Amplificatore di potenza AF con strumenti diagnostici TDA1562Q. Dati di riferimento

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Il microcircuito descritto è un amplificatore di segnale monofonico a ponte 3H con una potenza di uscita massima fino a 70 W con un carico di 4 ohm ed è destinato all'uso in apparecchiature di riproduzione del suono automobilistiche e domestiche.

Strutturalmente l'amplificatore è alloggiato in una custodia in plastica DBS17P con 17 cavi rigidi stagnati (Fig. 1).

Il lato piatto posteriore dell'alloggiamento è realizzato sotto forma di una piastra metallica dissipatrice di calore. Con questo lato, il microcircuito è fissato alla massiccia parete metallica del dispositivo, avendo precedentemente ricoperto la superficie del giunto con pasta termoconduttiva. Il peso del dispositivo non è superiore a 10 g.

Con un minimo di componenti esterni richiesti, il microcircuito consente di costruire un amplificatore con elevata potenza di uscita, alimentato da una sorgente unipolare.

Quando l'amplificatore è collegato alla tensione di alimentazione operativa, può trovarsi in una delle tre modalità: "On", "Mute" e "Standby". Nella modalità operativa “On”, il microcircuito amplifica il segnale di ingresso e rilascia la potenza impostata al carico, consumando la corrente corrispondente (fino a decine di ampere).

In modalità Silent, nessun segnale in ingresso passa attraverso l'uscita dell'amplificatore, ma i suoi potenti stadi di uscita rimangono accesi. Per questo motivo l'amplificatore consuma una corrente significativa, ma è in grado di passare alla modalità "On" quasi istantaneamente.

In "modalità Standby", quasi tutti i componenti dell'amplificatore sono diseccitati e consuma una corrente trascurabile dalla fonte di alimentazione, in genere pochi microampere. Il tempo di passaggio dalla modalità "Standby" alla modalità "On" non supera i 50 ms.

Il passaggio da una modalità all'altra viene realizzato applicando una tensione di controllo all'ingresso di selezione della modalità del microcircuito.

L'amplificatore ha un livello di rumore molto basso e una bassa distorsione armonica.

Uno schema funzionale semplificato dell'amplificatore e un tipico circuito per la sua connessione sono presentati in Fig. 2.

(clicca per ingrandire)

Se la potenza di uscita non supera i 18 W, l'amplificatore funziona in modalità classe B. Con un ulteriore aumento del livello del segnale di ingresso, la tensione di alimentazione interna dell'amplificatore aumenta a causa dell'inclusione di amplificatori di tensione con ossido esterno ad alta capacità condensatori collegati ai pin 3,5 e 13 del microcircuito, come mostrato nello schema funzionale. L'amplificatore passa alla modalità Classe H e la potenza in uscita aumenta a 15 W. Se il cristallo del microcircuito si riscalda fino a una temperatura di 70°C, il sensore di temperatura integrato commuta l'amplificatore in modalità classe B. La potenza di uscita non supera i 120 W.

Se la tensione di alimentazione U del microcircuito diminuisce a 7 V, l'amplificatore passerà automaticamente alla modalità "Silenziosa". Con un successivo aumento della tensione di alimentazione a 9 V, l'amplificatore ritorna alla modalità "On".

Il microcircuito è inoltre dotato di unità di protezione integrate contro il cortocircuito reciproco dei conduttori di uscita e il loro cortocircuito verso il filo di alimentazione positivo e il filo comune.

Piedinatura del microcircuito: pin. 1 - ingresso segnale 3H non invertente; vyv. 2 - ingresso invertente del segnale 3H; vyv. 3 e 5 - terminali per il collegamento del condensatore di alimentazione del braccio superiore dell'amplificatore secondo il circuito; vyv. 4 - ingresso del segnale di controllo per la commutazione (selezione) della modalità operativa; vyv. 6 e 12 - terminali del filo comune, terminali negativi dell'alimentazione; vyv. 7 - uscita diretta del segnale 3H; vyv. 8 - uscita del segnale dell'unità diagnostica; vyv. 9 e 10 - terminali positivi dell'alimentatore; vyv. 11 - uscita inversa del segnale 3H; vyv. 13 e 15 - terminali per il collegamento del condensatore di aumento di tensione del braccio inferiore dell'amplificatore secondo lo schema: pin. 14 - uscita di controllo della sorgente di tensione di riferimento interna: pin. 16 - ingresso del segnale di controllo dello stato dell'amplificatore; uscita del segnale di indicazione; vyv. 17 - uscita del filo comune del segnale.

