Как я делал бюджетный усилитель на TDA2050 для старых колонок. Основные электрические характеристики микросхемы TDA2050

Под катом фото, описание процесса, немного схем и детальное описание некоторых моментов создания этого чуда.

Вот попали ко мне старые советские колонки S-50(если руки дойдут – хочу модернизировать их, но пока что есть, то есть), их ТХ:

• Паспортная электрическая мощность не менее 50 Вт
• Номинальная электрическая мощность 25 Вт
• Номинальное электрическое сопротивление 8 Ом
• Диапазон воспроизводимых частот не уже 40-20000 Гц

И в комплекте с ними мне достался великолепный усилитель Одиссей У-010, который сгорел. Разобрав его, понял, что с моим-то мизерным опытом, ничего не сделаю. Немного помучил гугл, посмотрел на профильных сайтах и вот оно решение - сделаем себе сами усилитель на базе микросхемы TDA2050, как замену старому. Ибо «Handmade и DIY навеки », да и не так уж сложно. ТХ TDA2050:

• Номинальная выходная мощность 32Вт
• Интегрированная защита от КЗ
• Интегрированная защита от перегрева
• Питание до 50В от однополярного БП

(Сразу замечание, возможно, мне попалась подделка, однако при КЗ, одна TDA2050 взорвалась так, что осколком микросхемы оставила на моем предплечье довольно глубокую рану, повезло, что не в глаз, будьте внимательны, Техника безопасности превыше всего!)

Корпус

Для начала определимся с корпусом. Как вариант, использование корпуса от сгоревшего Одиссей У-010, отпал сразу, по причине размера того корпуса с небольшую тумбочку (460х360х120). Нам же подойдет что-то более компактное. Сначала смотрел в сторону алюминиевых корпусов, но быстро отказался от затеи ввиду цены этих самых корпусов. Те, что мне нравились от 100$, что уже никак не вписывается в «бюджетный усилитель». Поэтому был выбран промежуточный вариант «временного» самого дешевого корпуса, в котором он стоит уже как 6 месяцев. Этим корпусом стал «Z16 Черный» (легко находится в гугле по этому запросу).
Габариты (H/W/L): 89 x 257 x 148

Схема

Далее надо было определиться с самой схемой, ведь под TDA2050 их огромное количество. Выбор пал на так называемую «схему Скифа ». Да и обычные компоненты, не SMD, для меня стали плюсом, ведь опыта в пайке SMD и самой паяльной станции не было, только обычный паяльник на 40Вт.
Итак, сама схема (рисунок платы для этой схемы можно скачать по ссылке в конце статьи):

Обращаю ваше внимание на то, что для этой схемы нужно ДВУПОЛЯРНОЕ питание.
Размер готовой платы под один канал усилителя: 35х45мм (а их нужно 2), что вполне компактно в результате.

Блок питания

Итак, для питания 2-х каналов по 32 Вт, нам нужно 64 Вт(хотя это все условно и можно меньше). По счастливой случайности в закромах валялся без дела трансформатор ТПП-287-220-50 мощностью 90 ВА, и с него как раз легко снять двуполярное питание. Фото и схема:

Для того, что бы снять с него по 35,26 В переменного тока со средней точкой, необходимо соединить выводы с номерами: 12-15, 11-20, 13-18, 14-21, 17-16, а снимать напряжение мы будем с 16, 19, 21 выводов.
Далее схема выпрямителя:

Вот пример самой платы. Хотя я её сделал, просто нарисовав перманентным маркером на текстолите, и вытравив, без всякого ЛУТа. Все довольно просто.

В случае с трансформатором ТПП-287-220-50 нужно соединить 16 вывод трансформатора с входом «средняя точка» платы выпрямителя. 19 и 21 в оставшиеся два, какой куда решать вам, и припаять перемычку от входа средней точки к площадке между конденсаторами. После подключения можно проверять напряжения на выходах выпрямителя. Между + и – должно быть от 42 до 50 В, в зависимости от напряжения в сети. Между «+» и землей, а так же землей и «-» должны быть одинаковые значения. Если у вас нет в наличии чего-то из элементов для выпрямителя, то не спешите, как разберемся с платой усилителя, поедем на радиорынок брать все кучей. Список всех элементов будет далее по тексту.

