. Оптимальным напряжением при нагрузке в 4 Ом считается ±27 В, а для 8 Ом не более ±35 В.

Для использования на мощности более 10 Вт, необходимо предусмотреть радиатор. Если не заморачиваться с расчётами, то его можно взять из старого компьютерного блока питания. В любом случае, чем он больше тем лучше. Ставить нужно через слюдяную прокладку. Дополнительно можно установить вентилятор, предусмотрев при этом выход для воздуха.

Отдельно нужно сказать про выбор источника напряжения. Чтобы устройство выдавало заявленные 100 Вт для воспроизведения музыки, достаточно будет блока питания мощностью от 110 Вт. На многих форумах советуют брать с запасом на 250 Вт. C таким БП данная TDA справится и c чистым синусоидальным сигналом.

Электрические параметры

Значения электрических параметров TDA7294 получены производителем при следующих режимах измерения: напряжение питания V_S = ± 35 В, сопротивлении нагрузки R_L = 8 Ом, температуры воздуха T_amb=25 ОС, рабочая частоты f=1 кГц. Они справедливы если в графе «условия» не указано иных величин.

Оценка мощности и звука

Оцениваю мощность первого усилителя в 2×70 Вт, а второго 2×60 Вт. Что касается затрат на сборку УМЗЧ, то за все электронные компоненты, интегральные микросхемы, транзисторы и трансформаторы для 2-х усилителей заплатил 4000 рублей с доставкой. Бесплатные были радиаторы, вентиляторы и корпус.

Теперь у всех легковых автомобилей есть регуляторы напряжения и колебания напряжения действительно незначительны. Единственное, что следует использовать, это дроссель от помех, потому что иногда при включении усилителя он тихо тянет какое-то радио. В следующей конструкции, которая наверняка будет на транзисторах, будет использоваться стабилизатор и система плавного пуска, а также разряда конденсатора при выключении УНЧ.

Типовое включение

Типовую схему включения на tda7294 можно взять из технического описания в datasheet.  Контакты VM и VSBY подключают к положительному выводу +V_S. Если питание на них отсутствует или меньше 1,5 В – устройство выключено. В случае увеличения напряжения более 3,5 В микросхема выходит из энергосберегающего состояния (StandBy) и тихого режима (Mute).

Данную конструкцию можно собрать используя изображенную на рисунке элементную базу.  Вместе с тем, любителям глубоких низких частот, её следует незначительно доработать. Ниже приведены рекомендации по выбору конденсаторов и резисторов, которые помогут получить более качественное звучание.

На место С1 целесообразно установить металлизированные плёночные конденсаторы не менее 0,33 мкФ. Чем больше ёмкость, тем лучше будут звучать басы. C2 должен быть на 50 В и не менее 22 мкФ. На форумах рекомендуют ставить 220 мкФ. C3,C4 (на 50 В) задают время включения. Примерно такое же назначение у резисторов R4 и R5, их номиналы лучше оставить на 10 и 22 кОм соответственно.

ПОС конденсатор С5 имеет место только при превышении источника питания более 40 В. На схеме он указан 22 мкФ, но лучше ставить 220 мкФ x 50 В. Это также будет способствовать  появлению хороших низких част.

С7, C9 это плёночныё кондеры на 0,33 мкФ. C6 и С8 можно не ставить. Резистор R1 определяет входное сопротивление. R2 и R3 (их соотношение R3/R2) задают коэффициент усиления.

Установка микросхемы TDA7294

В зависимости от применяемой микросхемы на плате устанавливается перемычка в нужной позиции.

Установка перемычки TDA7294 или TDA7293

Если перемычка установлена в положение TDA7293, то пустую квадратную контактную
площадку с надписью TDA7294
можно залить припоем.

Заливка контактной площадки

Так будет совсем-совсем немного, но лучше.

