Стереоусилитель для мультимедийных устройств на микросхеме TDA7496SA

Большая часть компактных мультимедийных устройств, мобильных телефонных аппаратов, коммуникаторов и небольших телевизоров име­ют весьма плохое качество звука, воспроизводи­мого через встроенные динамические головки.

Чтобы получить значительное лучшее качест­во звучания можно изготовить несложный уси­литель мощности звуковой частоты (УМЗЧ), а для удобного использования совместно с ним мобильных устройств, оснастить его USB пор­том, от которого мультимедийные аппараты смогут получать питание и подзаряжать свои встроенные аккумуляторы.

Стереофонический УМЗЧ, о котором пойдёт речь, собран с применением интегральной мик­росхемы типа TDA7496SA производства фирмы ST-Microelectronics. Эта микросхема представля­ет собой малошумящий двухканальный УМЗЧ со следующими основными параметрами:

  1. Максимальная выходная мощность

в каждом канале 5 Вт (при сопротивлении нагрузки 8 Ом)

  1. Напряжение питания однополярное 10...32 В.
  2. Ток покоя не более 50 мА.
  3. Коэффициент нелинейных искажений не более 0,4 % (при выходной мощности 1 Вт).

Эта ИМС имеет функции электронной регули­ровки мощности, защиты от перегрузки выход­ных каскадов и термозащиту, функцию приглуше­ния звука и режим электронного выключения пи­тания. Структура ИМС показана на рис.1.

Рис. 1

Принципиальная схема устройства представ­лена на рис.2. Напряжение 230 В/50 Гц поступа­ет на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1 через замкнутые контакты выклю­чателя SA1, плавкий предохранитель FU1 и за­щитный резистор R2. Трансформатор имеет две вторичные обмотки. Обмотка II с напряжением около 9 В переменного тока используется для пи­тания стабилизатора напряжения +5 В постоянного тока, выход которого подключен к USB гнез­ду XS4. Обмотка II подключена к мостовому выпрямителю напряжения, собранного на диодах VD1 - VD4. Конденсатор С9 сглаживает пульса­ции выпрямленного напряжения. Стабилизатор напряжения +5 В собран на интегральной микро­схеме DA1 типа AN7805, представляющей собой стабилизатор напряжения 5 В положительной по­лярности с защитой от перегрузки, максималь­ный ток нагрузки такого стабилизатора 1 А.

Рис. 2

Защита от перегрузки DA1 работает по принципу ограничения выходного тока на уровне около 1,3 А. На диоде VD9, германиевом транзисторе VT1, све­тодиоде HL1 и резисторах R3 - R5 собран узел ин­дикации потребления нагрузкой тока - светодиод HL1, который начинает светиться при потреблении тока, подключенным к USB гнезду XS4 устройст­вом, более 50 мА. Применение германиевого транзистора, вместо кремниевого, позволяет ус­тановить резистор R3 меньшего номинала. Резис­тор R4 ограничивает ток в цепи светодиода. Диод Шоттки VD9 нужен для уменьшения падения на­пряжения на выводах резистора R3 при росте тока нагрузки. Мощный стабилитрон VD10, включен­ный последовательно с диодом VD11 нужен для защиты подключенной нагрузки при неисправнос­ти стабилизатора DA1. Варистор RU1 защищает трансформатор и диоды Шоттки VD5 - VD8 от всплесков напряжения сети 230 В / 50 Гц.

Для питания усилителя используется обмотка III трансформатора Т1. Напряжение около 16В пе­ременного тока на мостовой выпрямитель VD5-VD8, выполненный на диодах Шоттки, по­ступает с этой обмотки через плавкий предохра­нитель FU3. Конденсатор C10 сглаживает пульса­ции выпрямленного напряжения. Выключатель SA1 имеет встроенную индикаторную лампу тле­ющего разряда, резистор R1 дополнительно ограничивает ток в цепи этой лампы, включен для уменьшения её яркости свечения и увеличения срока службы. Выходные напряжения +5 В и +21 В блока питания имеют гальваническую развязку, необходимую из-за того, что различные мульти­медийные устройства могут иметь разность по­тенциалов между «минусом» USB порта и общим проводом для подключения наушников или внеш­него УМЗЧ [1]. Несоблюдение этого условия мо­жет привести к повреждению мультимедийного аппарата. Высокоомный резистор R6 устраняет большую разность потенциалов напряжения, ко­торая может образоваться между «минусами» выходных линий напряжений блока питания.