Усилитель

Для начала травим две вот такие платы:

И пока они травятся, можем съездить в ближайший магазин радиокомпонентов или радиорынок.

Итак, нам понадобятся на весь усилитель:

Блок питания:

• Эл. литические конденсаторы минимум 10 000 мкФ х 25 (или больше) В
• Диодный мост практически любой, до 10А (с огромным запасом) и более 50 В. (я взял на 10А и 400В – стоит копейки)

Сами усилители (все посчитано на 1 плату, соответственно берете в 2 раза больше):
Конденсаторы эл. литические:

• С7, С8 – 1000мкФ x 25 В
• С3 – 22мкФ x 25 В

Конденсаторы керамические:

• С2- 220пФ

Конденсаторы пленочные:

• С1, С4, С6 – 4,7мкФ
• С5 - 0,47мкФ

Резисторы (все по 0.125 Вт, а R6 и R7 2Вт):

• R1, R3 – 2,2k
• R2, R5 – 22k
• R4 – 680
• R6 – 2,2
• R7 – 10

Ну и конечно сама TDA2050, возьмите штуки 3, что бы запас был, а то мало ли.
Ещё вам понадобится:

• 2 RCA входа,
• 4 зажима под выход на колонки
• выключатель
• и сдвоенный переменный резистор на 50 кОм
• ручка регулятора на этот самый резистор (но я просто снял алюминиевую со старого радио)
• Радиатор от старого процессора (если у вас нет ненужного)

После чего сверлим и собираем по схеме. У меня все заработало сразу, вот только был треск в динамиках, но об этом я расскажу позже. Единственное, что хочу заметить, так это радиаторы. Я пошел легким путем и просто разрезал, обычной ножовкой, старый радиатор от какого-то AMD пополам, и на каждую половину прикрутил микросхему, предварительно просверлив и нарезав резьбу. Вот только мои микросхемы не на самих платах расположены, а на отдельно стоящих радиаторах, соединены с платами небольшими шлейфами примерно вот так:

А катушка L1 по схеме мотается очень просто, берете одну жилу с витой пары, и мотаете 5 витков прямо на резисторе R7, концы припаиваете к выводам этого же резистора.
Вот и все, с электроникой закончили, к этому моменту у вас должны быть готовы 3 платы: выпрямитель и 2 одинаковые платы усилителя на оба канала.

Компоновка и сборка

А после этого можем приступать к сборке всего этого уже в корпусе. Итак, для начала лучше разметить и высверлить отверстия для крепления плат, трансформатора, радиаторов охлаждения микросхем, входов-выходов. Кстати, если вы купили прямоугольный выключатель для своего усилителя, есть маленький хинт, как под него легко сделать отверстие на панели. Для начала размечаете размеры вашего будущего отверстия прямо на панели, и сверлите тонким сверлом аккуратную дырочку внутри периметра этого самого отверстия. А теперь самое интересное: возьмите самую обычную хлопковую нить (желательно потолще, тонкая часто рвется в процессе), проденьте в отверстие и, натянув нить, можно, как полотном лобзика, вырезать любую форму. Вот только лобзиком вы вырезаете, а здесь, как бы «расплавляете». Именно поэтому лучше вырезать немного меньшее отверстие, что бы потом надфилем довести его до ровного. Ещё желательно сделать вентиляционные отверстия недалеко от радиаторов. Я перестраховался и ставил ещё кулер, который оказался бесполезен, усилитель сильно не греется даже на максимальной громкости. Включаю только тогда, когда усилитель летом на улице работает.

Моя компоновка выглядит так (и хотя куча проводов и вообще не красиво, но все работает как часы уже полгода при регулярном использовании):

Крайняя слева плата – выпрямитель, остальные 2 – усилители.

Вот и все, можно начинать собирать и спаивать. Я спаивал прямо в корпусе, без всяких зажимов, штекеров и прочего. Возможно, кто-то захочет сделать все удобнее.

Схема подключения регулятора громкость (два резистора - это один сдвоенный):

• Выходы с усилителей лучше выполнить как можно более толстым кабелем.
• Если после сборки и спайки в колонках слышите отчетливый шум – проверяйте конденсаторы на платах усилителя
• Если треск в колонках, то проверяйте дорожки питания на усилителях – я плохо отмыл флюс кислотный, и если присмотреться в темноте были видны маленькие искры между дорожками, как только отмыл плату от флюса, треск пропал.

