Усилитель 2×22 Вт на TDA1552Q — что написано в даташите и про задержку включения

TDA1552Q — стереомост 2×22 Вт для автомагнитол. По даташиту Philips (июль 1994) при питании 14,4 В и нагрузке 4 Ом она отдаёт на канал 22 Вт при искажениях 10 % (типовое значение, минимум 20 Вт). При искажениях 0,5 % — 17 Вт (минимум 15 Вт).

Рабочее питание — 6–18 В. Вывод 11 включает, заглушает и переводит усилитель в режим ожидания по напряжению: выше 8,5 В — работа, 3,3–6,4 В — mute, 0–2 В — ожидание. Для чистого звука рассчитывайте на 17 Вт.

TDA1552Q — пример микросхемы, в которой автомобильный опыт вложен по умолчанию: защита от короткого замыкания и перегрева, стойкость к выбросам бортовой сети и вывод для отключения звука.

Ниже — параметры с условиями, выводы и режимы, схема и расчёт задержки включения, питание, радиатор и типовые ошибки.

Что умеет 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 (по переменному току работает при 8,5…18 В)
Мощность, искажения 0,5 %	15 Вт мин., 17 Вт тип.
Мощность, искажения 10 %	20 Вт мин., 22 Вт тип.
То же при питании 13,2 В	12 Вт (0,5 %) и 17 Вт (10 %), тип.
Коэффициент гармоник при 1 Вт	0,1 % 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.
Разделение каналов	40 дБ мин.
Подавление пульсаций питания	42 дБ мин. (100 Гц), 48 дБ мин. (1–10 кГц)
Повторяющийся пиковый выходной ток	не более 4 А
Допустимая мощность рассеяния	60 Вт
Стойкость к выбросам питания	до 45 В (load dump)

Цифр для нагрузки 8 Ом в даташите нет: они даны только для 4 Ом. Оговорка про «10 % искажений»: это уровень, при котором звук уже слышно искажён.

Выводы и режимы

Выводы: 1 и 13 — входы каналов, 2 — общий сигнальный, 3 и 10 — плюс питания, 5 и 8 — земли питания.

Остальные: 4 и 6 — выходы первого канала, 7 и 9 — выходы второго, 11 — включение и заглушение, 12 — не используется.

Вывод 11 работает по уровню напряжения.

Напряжение на выводе 11	Режим
выше 8,5 В	усилитель работает
от 3,3 до 6,4 В	выход заглушен (mute)
от 0 до 2 В	режим ожидания

Это удобно: выключатель или транзистор на выводе 11 включает и выключает усилитель, не разрывая мощную цепь питания. Ток включения — 25 мкА тип., 60 мкА макс.

Ток в ожидании — не более 100 мкА при напряжении на выводе до 0,5 В и не более 500 мкА при 0,5–2 В.

Схема и задержка включения

Схема совпадает по структуре с типовым включением из даташита: входные конденсаторы 220 нФ, 2200 мкФ и 100 нФ по питанию. Цепочка R и C на выводе 11 в рисунке даташита не показана: там стоит простой переключатель.

Цепочка делает плавный запуск: пока конденсатор заряжается, напряжение на выводе проходит зону mute (3,3–6,4 В), и динамики не получают щелчка. Напряжение растёт как V(t) = Vp · (1 − e^(−t/τ)), τ = R · C.

Пример (условный, без учёта тока включения): R = 39 кОм, C = 47 мкФ, τ ≈ 1,8 с. При Vp = 14,4 В напряжение пересекает 3,3 В примерно через 0,5 с, 6,4 В — через 1,1 с, 8,5 В — через 1,6 с. Усилитель включается примерно через 1,6 с.

Сопротивление R ограничено током включения: после падения I · R на выводе должно оставаться больше 8,5 В.

Для 60 мкА и 14,4 В это R не более (14,4 − 8,5) / 60 мкА ≈ 98 кОм; для 12 В — не более 58 кОм.