Per soddisfare i requisiti del controllo intelligente della potenza, nel chip sono integrate unità diagnostiche e di controllo/indicazione dello stato dell'amplificatore. L'unità diagnostica informa sulle situazioni di emergenza nel circuito di carico e sul sovraccarico dell'amplificatore. All'uscita del nodo (pin 8) appare un segnale, il cui livello e la cui natura possono essere facilmente determinati. cosa è successo al carico: è stato cortocircuitato su uno dei cavi di alimentazione, i terminali erano in cortocircuito o si è verificata un'interruzione. Questo segnale, dopo l'elaborazione da parte del microcontrollore, può essere applicato agli ingressi appropriati dell'amplificatore, che lo metterà in modalità sicura.

L'unità di controllo/indicazione di stato ha un solo pin esterno - 16, che funge sia da ingresso che da uscita. L'ingresso consente di controllare lo stato dell'amplificatore. Un segnale di comando di alto livello commuta l'amplificatore in modalità classe H (aumento di tensione attivato) indipendentemente dalla temperatura del cristallo. A un livello medio del segnale di comando, l'amplificatore passa alla modalità classe B, indipendentemente dalla temperatura del cristallo. Un comando di basso livello mette immediatamente l'amplificatore in modalità Silence. Senza ritardo, l'amplificatore passa dalla modalità “Silent” alla modalità “On” e il cambiamento della classe di amplificazione da B a H e viceversa avviene nel momento in cui il segnale di ingresso passa attraverso lo “zero”.

Quando a questo ingresso non viene applicata alcuna tensione di controllo, diventa un'uscita e lo stato corrente dell'amplificatore può essere giudicato dai segnali di uscita. La tensione di uscita può assumere tre livelli discreti: basso, medio e alto. Un livello basso lo indica. che l'amplificatore sia in modalità Silent; medio - in modalità “On” e funziona in classe B, l'aumento di tensione viene disattivato da un segnale proveniente dal sensore di temperatura (la temperatura supera i 120°C); alta: l'amplificatore funziona in classe H. La temperatura del cristallo è inferiore a 120°C. La commutazione dell'amplificatore dalla classe B alla classe H avviene nel momento in cui il segnale di ingresso 34 passa attraverso lo “zero”.

Principali caratteristiche tecniche

• Tensione di alimentazione nominale, V ...... 14,4
• Corrente consumata. ma. con un carico disconnesso nelle modalità
• "On" e "Silenzio" ...... 110...150
• valore tipico ...... 110
• Corrente assorbita in "Modalità standby", µA......1...50
• valore tipico ...... 1
• Guadagno di tensione, dB......25...27
• valore tipico ...... 26
• Potenza di uscita, W, non inferiore, in modalità classe H con un fattore di distorsione non lineare del 10%......60
• valore tipico ...... 70
• 0.5%......45
• valore tipico ...... 55
• Potenza di uscita, W, non inferiore, in modalità classe B con un fattore di distorsione non lineare del 10%......16
• valore tipico ...... 20
• Fattore di distorsione non lineare (valore tipico), %, con una potenza di uscita di 1 W......0,03
• 20 W......0,06
• Il valore del coefficiente di distorsione non lineare (tipico) al quale viene attivato il rilevatore di distorsione dinamica, %......10
• La più alta tensione di rumore proprio, µV, nella banda di frequenza da 20 Hz a 20 kHz......150
• Profondità di soppressione dell'ondulazione della tensione di alimentazione nelle modalità “On” e “Silenziosa”, dB, non inferiore a 60
• valore tipico ...... 70
• Resistenza di ingresso differenziale dell'ingresso 3H, kOhm, non inferiore a......90
• valore tipico ...... 150
• Tensione di commutazione all'ingresso di selezione della modalità. B, per portare l'amplificatore in modalità “Standby” dalla modalità “Silenzio”, almeno......1
• "Silenzio" dalla modalità "Standby", non più...... 2
• Niente meno che "Silenzio" dalla modalità "On"......3.3
• "On" dalla modalità silenziosa", non più......4,2
• Isteresi elettrica della tensione di commutazione dalla modalità "Standby" alla modalità "Silenzio" e ritorno all'ingresso di selezione della modalità, mV (valore tipico).......200
• Isteresi elettrica della tensione di commutazione dalla modalità “On” alla modalità “Silenziosa” e ritorno all'ingresso di selezione della modalità, mV (valore tipico)......200
• Consumo di corrente all'ingresso di selezione della modalità, µA, non superiore a......20
• Tempo di commutazione dalla modalità "Standby" alla modalità "On" all'ingresso di selezione della modalità, ms......50
• Rapporto di reiezione di modo comune all'ingresso 34 in modalità “On”, dB, non inferiore a 70
• valore tipico ...... 80
• Coefficiente di attenuazione del segnale di ingresso all'ingresso 34 in modalità "Silenzio", dB, non inferiore......80
• valore tipico ...... 90
• Corrente in entrata del segnale di comando di alto livello (14,4 V) all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione (pin 16), mA, non più di......4
• La corrente circolante del segnale di comando di basso livello all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, mA, non più di......0,4
• Tensione di soglia per il passaggio dalla modalità "Silenziosa" alla modalità "On" all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, V, non di più......2
• Tensione di soglia per il passaggio dalla modalità classe B alla modalità "Silenzio" all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, V, non meno......1
• Isteresi elettrica della tensione di commutazione dalla modalità "Silenziosa" alla modalità "On" alla classe B e ritorno all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, mV (valore tipico)......200
• Tensione di soglia per il passaggio dalla modalità classe B a quella H all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, V, non di più......4.2
• Tensione di soglia per il passaggio dalla modalità di classe H alla modalità di classe B all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, V, non inferiore......3,3
• Isteresi elettrica della tensione di commutazione dalla modalità B alla modalità classe H e ritorno all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione, mV (valore tipico).......200
• Corrente di uscita dell'unità di controllo/indicazione in modalità "Silenzio", mA, non inferiore......2,2
• Tensione all'uscita dell'unità di controllo/indicazione in modalità "Silenzio" (basso livello di uscita), V, non di più, con una corrente di uscita di 2,2 mA........0,5
• Corrente di uscita di direzione arbitraria dell'unità di controllo/indicazione in modalità classe B, µA, non inferiore a......15
• Tensione all'uscita dell'unità di controllo/indicazione in modalità classe B (livello di uscita medio), V con una corrente di uscita di 15 μA
• minimo ...... 2
• massimo ...... 3
• Corrente dispersa dell'uscita dell'unità di controllo/indicazione in classe H, μA, non inferiore a......140
• Tensione all'uscita dell'unità di controllo/indicazione in modalità classe H (alto livello di uscita), V, non inferiore, con una corrente di uscita di 140 μA......Upit - 2,5
• Temperatura della custodia alla quale il sensore viene attivato. °С ...... 120