В итоге выглядит все так:

Расходы:

• Все конденсаторы и резисторы в сумме – 4$
• Микросхемы TDA2050(3 шт) – 2$
• Корпус – 3$
• Все штекера, гнезда, ручки, выключатели – 7-8$

Итого 17$ и куча положительных эмоций «Оно работает!»

Архив со всеми схемами и рисунками плат в формате Sprint-Layout 6.

Основные параметры усилителей указаны в таблице ниже:

Для увеличения изображений кликните на картинке.

Принципиальная схема усилителя на TDA2050 (LM1875, TDA2030):

Коэффициент усиления можно подрулить номиналом резистора R5, стоящего в цепи обратной связи, а номиналом емкости С3 – нижнюю границу диапазона (22…47 mF).

Входной конденсатор С1 – ставим керамику, или неполярный электролит, емкость С2 – тоже керамика, С4, 5 и 6 - пленочные.

На выходе усилителя стоит цепь из параллельно соединенных катушки L1 и резистора R7. Эту катушку можно намотать непосредственно на этот двух-ваттный резистор, при этом используется провод ПЭВ-2 диаметром 0,6мм, и мотается порядка 8…10 витков. Как видите на схеме, резистор R6 тоже рассчитан на мощность 2 Ватта, остальные можно поставить на 0,125…0,25 Ватта.

Печатная плата для усилителя на TDA2050:

Обратите внимание, на плате нет установочных мест для конденсаторов С5 и С6, они припаиваются непосредственно к местам пайки электролитов С7 и С8 со стороны дорожек.

Для питания усилителя использована самая обычная схема выпрямителя, понижающий трансформатор, диодная сборка, по 3 электролитических конденсатора в параллель в каждое плечо, плюс пара конденсаторов на 0,1 mF (на плате блока питания обозначены С7 и С8). В нашем случае стоят 6 электролитов по 2200 mF. Печатная плата изображена на следующем изображении.

Слева светлым вертикальным прямоугольником выделено место под установку диодной сборки, например, можно поставить KBU601, она держит ток до 6 ампер. При выборе моста можете воспользоваться следующей таблицей:

При выборе трансформатора для блока питания усилителя не забудьте определиться с напряжением вторичной обмотки в зависимости от того, какую микросхему вы применяете:

LM1875 - напряжение питания ±25V;
TDA2050 - напряжение питания ±18V;
TDA2030 - напряжение питания ±14V.

Схема самодельного усилителя мощности низкой частоты (УМЗЧ) на микросхемах TDA2050, выходная мощность до 25Вт на канал. Усилитель выполнен на двух микросхемах TDA2050. Больше активных элементов в его схеме нет.

Высокий коэффициент усиления TDA2050, позволяющий получить выходную мощность до 25W при уровне входного сигнала 150мВ, позволяет отказаться от применения предварительных усилителей и активных регуляторов тембра.

А возможность легко регулировать коэффициент усиления подбором сопротивления резистора в цепи ООС позволяет приспособить данный УНЧ для работы практически с любым источником аудиосигнала.

Можно сделать УНЧ не требующий предварительного усилителя, все усиление которого ложится на усилители мощности на микросхемах TDA2050.

Принципиальная схема

Принципиальная схема показана на рисунке. Входной аудиосигнал подается на разъем Х1. С него НЧ сигналы поступают, через отдельные экранированные кабели, на усилители на микросхемах А1 и А2.

Усилители включены по типовым схемам для TDA2050 при питании от однополярного источника. Нагружены усилители могут быть на акустические системы мощностью не ниже 40 W и сопротивлением 4 Ом.

Каждая из микросхем TDA2050 представляет собой мощный операционный усилитель. И, как и у любого операционного усилителя, коэффициент усиления здесь зависит от параметров цепи ООС, включенной между выходом и инверсным входом микросхемы.

Например, подбором сопротивления R5 можно в очень широких пределах регулировать коэффициент усиления канала на А1. А резистором R11, соответственно, канала на А2.

