Стереоусилитель на TDA1552 без выходных конденсаторов — минимальная схема
Мостовое включение позволяет подключить динамики прямо к выводам микросхемы — без электролитов на выходе. Цена вопроса: питание с запасом по току и радиатор.
Содержание
В мостовом включении динамики подключают прямо к выводам TDA1552Q, без выходных электролитов. Условия по даташиту Philips (июль 1994): питание 14,4 В, нагрузка 4 Ом, на канал. Мощность — 22 Вт при искажениях 10 % (типовое значение, минимум 20 Вт) и 17 Вт при 0,5 % (минимум 15 Вт).
Разность постоянных напряжений на выходах каждого канала — не более 150 мВ.
Цена вопроса: источник на 12–14,4 В с током не менее 5 А (по расчёту около 4,3 А на два канала) и радиатор около 1,3 °C/Вт. Входное сопротивление 60 кОм (тип.) позволяет поставить на вход обычный переменный резистор.
Как выбирать микросхему для усилителя вообще, разобрано в сводной статье об усилителях на TDA. Здесь — одна конкретная схема: самый короткий путь к стереоусилителю на 12 В, в котором вокруг микросхемы почти ничего нет.
Ниже — почему нет выходных конденсаторов, параметры с условиями, схема, питание, радиатор и типовые ошибки.
Почему нет выходных конденсаторов
У обычного усилителя с однополярным питанием динамик подключён через электролит на 1000–2200 мкФ: выход микросхемы сидит на половине напряжения питания, и постоянную составляющую надо отсечь. Такой конденсатор с динамиком 4 Ом образует фильтр: f = 1 / (2π · 4 · 2200 · 10⁻⁶) ≈ 18 Гц.
В TDA1552Q каждый канал состоит из двух усилителей, которые качают выходное напряжение в противофазе, а динамик включён между их выходами. Оба выхода стоят на одном и том же постоянном напряжении (по даташиту около 6,9 В при питании 14,4 В), разницы между ними нет, и конденсаторы не нужны.
По даташиту разность постоянных напряжений на выходах каждого канала не превышает 150 мВ. Заодно выигрыш по мощности: у родственной TDA1554Q в одиночном включении на 4 Ом 6 Вт (тип., 10 %), а в мосте — 22 Вт (тип.).
Что даст микросхема
Данные — из даташита Philips на TDA1552Q. Условия: питание 14,4 В, нагрузка 4 Ом, 1 кГц, температура 25 °C, мост — на канал. В таблице указано, какое число минимальное, типовое или максимальное.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Рабочее питание | 6…18 В |
| Мощность, искажения 0,5 % | 15 Вт мин., 17 Вт тип. |
| Мощность, искажения 10 % | 20 Вт мин., 22 Вт тип. |
| То же при 13,2 В | 12 Вт (0,5 %) и 17 Вт (10 %), тип. |
| Усиление | 25 дБ мин., 26 дБ тип., 27 дБ макс. |
| Входное сопротивление | 50 кОм мин., 60 кОм тип., 75 кОм макс. |
| Ток покоя | 80 мА тип., 160 мА макс. |
| Пиковый выходной ток | до 4 А (повторяющийся) |
| Постоянное смещение между выходами канала | не более 150 мВ |
Для чистого звука рассчитывайте на 17 Вт: 22 Вт — это уровень при 10 % искажений. Про нагрузку 8 Ом в даташите цифр нет.
Схема
Схема совпадает с типовым включением из даташита: входные конденсаторы 220 нФ, 2200 мкФ и 100 нФ по питанию. Вывод 11 в схеме включает усилитель; режим с задержкой и mute описан в статье про TDA1552Q.
- Регуляторы громкости.Переменный резистор 10–22 кОм на входе работает как делитель; по одному на канал либо сдвоенный. Входное сопротивление микросхемы 60 кОм (тип.) мало влияет на деление.
- Срез на низких частотах.Входной конденсатор 220 нФ и вход 60 кОм дают f = 1 / (2π · 60 000 · 220 · 10⁻⁹) ≈ 12 Гц.
- Питание.C3 2200 мкФ и C4 100 нФ стоят рядом с выводами 3 и 10. Электролит — не ниже 25 В.
- Динамики.Первый канал — между выводами 4 и 6, второй — между 7 и 9; общего провода у нагрузки нет.
Для 17 Вт на 4 Ом нужно √(17 · 4) ≈ 8,2 В на нагрузке, при усилении 26 дБ (20 раз) — около 0,41 В на входе.