Limiti operativi

• Tensione di alimentazione, V......8...18
• Tensione del segnale all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione (pin 16), V, massimo......Su,
• minimo ...... 0
• L'ampiezza massima della corrente impulsiva di uscita, A, con un segnale di uscita periodico (sinusoidale)......8
• impulso ...... 10
• Massima potenza dissipata, W......60
• Cristallo di resistenza termica - piastra del dissipatore di calore, °С/W......1,5
• Cristallo di resistenza termica - ambiente. °С/W......40
• La temperatura più alta del cristallo. °С ...... 150
• Campo di funzionamento della temperatura, °С......-55...+150

Il funzionamento dell'amplificatore in diverse modalità è illustrato dai diagrammi temporali semplificati presentati in Fig. 3.

Nel momento iniziale, la tensione di alimentazione Up viene applicata all'amplificatore e un segnale di alto livello Uin control/ind viene applicato all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione (pin 16).

Al momento t, l'ingresso di selezione della modalità (pin 4) ha ricevuto un segnale di alto livello corrispondente al passaggio dell'amplificatore alla modalità "On". La sorgente di tensione di riferimento inizia a raggiungere la modalità operativa (la tensione sul pin 14 aumenta). Ad una certa tensione di soglia al tempo t2, l'amplificatore viene acceso e sul carico appare una tensione di 3H Umax XNUMXH. e l'amplificatore funziona in modalità classe H.

Nel momento t3, l'amplificatore all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione viene commutato in modalità classe B. Se la tensione del segnale di ingresso 3H ha un livello significativo, si verificherà immediatamente una limitazione del segnale di uscita.

Nel momento t5, viene inviato un comando all'ingresso dell'unità di controllo/indicazione per riportare l'amplificatore in modalità classe H. Alla prima transizione del segnale 34 attraverso "zero" (momento U, si verificherà questa commutazione. Durante il periodo di tempo t7 -t8, l'amplificatore è in modalità “Silenzio” e sia l'ingresso in questa modalità che il ritorno allo stato iniziale avvengono in modo sincrono con il comando, senza attendere la transizione attraverso lo “zero”.

Nell'intervallo t9 - t12, l'amplificatore viene commutato sulla stessa modalità "Silence", ma con il segnale Uper.mode all'ingresso di controllo (pin 4). Riso. 3 mostra che in questo caso la commutazione avviene negli istanti in cui il segnale 3H passa attraverso lo “zero” (negli istanti t10 e t12).