Но, слишком сильно увеличивать коэффициент усиления (увеличивается он при увеличении сопротивления резистора) не стоит, так как с возрастанием коэффициента усиления растут и искажения и склонность к самовозбуждению. Так что, например, без микрофонного предусилителя все же не обойтись.

Детали и печатная плата

Усилители на А1 и А2 выполнены на отдельных одинаковых малогабаритных печатных платах (на рисунке приводится плата для усилителя на А1). Платы не имеют элементов механического крепления и держатся за счет крепления радиаторных пластин микросхем к радиатору.

Рис. 2. печатная плата для схемы усилителя мощности ЗЧ.

Микросхемы установлены на один общий радиатор площадью поверхности около 400 см2, который одновременно является элементом задней стенки корпуса усилителя. В источнике питания работает готовый трансформатор ТБС 012 220/24 с вторичным напряжением 24V.

Такой трансформатор (или аналогичный) можно приобрести в магазинах и на базах, торгующих электрощитовым оборудованием и электроарматурой для ремонта и оборудования помещений. Обычно там есть очень широкий выбор аналогичных трансформаторов на разные напряжения и мощности.

Корпус выполнен из древесно-стружечных плит (боковые панели) и металлических пластин (верхняя и нижняя панели). Передняя панель, - оргстекло, задняя, -радиатор. В качестве заготовок для верхней и нижней панели используются алюминиевые подносы для транспортировки продуктов питания.

Микросхемы TDA 2050 можно заменить отечественными аналогами, - К174УН30. Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 40V (автор использовал конденсаторы на 63V). Диоды выпрямителя должны допускать прямой ток не менее 10А. Крупные конденсаторы С17-С20, С31, С32 располагаются непосредственно в корпусе усилителя.

Они обернуты ватманом и привинчены к дну корпуса посредством металлических хомутов. Налаживание заключается в корректировке коэффициентов усиления усилителей на А1 и А2, так, чтобы получить равенство каналов и необходимую чувствительность. Для этого подбирают сопротивления резисторов R5 и R11 (уменьшение сопротивления ведет к уменьшению чувствительности).

Сильно увлекаться увеличением чувствительности не рекомендую, - сначала увеличится КНИ, а далее, усилитель может самовозбудиться. Конденсаторы С6 и С12 расположены возле плат усилителя и припаяны короткими проводниками к дорожкам этих плат. С13, С14, С15 и С16 расположены возле выпрямителя.

Усилитель по данной схеме можно питать и от другого источника питания. Максимальное напряжение питания, по такой схеме (однополярное) 50V при этом максимальная выходная мощность будет около 50W. Минимальное напряжение питания всего 9V. При этом мощность будет не более 12W.

Такие «широкие» параметры по напряжению питания позволяют работать усилителю от самых разных источников постоянного тока. Это может быть и автомобильный аккумулятор напряжением 12V, и блок питания от старого принтера «НР» напряжением 32V.

Кроме того, широкие пределы напряжения питания и возможность в очень широких пределах изменять чувствительность усилителя (коэффициент усиления) дает возможность использовать его и как ремонтный модуль для замены вышедшего из строя УНЧ различной бытовой аудиотехники.

Читателю предлагается простой в изготовлении и вместе с тем высоко концептуальный усилитель. Базовая схема реализует принцип ИТУН - источник тока, управляемый напряжением. Вкратце его суть такова: сила Лоренца, действующая на проводник в магнитном поле (сиречь катушку ГД в магнитной системе), есть функция от тока, протекающего в проводнике (катушке). Однако большинство промышленных и авторских УМЗЧ представляют собой источники напряжения. И АЧХ их нормируется именно по напряжению. Однако сопротивление ГД на разных частотах, очевидно, значительно нелинейно. А следовательно, и ток в катушке зависит от ее реактивного сопротивления нелинейно. Более подробно можно прочитать в статье А. Любимова «"Сладкая парочка": громкоговоритель + УЗЧ».

Проект этого УМЗЧ стал результатом анализа решений, предложенных в статьях, темы про токовое управление на hi-fi.ru, совместной работы товарищей с форума vegalab.ru и комплекта фильтров обвязки, предложенного Скифом. С данной ИМС автор знаком достаточно давно и в предыдущих статьях также отмечал ее комфортное и сбалансированное звучание, субъективно превосходящее детальностью и ВЧ-пассажами такие брендовые флагманы, как TDA7294 и LM3886.

