使用TDA2050構(gòu)建一個2x32瓦音頻放大器電路

　　如果您正在考慮構(gòu)建一個簡單、廉價且中等功率的放大器電路，該電路可以向揚聲器提供高達 50 瓦的峰值 RMS 功率，那么您來對地方了。在本文中，我們將使用最流行的 TDA2050 IC 來設(shè)計、演示、構(gòu)建和測試 IC 以實現(xiàn)上述要求。所以事不宜遲，讓我們開始吧。

　　此外，檢查我們的其他音頻放大器電路，我們使用運算放大器、MOSFET 和 IC（如IC TDA2030、TDA2040 ）構(gòu)建了 25w、40w、100w 音頻放大器電路。

　　在我們開始之前

　　在開始構(gòu)建這款32+32 瓦音頻放大器之前，您應該知道您的放大器可以提供多少功率。此外，您需要考慮揚聲器、低音揚聲器或您正在構(gòu)建放大器的任何東西的負載阻抗。

　　通過查看數(shù)據(jù)表，我發(fā)現(xiàn) TDA2050 可以在 22V 電源上以 0.5% 的失真向 4Ω 揚聲器輸出 28 瓦功率。我將為一個阻抗為 4Ω 的 20 瓦低音揚聲器供電，這使得 TDA2050 IC 成為完美的選擇。

　　選擇變壓器

　　TDA2050 數(shù)據(jù)表上的示例電路表明該 IC 可以由單電源或分離電源供電。在這個項目中，將使用雙極性電源為電路供電。

　　這里的目標是找到合適的變壓器，它可以提供足夠的電壓和電流來正確驅(qū)動放大器。

　　如果我們考慮一個 12-0-12 變壓器，如果輸入電源電壓為 230V，它將輸出 12-0-12V 交流電。但由于交流電源輸入總是漂移，所以輸出也會漂移?？紤]到這一事實，現(xiàn)在我們可以計算放大器的電源電壓。

　　變壓器為我們提供交流電壓，如果我們將其轉(zhuǎn)換為直流電壓，我們將得到 -

　　VsupplyDC = 12*（1.41） = 16.97VDC

　　由此可以清楚地說明，當輸入為230V AC時，變壓器可以輸出 16.97VDC

　　現(xiàn)在，如果我們考慮 15% 的電壓漂移，我們可以看到最大電壓變?yōu)?-

　　VmaxDC = （16.97 +2.4） = 18.97V

　　這完全在 TDA2050 IC 的最大電源電壓范圍內(nèi)。

　　TDA2050 放大器電路的電源要求

　　現(xiàn)在讓我們確定放大器將消耗多少功率。

　　如果我們考慮我的低音揚聲器的額定功率，它是 20 瓦，因此立體聲放大器將消耗 20+20 = 40 瓦。

　　此外，我們還必須考慮放大器的功率損耗和靜態(tài)電流。一般來說，我不會計算所有這些參數(shù)，因為對我來說這很耗時。因此，根據(jù)經(jīng)驗，我找到總消耗功率，并將其乘以 1.3 以找出輸出功率。

　　Pmax = （2x18.97）*1.3 = 49.32 瓦

　　因此，為了給放大器電路供電，我將使用 12 - 0 - 12 變壓器，額定電流為 6 安培，這有點矯枉過正。但目前，我沒有任何其他變壓器，所以我將使用它。

　　散熱要求

　　現(xiàn)在，這款高保真音頻放大器的功率要求已經(jīng)不存在了。讓我們將注意力轉(zhuǎn)向找出散熱要求。

　　對于這個構(gòu)建，我選擇了一個鋁制擠壓型散熱器。鋁是一種眾所周知的散熱器材料，因為它相對便宜并且具有良好的熱性能。

　　要驗證 TDA2050 IC 的最高結(jié)溫不超過最高結(jié)溫，我們可以使用流行的熱方程式，您可以在此Wikipedia鏈接中找到該方程式。

　　我們使用的一般原理是，在給定的絕對熱阻 R ?上，給定的熱流 Q 上的溫降 ΔT 是。

　　ΔT = Q * R ?

　　其中，Q 是通過散熱器的熱流，可以寫為

　　Q = ΔT /R ?