Питание
Блок питания на 12–14,4 В нужен на ток не менее 5 А. При 22 Вт на 4 Ом амплитуда на нагрузке √(2 · 4 · 22) ≈ 13,3 В, пик тока 13,3 / 4 ≈ 3,3 А — в пределах 4 А.
Средний ток по формуле I = (2/π) · U / RL около 2,1 А на канал, то есть около 4,3 А на два канала с током покоя. Блок с меньшим током будет проседать, и звук на пиках станет хрипеть.
Радиатор
Здесь радиатор — не пожелание, а условие работы: предельная рассеиваемая мощность корпуса по даташиту 60 Вт. Максимальную мощность рассеяния моста оценивают по формуле P = 2 · Vp² / (π² · RL) на канал.
Для 14,4 В и 4 Ом это около 10,5 Вт, для двух каналов — около 21 Вт плюс ток покоя 14,4 · 0,08 ≈ 1,2 Вт. Тепловое сопротивление радиатора считают по формуле RθSA = (Tк − Tокр) / P − RθCS.
Пример (условный): корпус до 80 °C, воздух 40 °C, прокладка 0,5 °C/Вт: (80 − 40) / 22 − 0,5 ≈ 1,3 °C/Вт. Это радиатор с рёбрами и обдувом: небольшой вентилятор от компьютера и свободный приток воздуха к рёбрам.
Корпус крепят к радиатору винтом через термопасту.
Типовые ошибки
- Один из проводов динамика касается земли.Выходной каскад работает на короткое замыкание.
- Блок питания на 1–2 А.Усилитель хрипит на громких местах.
- Напряжение больше 18 В.Это рабочий предел по даташиту.
- Микросхема без радиатора или в закрытом корпусе.Тепловая защита срабатывает на громкой музыке.
- Конденсаторы на выходе «для надёжности».В мосте они не нужны и срезают низкие частоты.
- Ожидание 22 Вт чистого звука.Эти 22 Вт — при 10 % искажений; для чистого звука 17 Вт.
Где пригодится сегодня
Для усилителя в машину или на дачу от аккумулятора удобнее использовать готовую плату на TDA1552Q или на современной микросхеме класса D, чем делать блок питания на 5 А. Схема пригодится при ремонте магнитол и активных колонок, где такая микросхема уже стоит.
Что в итоге
Подходит: простой стереоусилитель на 12 В с минимумом деталей, ремонт. Не подходит: питание от слабого адаптера и корпус без вентиляции; режим с задержкой включения и выводом mute разобран в статье про TDA1552Q.
Если нужна конкретная схема, начните с усилителя на TDA2030A или УНЧ на TDA2003.
Частые вопросы
Почему в мосте не нужны выходные конденсаторы?
Оба выхода канала стоят на одном постоянном напряжении, и динамик включён между ними. Разность по даташиту не более 150 мВ.
Поэтому постоянной составляющей на динамике нет, а конденсатор 2200 мкФ на 4 Ом лишь срезал бы частоты ниже 18 Гц.
Сколько ватт даёт TDA1552Q?
При 14,4 В, 4 Ом и 1 кГц: при искажениях 0,5 % — не менее 15 Вт (типовое 17 Вт) на канал; при 10 % — не менее 20 Вт (типовое 22 Вт). При 13,2 В — 12 и 17 Вт (типовые).
Для 8 Ом цифр в даташите нет.
Какой блок питания нужен?
Источник 12–14,4 В на ток не менее 5 А (расчёт выше). Бортовая сеть автомобиля подходит напрямую.
В российских магазинах продаются готовые блоки питания 12 В на 5–10 А для светодиодных лент; проверяйте, что напряжение не выше 14,4 В.
Какой радиатор нужен?
При 14,4 В и 4 Ом микросхема рассеивает около 22 Вт. Для корпуса 80 °C и воздуха 40 °C — около 1,3 °C/Вт.
Нужен крупный радиатор с обдувом; ставьте микросхему с термопастой.
Можно ли подключить динамики на 8 Ом?
Даташит приводит цифры только для 4 Ом, поэтому для 8 Ом мощность в нём не гарантируется. Динамики 4 Ом — штатный вариант для этой микросхемы.
Колонки 4 Ом легко найти в российских магазинах автозвука.
Калькуляторы для аудио
Что понадобится
| Обозначение | Номинал | Тип | Кол-во |
|---|---|---|---|
| DA1 | TDA1552Q | SIL-13, на радиатор | 1 |
| C1, C2 | 220 нФ | входные, плёночные | 2 |
| C3 | 2200 мкФ / 25 В | по питанию | 1 |
| C4 | 100 нФ | у выводов питания | 1 |
| R1, R2 | 10–22 кОм, переменные | регуляторы громкости | 2 |