Входной конденсатор 220 нФ и входное сопротивление 60 кОм (тип.) дают срез около 12 Гц: f = 1 / (2π · 60 000 · 220 · 10⁻⁹).

Питание

Для двух каналов нужен источник 12–14,4 В с током не менее 5 А. Ток считают так. 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, около 4,3 А на два канала с током покоя. Питание ниже номинала заметно уменьшает мощность: при 13,2 В — 12 Вт при 0,5 % и 17 Вт при 10 % (типовые значения).

Рабочее напряжение — до 18 В; на холостом ходу нестабилизированный блок даёт больше расчётного.

Радиатор

Обязателен, и с запасом. 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. Предельная мощность рассеяния по даташиту — 60 Вт.

Это крупный радиатор или радиатор с обдувом. Чем он больше, тем больше мощности можно снимать без срабатывания тепловой защиты.

Защиты и их пределы

В микросхеме встроены защиты. Они не отменяют внимательности при монтаже.

• 
  Короткое замыкание.По постоянному и переменному току безопасно при питании до 18 В.
• 
  Выбросы питания.Защита от выброса до 45 В (50 мс, фронт не менее 2,5 мс).
• 
  Переполюсовка.Предельное обратное напряжение — 6 В (по таблице предельных значений).
• 
  Тепловая защита.Микросхема снижает мощность при перегреве.

Тепловая защита не заменяет радиатор: срабатывание на громкой музыке означает, что он мал.

Типовые ошибки

Где пригодится сегодня

В магнитолах и усилителях для автомобиля микросхема давно вытеснена, но она продаётся и в самодельных усилителях на 12 В с двумя колонками по 4 Ом вполне уместна. Для четырёх каналов вместо двух есть родственная TDA1554Q.

Что в итоге

Подходит: автомобильные усилители 2×17 Вт на 4 Ом, ремонт магнитол. Не подходит: динамики 8 Ом, если нужна большая мощность (для них в даташите нет цифр), и питание от слабого блока.

Сравнение микросхемных усилителей и порядок выбора — в обзоре усилители НЧ на микросхемах. Рядом по классу — усилитель 2×22 Вт на TDA1554Q и УМЗЧ на TDA1516BQ; питание — источник питания 12 В 15 А.

Частые вопросы

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 Вт и 17 Вт (типовые значения).

Как работает вывод 11?

Он включает, заглушает и переводит усилитель в ожидание по напряжению: выше 8,5 В — работа, от 3,3 до 6,4 В — mute, от 0 до 2 В — ожидание. Ток включения — до 60 мкА.

Для самодельного блока хватает выключателя на выводе 11.

Как сделать плавное включение?

Подайте на вывод 11 напряжение через резистор R и конденсатор C. Оно должно пройти зону mute и подняться выше 8,5 В. Пример: 39 кОм и 47 мкФ — включение примерно через 1,6 с.

Резистор не больше 98 кОм при 14,4 В (по току включения 60 мкА).

Какой блок питания и радиатор нужны?

Источник 12–14,4 В на ток не менее 5 А; бортовая сеть автомобиля подходит напрямую. Радиатор — около 1,3 °C/Вт для корпуса 80 °C и воздуха 40 °C.

В российских магазинах продаются крупные радиаторы с вентилятором; ставьте микросхему с термопастой.

Можно ли подключить колонки на 8 Ом?

Даташит приводит цифры только для 4 Ом. На 8 Ом мощность будет меньше, но данных нет, поэтому лучше брать колонки 4 Ом.

Динамики на 4 Ом легко найти в российских магазинах автозвука.

Калькуляторы для аудио

• Радиатор для транзистора и стабилизатораНужное тепловое сопротивление радиатора и нужен ли он вообще
• Сечение провода и кабеляМинимальное сечение по допустимому току и по падению напряжения
• Децибелы: напряжение, мощность, дБм, дБu, дБВОтношения в дБ и обратно, абсолютные уровни дБм/дБu/дБВ