ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Possibilità di ULF automobilistico sul chip TDA2030. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza per automobili Il chip amplificatore a bassa frequenza TDA2030A di ST Microelectronics gode di una meritata popolarità tra i radioamatori. Ha elevate caratteristiche elettriche e basso costo, il che rende possibile assemblare ULF di alta qualità con una potenza fino a 18 W a costi minimi. Tuttavia, non tutti conoscono i suoi "vantaggi nascosti": si scopre che su questo circuito integrato è possibile assemblare numerosi altri dispositivi utili. Il chip TDA2030A è un amplificatore di potenza Hi-Fi Classe AB da 18 W o un driver VLF fino a 35 W (con potenti transistor esterni). Fornisce un'elevata corrente di uscita, bassa distorsione armonica e di intermodulazione, un'ampia larghezza di banda del segnale amplificato, un livello molto basso di rumore intrinseco, protezione da cortocircuito in uscita incorporata, un sistema automatico di limitazione della dissipazione di potenza che mantiene il punto di i transistor di uscita IC in un'area sicura. La protezione termica integrata assicura che l'IC si spenga quando il cristallo viene riscaldato oltre i 145°C. Il microcircuito è realizzato in un pacchetto Pentawatt e ha 5 pin. Innanzitutto, consideriamo brevemente diversi schemi per l'uso standard dei circuiti integrati: amplificatori per basso. Un tipico circuito di commutazione TDA2030A è mostrato in fig. uno. Il microcircuito è collegato secondo lo schema di un amplificatore non invertente. Il guadagno è determinato dal rapporto tra le resistenze dei resistori R2 e R3 che formano il circuito OOS. Si calcola con la formula Gv=1+R3/R2 e può essere facilmente modificato selezionando la resistenza di una delle resistenze. Questo di solito è fatto con un resistore R2. Come si può vedere dalla formula, una diminuzione della resistenza di questo resistore provocherà un aumento del guadagno (sensibilità) dell'ULF. La capacità del condensatore C2 viene scelta in base al fatto che la sua capacità Xc=1/2?fC alla frequenza di funzionamento più bassa è almeno 2 volte inferiore a R5. In questo caso, ad una frequenza di 40 Hz Xs2=1/6,28*40*47*10-6\u85d 1 ohm. La resistenza di ingresso è determinata dal resistore R1. Come VD2, VDXNUMX, puoi usare qualsiasi diodo al silicio con corrente IПР0,5... 1 A e UOBR più di 100 V, ad esempio KD209, KD226, 1N4007. In fig. 2. Il divisore R1R2 e il resistore R3 formano un circuito di polarizzazione per ottenere una tensione all'uscita del circuito integrato (pin 4) pari alla metà della tensione di alimentazione. Ciò è necessario per l'amplificazione simmetrica di entrambe le semionde del segnale di ingresso. I parametri di questo circuito a Vs=+36 V corrispondono ai parametri del circuito di fig. 1, se alimentato da una sorgente di ±18 V. Un esempio di utilizzo di un microcircuito come driver per ULF con potenti transistor esterni è mostrato in fig. 3. A Vs = ± 18 V con un carico di 4 ohm, l'amplificatore sviluppa una potenza di 35 watt. I resistori R3 e R4 sono inclusi nel circuito di alimentazione IC, la caduta di tensione attraverso il quale si apre rispettivamente per i transistor VT1 e VT2. Con una bassa potenza di uscita (tensione di ingresso), la corrente consumata dall'IC è piccola e la caduta di tensione sui resistori R3 e R4 non è sufficiente per aprire i transistor VT1 e VT2. I transistor interni del microcircuito funzionano. All'aumentare della tensione di ingresso, la potenza di uscita e la corrente consumata dall'IC aumentano. Quando raggiunge un valore di 0,3 ... 0,4 A, la caduta di tensione sui resistori R3 e R4 sarà 0,45 ... 0,6 V. I transistor VT1 e VT2 inizieranno ad aprirsi, mentre saranno collegati in parallelo ai transistor interni dell'IC. La corrente fornita al carico aumenterà e la potenza di uscita aumenterà di conseguenza. Come VT1 e VT2, puoi utilizzare qualsiasi coppia di transistor complementari della potenza appropriata, ad esempio KT818, KT819. Il circuito a ponte per l'accensione dell'IC è mostrato in fig. quattro. Il segnale proveniente dall'uscita dell'IC DA1 viene inviato attraverso il divisore R6R8 all'ingresso invertente DA2, che garantisce il funzionamento dei microcircuiti in antifase. In questo caso, la tensione sul carico aumenta e, di conseguenza, aumenta la potenza di uscita. A Vs=±16 V con