Микросхема должна быть установлена на радиаторе площадью не
менее 700 квадратных сантиметров. При установке микросхемы на радиатор
необходимо использовать термопасту. Радиатор должен свободно охлаждаться
воздухом.

Важно! Корпус
микросхемы соединен с минусом источника питания, поэтому, чтобы избежать
короткого замыкания источника питания, надо либо устанавливать микросхему через
изолирующую прокладку (и изолировать винт, которым микросхема крепится к
радиатору), либо надежно изолировать радиатор от корпуса. В первом варианте микросхема охлаждается немного хуже

Во втором есть возможность случайно замкнуть радиатор, находящийся под напряжением, на корпус

В первом варианте микросхема охлаждается немного хуже. Во втором есть возможность случайно замкнуть радиатор, находящийся под напряжением, на корпус.

Поступайте так, как вам удобнее.

На один радиатор можно установить несколько микросхем, при этом площадь радиатора увеличить в столько раз, сколько микросхем на него установлено. Но провода питания при этом должны подходить к каждой из плат усилителя. Нельзя “пускать питание” от одной микросхемы к другой через радиатор! Тот факт, что фланец микросхемы соединён с минусом питания не означает, что микросхема может получать энергию питания через свой фланец!

Крепить плату к радиатору можно просто прикрутив к нему микросхему. Этот способ применим, если на плате не используются тяжелые экзотические компоненты и если при эксплуатации усилителя отсутствует вибрация. Пример такого крепления платы в корпусе усилителя показан на странице Четырехканальный усилитель.

Габариты платы и присоединительные размеры показаны на
рисунке. Фланец микросхемы выступает за габариты платы на 1…2 миллиметра в
зависимости от того, как микросхема сориентирована при пайке.

Для более надежного крепления можно использовать специальное крепежное отверстие под винт с резьбой М3. Это отверстие изолировано от схемы.

Мостовое включение

Мостовая схема позволяет добиться до 120 Вт на выходе. Для её реализации потребуется две микросхемы и только в случаях, когда нагрузка составляет 8 или 16 Ом.  При меньшем сопротивлении, из-за больших токов, TDA может перегреться и выйти из строя. Она представляет собой конструктивное решение из двух типовых, рассмотренных выше. При этом, громкоговоритель подключен между выходами (контакт 14) микросхем. Оптимальное питающее напряжение для такой сборки не менее 35 В. Вход одного из усилителей (контакт 3) должен быть подключен к земле.

Здесь необходимо наличие резистора обратной связи (на 22 кОм), между контактами 14 и 2, первой и второй микросхемы соответственно. Если этого не сделать, то усилитель работать не будет.

Для включения усилителя на контакты 10 (Mute) и 9 (StandBuy) должно подаваться не менее 5 В.

Схема преобразователя питания

Теперь перейдем к инвертору. Сначала был собран конвертер по такой схеме:

Схема преобразователя питания авто 12 В для УНЧ

Но из-за слишком большого нагрева элементов и частых срабатываний защиты отказался от этого инвертора и построил более простой и надежный на трансформаторе etd34 с номинальной мощностью 200 Вт (максимум выдаёт 250 Вт). На первичной обмотке 5-проводной жгут 6×0,5 мм, а на 12-проводной вторичной обмотке 3×0,5 мм, включая потери на диоде и других компонентах на выходе 2х30 В. Все намотано симметрично, чтобы устранить скин-эффект.

Схема преобразователя питания 12-40 для авто УНЧ

Намотка симметричного трансформатора вызвала вначале некоторые проблемы, но после нескольких неудачных попыток удалось его сделать, основная проблема заключалась в том чтоб перемотать трансформатор в правильном соотношении проводов, чтобы напряжение распределялось симметрично.

Применил выпрямительные диоды BYW29-200 200V 8A, которые прикреплены на небольшие алюминиевые радиаторы. Конденсаторы 4x1000uF / 50V в качестве фильтра, транзисторы старые добрые IRFZ44 46 А 60 В 250 Вт, закрепленные на алюминиевом радиаторе от процессора AMD.

