Стереоусилитель 2×3 Вт на MAX9710 от 5 вольт

MAX9710 — стереоусилитель с мостовыми выходами, которому хватает одного напряжения 5 В (допустимо 4,5–5,5 В). По документации Analog Devices он отдаёт 3 Вт на 3 Ом при THD+N 1 %.

При искажениях 10 % мощность на 3 Ом — 4 Вт.

Для динамика 4 Ом по расчёту выходит около 2,2 Вт на канал. Полную мощность от обычного порта USB 2.0 (0,5 А) снять не получится: оба канала на 4 Ом потребляют около 1,35 А.

Это стереоусилитель мощности звука в мостовом включении, которому хватает одного порта USB или блока питания 5 В. Корпус — безвыводной TQFN, паять его придётся феном или тонким жалом.

Ниже — что известно о микросхеме, схема, расчёт мощности и тока, питание от USB и батарей, монтаж и типовые ошибки.

Что известно о микросхеме

Данные — из документации Analog Devices (ранее Maxim) на MAX9710/MAX9711. Электрические характеристики приведены для питания 5 В, резисторов RIN = RF = 15 кОм; условия измерения каждой цифры смотрите в таблице даташита.

Параметр	Значение
Питание	4,5…5,5 В, одно
Мощность, 3 Ом, искажения THD+N 1 %	3 Вт
Мощность, 3 Ом, искажения THD+N 10 %	4 Вт
Подавление пульсаций питания	до 100 дБ
Искажения с шумом при малой мощности	0,005 %
Ток потребления в покое	около 7 мА
Ток в режиме отключения	около 0,5 мкА
Корпус MAX9710	TQFN, 20 выводов, 5 × 5 мм

Опорное напряжение на выводе BIAS — около 2,5 В (2,35–2,65 В) с выходным сопротивлением 50 кОм. Пороги управляющих входов: высокий уровень не ниже 2 В, низкий не выше 0,8 В. Щелчки при включении и выключении подавлены схемой внутри микросхемы.

Для динамика 4 Ом цифр мощности в используемой документации нет. Расчёт ниже — оценка по цифре для 3 Ом.

Схема

Резисторы RIN = RF = 15 кОм совпадают с условиями измерения из документации. Обе половины схемы одинаковы.

• 
  Вход.Сигнал идёт через конденсатор C1 (C2) и резистор R3 (R4) на вход усилителя; резистор R1 (R2) задаёт обратную связь. Усиление определяется отношением этих резисторов.
• 
  Динамики.Они подключены между двумя выходами каждого канала (выводы 13 и 11, 6 и 4 на схеме) и не касаются земли: усилитель мостовой.
• 
  Питание.К +5 В подведены выводы 5, 8 и 12, к земле — 3, 7, 10 и 14. C3 и C4 по 0,1 мкФ стоят по питанию и в цепи смещения (вывод 16).
• 
  Нумерация выводов.Номера на схеме взяты с рисунка; у корпуса TQFN-20 нумерация может отличаться, поэтому перед монтажом сверьте выводы с таблицей выводов даташита.

Входная цепь образует фильтр высоких частот: f = 1 / (2π · RIN · CIN). Для 15 кОм и 0,1 мкФ это около 106 Гц — басы ниже этой частоты будут срезаны.

Для частоты среза около 11 Гц ставьте входные конденсаторы 1 мкФ; для 20 Гц достаточно примерно 0,5 мкФ.

Расчёт: мощность, ток, нагрев

Из цифры 3 Вт на 3 Ом (1 %) амплитуда на нагрузке U = √(2 · 3 · 3) ≈ 4,2 В.

На динамике 4 Ом при том же размахе получится P = U² / (2 · R) = 4,2² / 8 ≈ 2,2 Вт на канал (условная оценка).

Пик тока на 4 Ом: 4,2 / 4 ≈ 1,06 А. Средний ток по формуле I = (2/π) · U / RL около 0,67 А на канал, то есть около 1,35 А на два канала на полной мощности.