un carico di 4 ohm, la potenza di uscita raggiunge i 32 watt. Per gli appassionati di ULF a due, tre bande, questo circuito integrato è un'opzione ideale, perché è possibile assemblare filtri passa basso e passa alto attivi direttamente su di esso. Lo schema di un ULF a tre bande è mostrato in fig. 5. Il canale a bassa frequenza (LF) è realizzato secondo lo schema con potenti transistor di uscita. All'ingresso di IC DA1 è incluso un filtro passa basso R3C4, R4C5 e il primo collegamento del filtro passa basso R3C4 è incluso nel circuito dell'amplificatore. Un tale progetto di circuito consente mezzi semplici (senza aumentare il numero di collegamenti) per ottenere una pendenza sufficientemente elevata della risposta in frequenza del filtro. I canali a media frequenza (MF) e ad alta frequenza (HF) dell'amplificatore sono assemblati secondo un tipico circuito sui circuiti integrati DA2 e DA3, rispettivamente. All'ingresso del canale midrange sono inclusi il filtro passa alto C12R13, C13R14 e il filtro passa basso R11C14, R12C15, che insieme forniscono una larghezza di banda di 300 ... 5000 Hz. Il filtro del canale RF è montato sugli elementi C20R19, C21R20. La frequenza di taglio di ciascun collegamento del filtro passa-basso o del filtro passa-alto può essere calcolata con la formula fCP \u160d 2030 / RC, dove la frequenza f è espressa in hertz, R - in kiloohm, C - in microfarad. Gli esempi forniti non esauriscono le possibilità di utilizzare l'IMC TDA3,4A come amplificatori per basso. Quindi, ad esempio, invece di un alimentatore bipolare per un microcircuito (Fig. 1), puoi utilizzare un alimentatore unipolare. Per fare ciò, è necessario collegare a terra il meno dell'alimentazione e applicare una polarizzazione all'ingresso non invertente (pin 2), come mostrato in Fig. 1 (elementi R3-R2 e C4). Infine, all'uscita dell'IC tra il pin XNUMX e il carico, è necessario accendere il condensatore elettrolitico ed escludere dal circuito i condensatori di blocco lungo il circuito -Vs. Considera altri possibili usi per questo chip. Il circuito integrato TDA2030A non è altro che un amplificatore operazionale con un potente stadio di uscita e ottime prestazioni. Sulla base di ciò, sono stati progettati e testati diversi schemi per la sua inclusione non standard. Alcuni dei circuiti sono stati testati "live", su una breadboard, altri sono stati simulati nel programma Electronic Workbench. Ripetitore di segnale potente Il segnale all'uscita del dispositivo fig. 6 ripete la forma e l'ampiezza dell'ingresso, ma ha più potenza, cioè il circuito può funzionare con un carico a bassa resistenza. Il ripetitore può essere utilizzato, ad esempio, per amplificare alimentatori, aumentare la potenza di uscita di generatori di bassa frequenza (in modo da poter testare direttamente le teste degli altoparlanti o i sistemi acustici). La banda di frequenza operativa del ripetitore è lineare da CC a 0,5 ... 1 MHz, che è più che sufficiente per un generatore a bassa frequenza. Potenziamento degli alimentatori Il microcircuito è incluso come ripetitore di segnale, la tensione di uscita (pin 4) è uguale all'ingresso (pin 1) e la corrente di uscita può raggiungere 3,5 A. Grazie alla protezione integrata, il circuito non teme cortocircuiti circuiti nel carico. La stabilità della tensione di uscita è determinata dalla stabilità del riferimento, ad es. diodo zener VD1 fig. 7 e stabilizzatore integrato DA1 fig. 8. Naturalmente, secondo gli schemi riportati in fig. 7 e fig. 8, puoi assemblare stabilizzatori per una tensione diversa, devi solo tenere conto che la potenza totale (totale) dissipata dal microcircuito non deve superare i 20 watt. Ad esempio, è necessario costruire uno stabilizzatore per 12 V e una corrente di 3 A. C'è una fonte di alimentazione già pronta (trasformatore, raddrizzatore e condensatore di filtro) che produce USP= 22 V alla corrente di carico richiesta. Quindi si verifica una caduta di tensione sul microcircuito UCIRCUITO INTEGRATO= uSP - UUSCITA = 22 V -12 V = 10V, e con una corrente di carico di 3 A, la potenza dissipata raggiungerà il valore PPAC= uCIRCUITO INTEGRATO*IН \u10d 3 V * 30 A \u2030d XNUMX W, che supera il valore massimo consentito per TDAXNUMXA. La caduta di tensione massima consentita sull'IC può essere calcolato utilizzando la formula: UCIRCUITO INTEGRATO= PRAS.MAX / IН Nel nostro esempio UCIRCUITO INTEGRATO\u20d 3 W / 6,6 A \uXNUMXd XNUMX V, quindi la tensione massima del raddrizzatore dovrebbe essere USP = uUSCITA+UCIRCUITO INTEGRATO \u12d 6,6V + 18,6 V \uXNUMXd XNUMX V. Nel trasformatore, il numero di giri dell'avvolgimento secondario dovrà essere ridotto. Resistenza del resistore di zavorra R1 nel circuito mostrato in fig. 7 può essere calcolato utilizzando la formula: R1 = (USP - UCT)/IOCT, dove seiCT e ioCT - rispettivamente la tensione e la corrente di stabilizzazione del diodo zener. I limiti della corrente di stabilizzazione si trovano nel libro di riferimento; in pratica, per diodi zener di bassa potenza, si sceglie entro 7 ... 