Работа устройства

Напряжение звуковой частоты поступает на входы микросхемы DA2 через защитные резисто­ры R7, R8, R12, R13. Последовательно включен­ные маломощные стабилитроны VD13, VD14 и VD15, VD16 защищают входы микросхемы от пе­регрузки. Наличие защитных цепей на входах ми­кросхем УНЧ обязательно при отсутствии на вхо­дах УМЗЧ относительно высокоомных резисто­ров и регулятора громкости. Конденсаторы С15, С16 предотвращают поступление на вход УМЗЧ радиочастот. В этом усилителе установлены два входных гнезда XS1, XS2 разных типов, необхо­димые для подключения различных источников сигнала. Оба двухканальных входа включены па­раллельно, что позволяет использовать устрой­ство как пассивный переходник-удлинитель. Электронный регулятор громкости выполнен на переменном резисторе R10. С подвижного кон­такта этого резистора управляющее напряжения через резистор R14 поступает на вывод 3 DA1. Конденсатор С20 устраняет «шорохи» перемен­ного резистора. Для питания узла регулятора громкости достаточно напряжения +5 В, но в этой конструкции используется напряжение +6,8 В, выбранное с целью возможной дальнейшей модернизации конструкции, например, оснащение усилителя мощности предварительным УНЧ.

Динамические головки подключены к выходам DA2 через разделительные конденсаторы С27-С30, замкнутые контакты выключателя SA2 и дроссели L1, L2. Демпфирующие цепочки R15C25 и R16C26 устраняют возможное самовозбужде­ние DA2 на ультразвуковых частотах. Дроссели L1, L2 уменьшают влияние на работу DA2 мобиль­ных телефонных аппаратов и радиомодемов.

К выходу УМЗЧ (гнездо XS3) могут быть под­ключены головные телефоны. Резисторы R19, R20 ограничивают поступающую на наушники мощность. Резисторы R17, R18 предназначены для устранения щелчка в момент подключения к работающему усилителю динамических телефо­нов или наушников. Наушники не отключаются при подключенных динамических головках, что удобнее, в сравнение с тем, когда динамики и на­ушники могут работать только попеременно. Конденсатор С22 установлен ёмкостью в десять раз меньшей, чем рекомендовано типовой схе­мой включения микросхемы TDA7496SA, это не­обходимо для ускорения установления половин­ного напряжения на обоих выходах DA2.

Модуль УМЗЧ питается нестабилизированным напряжением около 20 В постоянного тока. При таком напряжении питания размах амплитуды сигнала на подключенных к выходу УМЗЧ дина­мических головках будет около 17 В. Выходная мощность музыкального сигнала на подключен­ных нагрузках сопротивлением 8 Ом составит че­стные (не «китайские») 2x2 Вт. Это для неболь­шой комнаты будет гораздо громче и качествен­нее, чем «китайско-калининградские» 2x10 Вт (звуковой мощности) у LED телевизоров с экра­ном 32-42 дюйма.

Конструкция и детали

Большинство деталей блока питания установ­лены на монтажной плате размерами 95x80 мм, рис.3. Все компоненты блока питания установ­лены в корпусе одной из колонок размерами 180x128x140 мм.

В конструкции можно применить постоянные резисторы типов С1-4, С1-14, МЛТ, РПМ, С2-23, С2-33. Резистор R2 желательно применить проволочный мощностью 2...5 Вт сопротивлением 10...33 Ом. Переменный резистор R10 типа СП3-30а или аналогичный с линейной характеристикой зависимости сопротивления от угла поворота по­движного контакта.

Вместо варистора MYG20-431 подойдёт FNR-20K431, FNR-20K471, LF14K471, LF20K471, GNR20D431K, TVR14-471.

Неполярные конденсаторы С1 - С4, С15, С16 керамические К10-17, К10-50 или импортные. Ос­тальные неполярные конденсаторы малогабарит­ные плёночные. Электролитические конденсато­ры оксидные алюминиевые или танталовые типов К50-35, К50-68, К50-29, К53-19 или аналоги.