Схемотехника

В других статьях не было уделено достаточное внимание нюансам поведения цепи обратной связи в приведенном выше включении. Результаты моделирования схемы были проанализированы, сведены в таблицу и позволяют сделать определенные выводы относительно номиналов комплексной цепи ООС. Дело в том, что Ку схемы вычисляется довольно неоднозначно и значительно не линеен. С другой стороны есть такая проблема, как ограничение сигнала при превышении амплитуды. Нормализованный режим усиления для стандартного включения требует входного напряжения 0,5 В для номинальной мощности. Поэтому моделирование проводилось именно по этому напряжению. С третьей стороны, стояла проблема емкости в ООС. Смещение на выходе ИМС значительно, а оно нам не надо, поэтому опорное напряжение должно сниматься с емкости, чтобы избавиться от нулевой гармоники.

Расчет схемы начнем с резистора R6. Зададим его номинал 1 кОм. Тогда сопротивление емкости в 100 мкФ на частоте 20 Гц будет 1/(2πfC)=80 Ом. Это как нельзя лучше подходит для наших целей, т.к. комплексное сопротивление на нижней рабочей частоте будет иметь угол не более 5 0 . Отталкиваясь от заданных параметров, мною была проведена серия моделирований. Результаты сведены в таблицу:

Желтым цветом отмечено, по моему мнению, оптимальное соотношение номиналов. Обозначение «огр» значит, что амплитуда была больше напряжения питания (±20В) и синусоида уходила в ограничение. Исходя из этого, схема обрела номиналы элементов, указанные на первом рисунке.

Детали

Конденсаторы С1 и шунт C3 - пленочные К73-17х63 В. С2 и С5 - керамика К10-17Б. Цепь R7, C5 устанавливается только в случае возбуждения ИМС, чего в моем случае не наблюдалось. Токозадающий резистор R4 - металлопроволочный в керамическом корпусе (см. фото). Из доступных номиналов - 0,22 Ом, обычно применяемый в ОБР выходных транзисторов. Решающее значение здесь играет одинаковость номиналов и сравнительно лучшее звучание металлопроволочников по сравнению с углеродистыми. Сама МС может быть заменена на TDA2030 или LM1875.

Звучание

И, в заключение, о параметрах и звучании. Стоит учесть, что режим ИТУН оправдывает себя при работе на однополосные или двухполосные системы с простейшими фильтрами не выше первого порядка (конденсатор последовательно твиттеру). УМЗЧ обеспечивает выходную мощность до 20 Вт с минимальным уровнем искажений и пиковую до 50 Вт, но такой режим для TDA2050 нехарактерен и крайне экстремален. Питание - до ±20 В, выше тепловой и музыкальный режимы также нежелательны.

Испытания звучания проводились на акустике (модернизация: пылезащитный колпачок вклеен обратной стороной, что сглаживает неравномерность диаграммы направленности в области ВЧ), поддержанные сверху достаточно нейтральными и комфортно звучащими твиттерами с фильтром первого порядка (4 мкФ МБГО-2 + 0,1 мкФ К73-17). Оформление - ЗЯ. Объем порядка 17 л. Испытания показали высокую контрастность звучания, чрезвычайно высокую детализацию и проработку звуковой сцены. Усилитель очень мелодично подчеркивает ВЧ. В целом, звучание схоже с ламповым, но не имеет его недостатков - таких как подчеркнутая «округлость», окрашенность звучания и низкая динамичность. Вместе с тем, ИТУН звучит более комфортно и мягко, чем транзисторные УМЗЧ, выполненные по классической схемотехнике. Отличается собранным басом и менее свистящими верхними частотами. При всех достоинствах следует отметить, что его сборка оправдана только для работы на чувствительную акустику с низкопорядковыми фильтрами. При работе на колонки типа S-30 и т.п. поведение АЧХ совершенно непредсказуемо, особенно в области раздела фильтра.

Подытоживая, скажу, что этот усилитель стоит собрать хотя бы ради эксперимента. Ведь суммарная стоимость деталей вряд ли превысит 50р/канал. И обладатели широкополосных АС, уверен, будут удивлены новым возможностям своей акустики, давно просившейся в мусорный бак.