15 mA (normalmente 10 mA). Se la corrente nella formula sopra è espressa in milliampere, il valore della resistenza sarà ottenuto in kiloohm. Semplice alimentatore da laboratorio Il circuito elettrico dell'alimentatore è mostrato in fig. 9. Modificando la tensione all'ingresso dell'IC utilizzando il potenziometro R1, si ottiene una tensione di uscita regolabile in modo continuo. La corrente massima fornita dal microcircuito, dipende dalla tensione di uscita ed è limitato dalla stessa potenza massima dissipata sull'IC. Può essere calcolato utilizzando la formula: IMASSIMO = PRAS.MAX /UCIRCUITO INTEGRATO Ad esempio, se la tensione di uscita è UUSCITA \u6d XNUMX V, si verifica una caduta di tensione sul microcircuito UCIRCUITO INTEGRATO = uSP - UUSCITA \u36d 6 V - 30 V \uXNUMXd XNUMX V, quindi la corrente massima sarà IMASSIMO = 20 W / 30 V = 0,66 A. A UUSCITA = 30 V, la corrente massima può raggiungere un massimo di 3,5 A, poiché la caduta di tensione ai capi del circuito integrato è trascurabile (6 V). Alimentazione stabilizzata da laboratorio Il circuito elettrico dell'alimentatore è mostrato in fig. 10. La sorgente della tensione di riferimento stabilizzata - il chip DA1 - è alimentata da uno stabilizzatore parametrico a 15 V montato sul diodo zener VD1 e sul resistore R1. Se l'IC DA1 è alimentato direttamente da una sorgente di +36 V, potrebbe non funzionare (la tensione di ingresso massima per l'IC 7805 è 35 V). Il DA2 IC è collegato secondo il circuito dell'amplificatore non invertente, il cui guadagno è definito 1 + R4 / R2 e pari a 6. Pertanto, la tensione di uscita regolata con il potenziometro R3 può assumere un valore quasi zero a 5 V * 6 = 30 V. Per quanto riguarda la massima corrente di uscita, per questo circuito tutto quanto sopra vale per un semplice alimentatore da laboratorio (Fig. 9). Se è prevista una tensione di uscita regolata inferiore (ad es. da 0 a 20 V a USP = 24 V), gli elementi VD1, C1 possono essere esclusi dal circuito e può essere installato un ponticello al posto di R1. Se necessario, la tensione di uscita massima può essere modificata selezionando la resistenza del resistore R2 o R4. Sorgente di corrente regolabile Il circuito elettrico dello stabilizzatore è mostrato in fig. 11. All'ingresso invertente dell'IC DA2 (pin 2), per la presenza dell'OOS attraverso la resistenza di carico, viene mantenuta la tensione UBX. Sotto l'influenza di questa tensione, una corrente I scorre attraverso il caricoН = uBX /R4. Come si evince dalla formula, la corrente di carico non dipende dalla resistenza di carico (ovviamente fino a certi limiti, per via della tensione di alimentazione finale dell'IC). Pertanto, cambiando UBX da zero a 5 V tramite il potenziometro R1, con valore fisso di resistenza R4=10 Ohm, è possibile regolare la corrente attraverso il carico entro 0...0,5 A. Questo dispositivo può essere utilizzato per caricare batterie e celle galvaniche. La corrente di carica è stabile per tutto il ciclo di carica e non dipende dal grado di scarica della batteria o dall'instabilità della rete. La massima corrente di carica, impostata tramite il potenziometro R1, può essere modificata aumentando o diminuendo la resistenza del resistore R4. Ad esempio, a R4=20 Ohm ha un valore di 250 mA, e a R4=2 Ohm raggiunge 2,5 A (vedi formula sopra). Per questo circuito valgono le restrizioni sulla massima corrente di uscita, come per i circuiti stabilizzatori di tensione. Un'altra applicazione di un potente stabilizzatore di corrente è la misurazione di basse resistenze con un voltmetro su scala lineare. Infatti, se imposti il valore di corrente, ad esempio 1 A, quindi collegando un resistore con una resistenza di 3 ohm al circuito, secondo la legge di Ohm, otteniamo