　　這里，ΔT是從結(jié)點到環(huán)境的最大溫降

　　R ?是絕對熱阻。

　　Q是器件消耗的功率或熱流。

　　現(xiàn)在為了計算，公式可以簡化并重新排列為

　　T Jmax – （T amb + Δ T HS ） = Q max * （R? ? JC + R? ? B + R ?? HA ）

　　重新排列公式

　　Q max = （T Jmax – （T amb + Δ T HS ）） / （R? ? JC + R? ? B + R? ? HA ）

　　這里，

　　T Jmax 是器件的最高結(jié)溫

　　T amb 是環(huán)境空氣溫度

　　T Hs 是安裝散熱器的溫度

　　R ?JC 是器件結(jié)到外殼的絕對熱阻

　　R ?B 是用于 TO-220 封裝的彈性體導熱墊的典型值

　　R ?HA TO-220 封裝的散熱器的典型值

　　現(xiàn)在讓我們輸入 TDA2050 IC 數(shù)據(jù)表中的實際值

　　T Jmax = 150 °C（硅器件的典型值）

　　T amb = 29 °C（室溫）

　　R ?JC = 1.5 °C/W（對于典型的 TO-220 封裝）

　　R ?B = 0.1 °C/W（用于 TO-220 封裝的彈性體導熱墊的典型值）

　　R ?HA = 4 °C/W（TO-220 封裝的散熱器的典型值）

　　所以，最終的結(jié)果變成

　　Q = （150 - 29） / （1.5+0.1+4） = 17.14W

　　這意味著我們必須消耗 17.17 瓦或更多功率，以防止設(shè)備過熱和損壞。

　　計算 TDA2050 放大器電路的元件值

　　設(shè)置增益

　　設(shè)置放大器的增益是構(gòu)建過程中最重要的一步，因為低增益設(shè)置可能無法提供足夠的功率。高增益設(shè)置肯定會使電路的放大輸出信號失真。以我的經(jīng)驗，我可以看出 30 到 35 dB 的增益設(shè)置非常適合使用智能手機或 USB 音頻套件播放音頻。

　　數(shù)據(jù)表中的示例電路建議增益設(shè)置為 32db，我將保持原樣。

　　運算放大器的增益可以通過以下公式計算

　　AV = 1+（R6/R7）

　　AV = 1+（22000/680） = 32.3db

　　這適用于這個放大器

　　注意：為了設(shè)置放大器增益，必須使用 1% 或 0.5% 的電阻，否則立體聲通道會產(chǎn)生不同的輸出

　　設(shè)置放大器的輸入濾波器

　　電容器 C1 用作隔直電容器，從而降低噪聲。

　　電容 C1 和電阻 R7 構(gòu)成一個 RC 高通濾波器，它決定了帶寬的下限。

　　放大器的截止頻率可以通過使用下面顯示的公式找到。

　　FC = 1 / （2πRC）

　　其中 R 和 C 是組件的值。

　　為了找到 C 的值，我們必須將等式重新排列為：

　　C = 1 / （2π x 22000R x 3.5Hz） = 4.7uF

　　注意：建議使用金屬膜油電容以獲得最佳音頻性能。

　　在反饋回路中設(shè)置帶寬

　　反饋回路中的電容有助于制作低通濾波器，有助于增強放大器的低音響應。C15 的值越小，低音就越柔和。較大的 C15 值將為您提供更有力的低音。

　　設(shè)置輸出濾波器

　　輸出濾波器或通常稱為Zobel 網(wǎng)絡可防止揚聲器線圈和電線產(chǎn)生振蕩。它還抑制了從揚聲器到放大器的長線拾取的無線電干擾；它還可以防止他們進入反饋循環(huán)。

　　Zobel網(wǎng)絡的截止頻率可以通過以下簡單公式計算

　　數(shù)據(jù)表給出了 R 和 C 的值，即 R6 = 2.2R 和 C15 = 0.1uF 如果我們將值放入公式并計算，我們將得到截止頻率

　　Fc = 1 / （2π x 2.2 x （1 x 10^-7））

　　= 723 kHz

　　723 kHz 高于人類聽覺范圍 20 kHz，因此不會影響輸出頻率響應，也可以防止有線噪聲和振蕩。

　　電源

　　需要使用帶有適當去耦電容的雙極性電源為放大器供電，原理圖如下所示。

　　所需組件

　　TDA2050 集成電路 - 2

　　100k 可變電位器 - 1

　　螺絲端子 5mmx2 - 2

　　螺絲端子 5mmx3 - 1

　　0.1μF 電容 - 6

　　22k 歐姆電阻 - 4

　　2.2歐姆電阻 - 2

　　1k 歐姆電阻 - 2

　　47μF 電容 - 2

　　220μF 電容 - 2

　　2.2μF 電容 - 2

　　3.5 毫米耳機插孔 - 1

　　復合板 50x 50mm - 1

　　散熱器 - 1

　　6安培二極管 - 4

　　2200μF 電容 - 2

　　原理圖

　　TDA2050放大器電路的電路圖如下：

　　電路結(jié)構(gòu)

　　對于這個 32 瓦功率放大器的演示，電路是在原理圖和 PCB 設(shè)計文件的幫助下在手工制作的 PCB 上構(gòu)建的。請注意，如果我們將大負載連接到放大器的輸出端，會有大量電流流過 PCB 走線，并且有可能會燒壞走線。因此，為了防止 PCB 走線燒壞，我加入了一些有助于增加電流的跳線。

　　測試 TDA2050 放大器電路