КПД при этом: 2 · 2,2 / (5 · 1,35) ≈ 65 %. Мощность рассеяния моста: P = 2 · VDD² / (π² · RL) = 2 · 25 / (9,87 · 4) ≈ 1,3 Вт на канал, около 2,5 Вт на микросхему.

Центральная площадка корпуса служит для отвода тепла: к чему её подключать (обычно к земле), смотрите в даташите.

Питание и монтаж

Источник — стабилизированные 5 В: порт USB, адаптер или линейный стабилизатор. Порт USB 2.0 даёт 0,5 А: этого хватит примерно на 1,6 Вт суммарной выходной мощности (2,5 Вт · КПД 65 %), а не на 4,4 Вт обоих каналов (условная оценка).

Если питание идёт от батареи на 6 В, последовательно в плюс ставят диод 1N4007: на нём падает 0,7–1 В в зависимости от тока. Свежая сборка из четырёх щелочных батареек (до 1,6 В на элемент, условно) даёт до 6,4 В.

После диода получается 5,4–5,7 В — на границе допустимых 5,5 В. Надёжнее взять стабилизатор на 5 В.

Корпус микросхемы — безвыводной, контактные площадки снизу (видно на фото). Паять придётся феном или тонким жалом с флюсом и хорошей лупой; если припой на площадках вам непривычен, поставьте микросхему на переходную плату (адаптер QFN → DIP).

Типовые ошибки

Где пригодится сегодня

В переносной колонке с питанием от USB, в самодельных радиоприёмниках и играх. Более простые варианты — готовые модули на PAM8403 (тоже от 5 В).

MAX9710 хороша там, где нужны низкие искажения и подавление пульсаций.

Что в итоге

Подходит: колонка от USB, компактный усилитель для плеера или приёмника. Не подходит: питание от 6 В без диода или стабилизатора, питание от слабого порта USB на полной громкости и монтаж без фена и лупы.

Сравнение микросхемных усилителей и порядок выбора — в обзоре усилители НЧ на микросхемах. Для мощных колонок посмотрите усилитель на TDA2030A, а по децибелам и мощности — децибелы в паспорте усилителя.

Частые вопросы

Сколько ватт даёт MAX9710?

3 Вт на канал на 3 Ом при THD+N 1 % и 4 Вт при 10 % (документация Analog Devices). Для динамика 4 Ом по расчёту около 2,2 Вт на канал.

Условия измерения каждой цифры смотрите в таблице электрических характеристик.

Какое питание нужно MAX9710?

Одно, от 4,5 до 5,5 В. Подходит порт USB (5 В), блок питания 5 В или линейный стабилизатор.

Зарядное устройство от телефона на 5 В продаётся повсеместно в России; проверяйте, что оно даёт ток не меньше 1,5 А.

Можно ли питать MAX9710 от порта USB?

Да, но порт USB 2.0 даёт 0,5 А — по оценке это около 1,6 Вт на оба канала. Для полной мощности нужен источник на 1,5 А и более.

Подойдёт зарядка от телефона с током 2 А.

Как паять корпус TQFN?

Феном или тонким жалом с флюсом и хорошей лупой. Центральную площадку корпуса запаивают: она отводит тепло.

Переходные платы QFN → DIP продаются в российских магазинах радиодеталей.

Как подключить динамики?

Между двумя выходами каждого канала, ни один вывод не на землю. Для каждого канала используются два выходных вывода (на схеме 13 и 11, 6 и 4).

Для динамика 4 Ом ожидайте около 2,2 Вт на канал; проверяйте допустимую мощность динамика.

Калькуляторы для аудио

• Децибелы: напряжение, мощность, дБм, дБu, дБВОтношения в дБ и обратно, абсолютные уровни дБм/дБu/дБВ
• Перевод mAh ↔ AhЁмкость аккумулятора и время работы от неё
• Закон Ома и мощностьПо любым двум из четырёх величин U, I, R, P — две остальные