200W Усилвател на мощност на базата на ИС TDA7293

Източник: cxem.net

Автор: Семенов М.

Превод от руски: Т. Б.

Предложената схема е предназначена за интегралните усилватели на висока мощност ИС TDA7293 и TDA7294, с помощта на няколко допълнителни, външни елемента. Отличаваща характеристика на предлаганата схема – простота и отсъствие на корекции.

Голяма част от усилвателите изпълнени с интегралните схеми TDA7293 и TDA7294 се сблъскват с факта, че дадената интегрална схема, всъщност не поддържа обявената от компанията производител мощност в техническата и’ документация. Една от възможните причини – некачествени китайски интегрални схеми. Всъщност – с високоомния товар ИС работи добре, от което можем да направим извода, че кристала под товар, просто прегрява, и прехвалената топлинна защита (както, и защитата от късосъединение) работи също << по-китайски >>: не защитава нищо. Внимателното изучаване на интегралната схема довежда до следните изводи – възниква голямо съмнение за способността на кристала да разсее повече от 40-50W. Освен ако не е реализирано охлаждане с течен азот.

Входната част – практически типичното включване на TDA7293. Леко изменена е схемата генерираща управляващото напрежение на изводи 9/10 от интегралната схема за простота. Обръщам внимание на разделените << маси >> на входните схеми, както и на ел. захранването и товара! Ако вашият усилвател е едно канален с отделно захранване и сигнала се подава директно на входа на TDA7293, тогава масите могат да не се разделят (тъй като така се реализира на голяма част от печатните платки, предлагани в комплект с ИС TDA7293). Но ако от един единствен източник се захранват едновременно няколко канала, дори и ако сигнала постъпва от някакъв кросоувър, << масата >> на захранването, която също е свързана към <> на усилвателя на мощност, то тогава възниква и въпроса от следния тип: << какъв е този фон? Нали екранирах всичко!>> Печатният проводник върху платката трябва да се пререже, и директно на прекъснатото място може да се запои един SMD резистор 100 Ома. Може и да не правите това, но тогава вероятността да се объркате при свързането на масите е по-голяма, и подавайки <> всичко може да се запали. Сигнала <> трябва да се разпространява по отделен проводник (може да използвате екран с екраниран кабел) от източника на сигнал.

Тъй като външната, изходна каскада работи в режим клас „В“, за да се отстранят << стъпките >> в изходния сигнал, резистора R8 е избран сравнително нискоомен, (0,75 Ома) и в обхват на изходния ток до 1А, с преимущество работи интегралната схема с голяма линейност TDA7293. Когато изходният ток на усилвателя нарастне примерно до 1А се отпушва плавно изходния транзистор и тока с големина 1А протича през R8. Не трябва да се намаляването стойността на R8 – тъй като линейността не се увеличава значително, а мощността разсейвана от TDA7293 нараства. Кондензатора C9 елиминира високочестотните смущения и допълнително намалява изкривяването причинено от комутацията на изходната каскада(по-точно той позволява постъпващите на изхода ВЧ съставки да преминат непосредствено в товара).

В първият вариант на схемата се използваше една двойка изходни транзистори, при това мощността върху товара със стойност 4 Ома се получи 200W при захранване +/- 55V на празен ход. При натоварване, захранването спадаше до около 48V (захранването бе реализирано с помощта на трансформатор TC-360 с пренавита вторична намотка, капацитивен филтър-15000 uF). Тъй като реалният товар притежава комплексен характер, за повишаване на надеждността беше добавен втора група от транзистори и резистори R9 и R10 за изравняване на токовете между двете двойки(ако е необходима мощност по-малка от 200W, то може да се използва само едната двойка изходни транзистори. В този случай резисторите R9 и R10 могат да се изключат).

Схемата на обратната връзка е свързана към емитера на VT1, VT2. Така се увеличава изходното съпротивление на усилвателя на 0,08 Ома и по-мое мнение не се проявяват дефекти. Ако обратната връзка се свърже към товара, изходният ток на TDA7293 няма да се ограничи на ниво 1А, а ще продължи да нараства, макар и бавно.

Препоръчва се високоговорителите да се свържат посредством реле със закъснителна схема на свързване и защита от постоянно напрежение на изхода – изходната каскада непритежава защита от късосъединение и в случай на какъвто и да е катаклизъм съществува съвсем реален шанс говорителите да се повредят. Освен това, разполагам с свободна контактна група свързана с реле, която ограничава тока на силовия трансформатор при включване (в захранващата мрежа трансформатора 220V включен жичен резистор със стойност 100 Ома и мощност 10W, затварящи се свободно релейни контакти) – крайно полезно нещо за мощности над 100W.

Полезността на такова решение – В плавното нарастване на захранващото напрежение на усилвателя при включване, и най-важното – в ограничаването на мрежовия ток в момента на включването. Допълнителното увеличаване на мощността е възможно: допълнителното захранване за TDA7293 е +/- 60V, което означава, че броят на изходните транзистори може да се увеличи.

Всичко казано до тук за ИС TDA7293, се отнася с пълна сила и за ИС TDA7294 – с отчитането на далеч по-ниското допустимо захранващо напрежение и едната схема включващата волтодобавъчен кондензатор. Моят опит показва, че ИС TDA7294 притежава малко по-голяма надеждност, но възможно е това да е в следствие на широкото разпространение в последно време ниско качествени TDA7293 -китайско производство… Още една разлика на TDA7294 спрямо TDA7294 се състои в това, че при TDA7293 не работи вътрешната схема за детектиране на претоварване, а при TDA7293 тя е напълно работоспособна и позволява, както индикация за претоварване по ток, така и спад в напрежението-достатъчно е да свържете светодиод към извод номер 5 от интегралната схема с токоограничаващ резистор, което е доста удобно.

При предложеното схемно решение – не е необходима настройка на външната каскада, ако схемата е изградена от изправни компоненти, тока в покой на изходните транзистори трябва да е равен на 0. Сериозен недостатък на предложената схема се явява отсъствие на защита от късосъединение в товара-при включването външната изходна каскада вградената схема не работи(заради справедливостта трябва да призная, че и дори препоръчителната употреба на вътрешната схема никога не е успяла да спаси ИС от изгаряне…). Впрочем, ако предложеният усилвател се вгради например, в субуфер, във вида на отсъствие на външни връзки с говорителите, вероятността за късо съединение е нищожно малка, и за този недостатък може да затворите очите си…

Съществува още една мощност да се намали разсейваната мощност TDA7293 – да се увеличи стойността на R8, но при това неизбежно ще се увеличат и изкривяванията, въведени от крайното стъпало(аз вярвам, че за използването на схемата в субуфер-това е напълно възможно, особено при ниски честоти).

От конструктивна гледна точка, удобно е да извършите монтажа на всички възли директно върху радиатора – интегралната схема се закрепва в непосредствена близост до изходните транзистори (чрез слюдена подложка и с помоща на термо паста, естествено), всички елементи в това число R8 и C9 се намират върху платката на интегралната схема, а R8 и C9 е удобно да запоите непосредствено към изводите на транзисторите.

Ето така изглежда макета на варианта с една двойка изходни транзистори:

Възможно е – подобно решение вече да е предложено по-рано – не съм търси „патент“ за това.