Диоды FR155 можно заменить любыми из 1N5391 - 1N5399, FR151 - FR157, FR201 - FR207, КД258, КД411. Диоды Шотки 1N5822 можно заменить SR360, SR306. Вместо стабилитрона Д815А подойдёт 1N5338. Стабилитроны BZV55C-5V6 можно заменить 1N4734A, КС156Г.

Светодиоды могут быть любыми непрерывно­го свечения с повышенной светоотдачей без встроенных резисторов, например, серий КИПД40, КИПД66. Германиевый р-n-р транзис­тор МП26А можно заменить МП26А,Б, МП25Б, МП40А, МП21А,Б. Вместо микросхемы АN7805 подойдёт c Отечественные микросхемы типа КР142ЕН5А и КР142ЕН5В для работы в этой кон­струкции не подходят. Микросхему стабилизато­ра напряжения устанавливают на ребристый дю­ралюминиевый теплоотвод с площадью охлажда­ющей поверхности 70 см2 (одна сторона). Микросхему УМЗЧ типа TDA7496SA в этой конструкции можно заменить TDA7496. Микросхема TDA7496S для ра­боты в этой конструкции не подходит. Микросхе­ма TDA7496SA является наиболее совершенной по встроенным дополнительным функциям, но в описываемой конструкции из них используется только электронная регулировка громкости. Эту микросхему устанавливают на ребристый дюра­люминиевый теплоотвод с площадью охлаждаю­щей поверхности 160 см2.

Рис. 3

Большинство деталей УМЗЧ установлены на монтажной плате размерами 95x80 мм, рис.4.

Рис. 4

Понижающий трансформатор можно изгото­вить самостоятельно. Подойдёт Ш-образный магнитопровод с площадью центрального керна 8,2...9 см2. Первичная обмотка содержит 1410 витков обмоточного провода (типа ПЭЛ или ПЭВ) диаметром 0,23...0,27 мм. Обмотка II содержит 70 витков обмоточного провода диаметром 0,68 мм. Обмотка III — 120 витков обмоточного провода диаметром 0,68 мм. Между обмотками прокла­дывают несколько изоляционных слоёв лакоткани. Ток холостого хода такого трансформатора будет всего около 10 мА. Вместо самодельного трансформатора можно применить унифициро­ванный ТТП-40.

Выключатель IRS-101-3C можно заменить IRS-201-BC, IRS-101-1А3, IRS101-12C. Выключа­тель SA2 типа П2К с четырьмя группами контак­тов, соединённых попарно параллельно, можно заменить SDDF-3, KDC-A04, ПКН-41-1-2. Дрос­сели L1, L2 представляют собой проволочные перемычки с надетыми на них ферритовыми труб­ками длиной 10...20 мм.

Держатель предохранителя в цепи 230 В типа ДП1-ЦМ.

При компоновке элементов УМЗЧ следует внимательно отнестись к разводке сигнальных и силовых цепей общего провода. На принципи­альной схеме (рис.2) силовые цепи УМЗЧ пока­заны утолщёнными линиями. К общей точке со­единения минусов конденсаторов С23, С24 инди­видуальными проводниками или отдельными до­рожками должны быть подключены выводы 11, 15, 8 DA1, соответствующие выводы ВА1, ВА2. Сигнальный общий провод берёт начало от выво­да 8 DA2. АС с модулем УМЗЧ соединяют с АС с модулем питания с помощью четырёхжильного кабеля длиной 2...4 метра, сечение по меди каж­дой жилы 0,75... 1,0 мм2. Внешний вид конструк­ции в сборе показан на фото в начале статьи. Бе­зошибочно изготовленное из исправных деталей устройство начинает работать сразу и не нужда­ется в налаживании.

Литература

  1. Бутов А.Л. УМЗЧ + ЗУ для электронной кни­ги. // Радиоаматор. - 2013. - № 3. - С.2 - 6.

Автор: Андрей Бутов, с. Курба Ярославской области.
Источник: Радиоаматор №1/2017

 

 

Возможно, Вам это будет интересно:

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/34780

Добавить комментарий