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)

2. Напряжение питания однополярное 10…32 В.
3. Ток покоя не более 50 мА.
4. 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.

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.

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») 2×2 Вт. Это для неболь­шой комнаты будет гораздо громче и качествен­нее, чем «китайско-калининградские» 2×10 Вт (звуковой мощности) у LED телевизоров с экра­ном 32-42 дюйма.

Конструкция и детали

Большинство деталей блока питания установ­лены на монтажной плате размерами 95×80 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.

Большинство деталей УМЗЧ установлены на монтажной плате размерами 95×80 мм, 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