Se si riduce la tensione di alimentazione a 7 V (t13), l'amplificatore entra immediatamente in modalità “Silent” e ritorna senza ritardo anche in modalità “On” non appena la tensione di alimentazione, aumentando, raggiunge 9 V (t14). Al momento t15 l'amplificatore passa alla “modalità Standby”.

Nel caso in cui il pin 16 del microcircuito venga utilizzato come uscita dell'unità di controllo/indicazione, nel momento in cui l'amplificatore è acceso (t1), su questa uscita appare un segnale di uscita. control/ind, livello basso, corrispondente alla modalità "Silenzio". Non appena l'amplificatore inizia a funzionare (t2). Sul pin 16 apparirà un livello alto o medio (mostrato dalla linea tratteggiata) a seconda della temperatura alla quale viene riscaldato il cristallo del microcircuito - inferiore a 120 ° C o più.

La commutazione dell'amplificatore e la modifica dei livelli di uscita del pin 16 avvengono nei momenti in cui il segnale 3H passa attraverso lo "zero" (t4, t0, t10, t12). Le eccezioni sono le transizioni rapide alla modalità "Silenziosa" e viceversa (t7, t8), mentre il livello del segnale sul pin 16 rimane invariato, e i casi di abbassamento della tensione di alimentazione (t13, t14).

L'unità diagnostica è progettata per monitorare i circuiti di uscita dell'amplificatore. Le informazioni sulle situazioni di emergenza nel carico vengono inviate al pin 8 (uscita open collector). Diagrammi semplificati dei segnali U su questa uscita sono mostrati in Fig. 4.

In modalità normale, il pin 8 è alto (t0 - t2). L'assenza di un segnale sonoro Uout all'uscita dell'amplificatore durante il tempo t0 - t1 è spiegata dall'applicazione del comando "Silenzio" all'ingresso di selezione della modalità.

Se si verifica un sovraccarico degli stadi di uscita dell'amplificatore e, di conseguenza, una limitazione del segnale, entra in funzione un rilevatore di distorsione dinamica e all'uscita dell'unità diagnostica compaiono impulsi stretti e di basso livello (t2 - 13). Questo segnale può essere inviato ad un attenuatore elettronico di ingresso (non è mostrato nello schema di Fig. 2), che ridurrà l'ampiezza del segnale di ingresso 3H fino alla scomparsa della distorsione.

Quando l'uno o l'altro filo di uscita viene cortocircuitato con il filo di alimentazione positivo o con il filo comune, la tensione su questo filo di uscita scompare e al pin 8 il livello alto viene sostituito da un livello basso - circa 0,6 V (t4). Dopo aver eliminato il circuito di emergenza, la tensione all'uscita dell'amplificatore viene ripristinata automaticamente dopo circa 20 ms (t5).

Cortocircuitando tra loro i terminali di uscita dell'amplificatore si ottiene una sequenza di brevi (50 μs) impulsi ad alto livello con un periodo di 20 ms (t6 - t7) che compaiono sull'uscita dell'unità diagnostica.

Immediatamente dopo aver commutato l'amplificatore dalla modalità Standby alla modalità Silenzioso o Acceso, il rilevatore di carico integrato verifica se è collegato un carico. Se in questo momento la resistenza del carico supera i 100 Ohm. quindi il rilevatore di carico forza l'amplificatore in modalità “Silenzio” e in questo momento sul pin 8 c'è un livello basso (in Fig. 4 questo è illustrato da una linea tratteggiata nell'intervallo di tempo t0 - t1).

Riso. 5 illustra il funzionamento dei sistemi di protezione termica. Se la temperatura del cristallo non supera i 120°C, l'amplificatore può funzionare in modalità classe H (linea continua sul grafico della dipendenza dal tempo dell'ampiezza del segnale audio in uscita Uout.zh). In questo caso sia all'uscita dell'unità diagnostica che all'uscita dell'unità di controllo/indicazione è presente un livello alto.

Quando la temperatura del cristallo sale a 120°C, il sensore di temperatura commuterà forzatamente l'amplificatore in modalità classe B e il livello alto all'uscita dell'unità di controllo/indicazione cambierà in medio.

Nei casi in cui, per un motivo o per l'altro, la temperatura del cristallo continua ad aumentare, fino al valore di 145°C, l'unità di protezione termica genera un segnale con il quale l'unità diagnostica modifica il livello di uscita alto in uno basso, avvertendo così che la temperatura dei cristalli si sta avvicinando al valore massimo consentito di 150° C. Questa caduta di tensione può essere utilizzata per spegnere il segnale di ingresso o l'amplificatore stesso.

Una volta raggiunta la temperatura massima, il livello del segnale di ingresso deve essere ridotto a zero per evitare danni al microcircuito (a una temperatura di 160°C).

Autore: V. Chudnov

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