Охлаждение TDA9274 — это также 2 радиатора от процессоров AMD с вентиляторами 12 В 0,15 А 8×8 см. Была идея собрать термостат, но при нагрузке 10% практически ничего не нагревается, так что подключился к вентиляторам через резисторы 2 Вт 56 Ом, которые снижают напряжение до около 7 В, а двойные вентиляторы работают со скоростью 1000-1500 об / мин, что в достаточной степени охлаждает усилитель при максимальной нагрузке и практически не шумит.

Чтобы получить 400 Вт от преобразователя, нужно купить трансформатор ETD44 и использовать 2 или 3 пары транзисторов IRFZ44 или даже транзисторы с более высокой мощностью, например IRFZ48.

Корпус изготовлен из алюминия и прозрачного 2 мм акрила, все они соединены заклепками с возможностью отвинчивания верхнего корпуса.

Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294 (TDA7293) – схема

Схема Hi-Fi усилителя на микросхеме TDA7293 (TDA7294) показана на рисунке. Конденсатор Cx не имеет порядкового номера. Это сделано для совместимости с самодельной печатной платой: я добавил конденсатор Cx позже.

Hi-Fi усилитель на TDA7294. Принципиальная схема.

Схема Hi-Fi усилителя на TDA7293.

Описание усилителя, его свойства и принцип работы описаны в статье Усилитель на TDA7293 / 7294 с Т-образной ООС.

Усилитель не содержит дефицитных деталей и каких-нибудь
сложных вещей. Поэтому собрать усилитель своими руками может даже начинающий.

На что обратить
внимание

В усилителе можно использовать как TDA7294, так и TDA7293. В зависимости от того, какая
микросхема используется, на плате в соответствующем месте устанавливается
перемычка.

Важно! Микросхема TDA7293 может работать в режиме микросхемы TDA7294. Если перемычка на плате установлена в положение TDA7294, то можно устанавливать как микросхему TDA7294, так и микросхему TDA7293

При этом не все преимущества микросхемы TDA7293 будут использованы.
Микросхема TDA7294 в режиме TDA7293 работать не может! Если перемычка на плате установлена в положение TDA7293, то микросхему TDA7294 использовать нельзя!

Микросхема TDA7293
немного лучше, чем TDA7294:
у нее чуть больше выходная мощность и качество звучания, поэтому я рекомендую
использовать именно TDA7293.

Емкости конденсаторов C1, C2, Cx не обязательно должны быть такими, как на схеме. Вы их выбираете самостоятельно, исходя из того, какие именно частотные свойства усилителя вы хотите получить.

Емкость конденсатора С1 зависит от сопротивления регулятора
громкости.

Усилитель в целом (не только эта печатная плата, а усилитель полностью) будет иметь максимальное качество только в том случае, если абсолютно все его части правильно сделаны и соединены. Об этом в конце статьи.

Микросхема TDA7294 и ее особенности

TDA7294 – детище компании SGS-THOMSON Microelectronics, эта микросхема представляет собой усилитель низкой частоты AB класса, и построена на полевых транзисторах.

Из достоинств TDA7294 можно отметить следующее:

• выходная мощность, при искажениях 0,3–0,8 %:
  • 70 Вт для нагрузки сопротивлением 4 Ом, обычная схема;
  • 120 Вт для нагрузки сопротивлением 8 Ом, мостовая схема;
• функция приглушения (Mute) и функция режима ожидания (Stand-By);
• низкий уровень шумов, малые искажения, диапазон частот 20–20000 Гц, широкий диапазон рабочих напряжений — ±10–40 В.