la caduta di tensione su di esso U = l * R = l A * 3 ohm = 3 V e collegando, diciamo, un resistore con una resistenza di 7,5 ohm, otteniamo una caduta di tensione di 7,5 V. Naturalmente, a questa corrente è possibile misurare solo potenti resistori a bassa resistenza (3 V per 1 A è 3 W, 7,5 V * 1 A \u7,5d XNUMX W), tuttavia, è possibile ridurre la corrente misurata e utilizzare un voltmetro con un limite di misurazione inferiore. Potente generatore di onde quadre Gli schemi di un potente generatore di impulsi rettangolari sono mostrati in fig. 12 (con alimentazione bipolare) e fig. 13 (con singola fornitura). I circuiti possono essere utilizzati, ad esempio, nei dispositivi antifurto. Il microcircuito è incluso come trigger Schmitt e l'intero circuito è un classico oscillatore RC a rilassamento. Si consideri il funzionamento del circuito mostrato in Fig. 12. Supponiamo, al momento dell'accensione, che il segnale di uscita dell'IC vada al livello di saturazione positiva (UUSCITA = +uSP). Il condensatore C1 inizia a caricarsi attraverso il resistore R3 con costante di tempo Cl R3. Quando la tensione su C1 raggiunge la metà della tensione del positivo di alimentazione (+USP/ 2), IC DA1 passa a uno stato di saturazione negativa (UUSCITA =-USP). Il condensatore C1 inizierà a scaricarsi attraverso il resistore R3 con la stessa costante di tempo Cl R3 alla tensione (-USP / 2) quando l'IC torna alla saturazione positiva. Il ciclo verrà ripetuto con un periodo di 2,2C1R3, indipendentemente dalla tensione di alimentazione. Frequenza di ripetizione degli impulsi può essere calcolato utilizzando la formula: f=l/2,2*R3Cl. Se la resistenza è espressa in kiloohm e la capacità in microfarad, otteniamo la frequenza in kilohertz. Potente generatore di onde sinusoidali a bassa frequenza Il circuito elettrico di un potente generatore di oscillazioni sinusoidali a bassa frequenza è mostrato in fig. 14. Il generatore è assemblato secondo lo schema del ponte di Vienna, formato dagli elementi DA1 e C1, R2, C2, R4, fornendo lo sfasamento necessario nel circuito POS. Il guadagno di tensione dell'IC agli stessi valori di Cl, C2 e R2, R4 deve essere esattamente uguale a 3. A un valore inferiore di Ku, le oscillazioni vengono smorzate, a un valore superiore, la distorsione del segnale di uscita aumenta bruscamente. Il guadagno di tensione è determinato dalla resistenza dei filamenti delle lampade ELI, EL2 e delle resistenze Rl, R3 ed è pari a Ky = R3 / Rl + REL1,2. Le lampade ELI, EL2 funzionano come elementi a resistenza variabile nel circuito OOS. Con un aumento della tensione di uscita, la resistenza dei filamenti delle lampade aumenta a causa del riscaldamento, che provoca una diminuzione del guadagno DA1. Pertanto, l'ampiezza del segnale di uscita del generatore è stabilizzata e la distorsione della forma d'onda sinusoidale è ridotta al minimo. Un minimo di distorsione alla massima ampiezza possibile del segnale di uscita si ottiene utilizzando un resistore di sintonia R1. Per eliminare l'influenza del carico sulla frequenza e l'ampiezza del segnale di uscita, il circuito R5C3 è incluso all'uscita del generatore. Frequenza delle oscillazioni generate può essere determinato dalla formula: f=1/2piRC. Il generatore può essere utilizzato, ad esempio, per la riparazione e il collaudo di teste di altoparlanti o sistemi acustici. In conclusione, va notato che il microcircuito deve essere installato su un radiatore con una superficie raffreddata di almeno 200 cm2. Quando si cabla la scheda a circuito stampato per amplificatori a bassa frequenza, è necessario assicurarsi che i bus di "massa" per il segnale di ingresso, nonché l'alimentazione e il segnale di uscita, siano collegati da lati diversi (i conduttori a questi terminali non dovrebbero essere una continuazione l'uno dell'altro, ma collegati tra loro sotto forma di una "stella") "). Ciò è necessario per ridurre al minimo il ronzio AC ed eliminare la possibile autoeccitazione dell'amplificatore a una potenza di uscita prossima al massimo. Secondo i materiali della rivista "Radioamator" Pubblicazione: cxem.net Vedi altri articoli sezione Amplificatori di potenza per automobili. Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo. Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica: Pelle artificiale per l'emulazione del tocco
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