Печатная плата и расположение деталей приведены ниже. Размер 40х50 мм.

Москва, 2005

Зимними длинными вечерами, когда телевизор и компьютер уже надоедают, так хочется заняться чем-нибудь приятным и, может быть - полезным. Вот и приходят в голову разные бредовые, и не очень, мысли и идеи. Одна такая идея появилась не сразу. Дело в том, что акустика на моем компьютере Microlab A-6331, хоть и работает исправно и красиво, но не полностью удовлетворяет своим звучанием мои уши. В частности высоких частот явно не хватает, средние частоты не придают характерной "пространственности" звучания, да и мощи как-то малова-то для моих лабуховских требований. Вобщем было решено сделать любительский недорогой мультимедийный усилитель мощностью 2х25 Ватт + саб 50 Ватт + тыл. Порывшись пару дней в интернете, за основу была взята микросхема TDA2050, по отзывам она является очень хорошей альтернативой для подобных усилителей. Также было решено, в качестве предварительных усилителей, использовать хорошо зарекомендовавшую себя К157УД2. Может кому показаться, что все это устаревший материал, и баловство все это, то отвечу, мне до фени - я преследую цель ЦЕНА-КАЧЕСТВО, лучшего решения не найти. Итак, вытрем нюню и вперед:

1. Блок питания двухполярный . Трансформатор тороидальный. Вторичная обмотка намотана сечением провода 1мм на 35В постоянки с нулевой точкой. Планировалось использовать 4 микросхемы, поэтому в каждом плече емкости должно быть не менее! 20000мкф (чем больше - тем лучше), шунтированные пленочним конденсатором. Диодный мост с применением диодов на 5А. Схема простецкая:

2. Предварительный усилитель. Для регулирования ЧХ, использовался 3-х полосный регулятор тембра для ВЧ, СЧ и НЧ с последующим усилением сигнала на старой и всеми любимой микросхеме К157УД2.

Как видно из схемы этот темброблок осуществляет только подъем АЧХ, причем начиная от нуля, следовательно при минимальном значении "громкости" всех полос на его выходе будет четко прослушиваться полная тишина. Чтобы избежать этой неприятности весь темброблок зашунтирован резисторам R* = 150.....470кОм, от номинала которого зависит насколько низким будет выходной сигнал при минимальных значениях всех регуляторов. Детали регулятора тембра R10, R11, R12 непосредственно припаяны навесным монтажем к переменным резисторам. Далее сигналы поступают на вход левого и правого УНЧ и на ФНЧ для сабвуфера.

После всего проделанного, мы получили мультимедийный усилитель, который можно использовать с компьютером, DVD-шником, даже можно с ним картошку копать ведь он получился дешево и сердито! Плотничал я и напрягался 5 дней по 1-1,5 часа работы и ушло 20$. Усилок заработал почти сразу)).Ошибок в печатках нету! Самовозбуждение отсутствует.

7. Корпус. Я сделал так: согнул 2 листа железа, так чтобы один "заезжал" в другой и снизу по угах 4 болтами, там где крепятся ножки. Фальшпанель - оргстекло на 4 болтах по углам, под которое подложена бумажная вставка со всеми надписями, распечатанная на лазернике.

P.S . Кстати, здесь есть , в частности схема усилителя А-6331 и ему подобных. Они построены на TDA2030, и были взяты мною за образец. Микросхемы TDA2030, TDA2040 и TDA2050, по даташиту абсолютно идентичны по распиновке (и только!). Дык вот, путем простой переделки, можно за пару часов "форссировать" такие усилки, таким способом:

1. Можно взять усилок выполненный на TDA2030 и тупо! заменить в нем микросхемы на TDA2050. Также обратить внимание на номиналы электролитов!- не ниже 25V и поменять при необходимости.

2. Также надо увеличить напряжение БП до макс. -+25В (если применять двухполярный источник питания), и увеличить общую емкость мин. 40000мкФ (мин. по 20000мкФ на плече).

3. Естественно, нада позаботится, чтобы питание всех предварительних усилителей и активных фильтов не превышало! допустимых значений по даташиту, а то умрут и ухи не попросят.

4. Убрать из платы диоды, они есть в самой 2050

Добавь статью в закладки

	Похожие материалы