Технические характеристики

Технические характеристики микросхемы TDA7294
Параметр	Условия	Минимум	Типовое	Максимум	Единицы
Напряжение питания		±10		±40	В
Диапазон воспроизводимых частот	Cигнал 3 dbВыходная мощность 1Вт	20-20000	Гц
Долговременная выходная мощность (RMS)	коэф-т гармоник 0,5%:Uп = ±35 В, Rн = 8 ОмUп = ±31 В, Rн = 6 ОмUп = ±27 В, Rн = 4 Ом	606060	707070		Вт
Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек.	коэф-т гармоник 10%:Uп = ±38 В, Rн = 8 ОмUп = ±33 В, Rн = 6 ОмUп = ±29 В, Rн = 4 Ом		100100100		Вт
Общие гармонические искажения	Po = 5Вт; 1кГцPo = 0,1–50Вт; 20–20000Гц		0,005	0,1	%
Uп = ±27 В, Rн = 4 Ом:Po = 5Вт; 1кГцPo = 0,1–50Вт; 20–20000Гц		0,01	0,1	%
Температура срабатывания защиты		145	°C
Ток в режиме покоя		20	30	60	мА
Входное сопротивление		100			кОм
Коэффициент усиления по напряжению		24	30	40	дБ
Пиковое значение выходного тока		10	А
Рабочий диапазон температур			70	°C
Термосопротивление корпуса				1,5	°C/Вт

Назначение выводов

Назначение выводов микросхемы TDA7294
Вывод микросхемы	Обозначение	Назначение	Подключение
1	Stby-GND	«Сигнальная земля»	«Общий»
2	In-	Инвертирующий вход	Обратная связь
3	In+	Неинвертирующий вход	Вход аудиосигнала через разделительный конденсатор
4	In+Mute	«Сигнальная земля»	«Общий»
5	N.C.	Не используется	–
6	Bootstrap	«Вольтодобавка»	Конденсатор
7	+Vs	Питание входного каскада (+)	Плюсовая клемма (+) блока питания
8	-Vs	Питания входного каскада (-)	Минусовая клемма (-) блока питания
9	Stby	Режим ожидания	Блок управления
10	Mute	Режим приглушения
11	N.C.	Не используется	–
12	N.C.	Не используется	–
13	+PwVs	Питания выходного каскада (+)	Плюсовая клемма (+) блока питания
14	Out	Выход	Выход аудиосигнала
15	-PwVs	Питания выходного каскада (-)	Минусовая клемма (-) блока питания

Обратите внимание. Корпус микросхемы связан с минусом питания (выводы 8 и 15)

Не забывайте про изоляцию радиатора от корпуса усилителя или изоляцию микросхемы от радиатора, установив ее через термопрокладку.

Также хочу заметить, что в моей схеме (как и в даташите) нет разделения входных и выходных «земель». Поэтому в описании и на схеме определения «общий», «земля», «корпус», GND следует воспринимать как понятия одного толка.

Отличие в корпусах

Микросхема TDA7294 выпускается двух видов – V (вертикальный) и HS (горизонтальный). TDA7294V, имея классическое вертикальное исполнение корпуса, первой сошла с конвейера и до настоящего времени является наиболее распространённой и доступной.

Комплекс защит

Микросхема TDA7294 имеет ряд защит:

• защита от перепадов напряжения питания;
• защита выходного каскада от короткого замыкания или перегрузки;
• тепловая защита. При нагреве микросхемы до 145 °С включается режим приглушения (Mute), а при 150 °С включается режим ожидания (Stand-By);
• защита выводов микросхемы от электростатических разрядов.

Аналоги

Какая микросхема лучше для усилителя звука tda7294 или tda7293? Данный вопрос встречается часто при поиске аналогов, так как эти две TDA можно назвать взаимозаменяемыми (главное условие – питания схемы не более 40 В). Основные параметры у них особо ничем не отличаются.

Вместе с тем, tda7293 имеет чуть лучше характеристики по максимальному питающему напряжению и выходной мощности. В ней доработаны функции вольтодобавки и клип-детектора. Реализована возможность параллельного соединения для умощнения. Но, несмотря на эти плюсы, некоторые радиолюбители считают её более глючной и менее надёжной в использовании.