Стереоусилитель для мультимедийных устройств на микросхеме TDA7496SA

Андрей Бутов, с. Курба Ярославской области.
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 16 В переменного тока на мостовой выпрямитель VD5-VD8, выполненный на диодах Шоттки, поступает с этой обмотки через плавкий предохранитель FU3. Конденсатор С10 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-СЗ0, замкнутые контакты выключателя SA2 и дроссели L1, L2. Демпфирующие цепочки R15С25и 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 СПЗ-З0а или аналогичный с линейной характеристикой
зависимости сопротивления от угла поворота подвижного контакта.
Вместо варистора MYG20-431 подойдёт FNR-20K431, FNR-20K471, LF14K471, LF20K471, GNR20D431 К, TVR14-471.
Неполярные конденсаторы С1 - C4, C15, C16 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 1 N5822 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 p-n-р транзистор МП26А можно заменить МП26А,Б, МП25Б, МП40А, МП21А.Б. Вместо микросхемы AN7805 подойдёт KIA7805, МС7805, TL780-05C, КА7805, L7805CV. 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 95x80 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 слоев лакотка-ни. 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-101-1A3, 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.
РА1 '2017

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR