Схема включения усилителя в мост. Мостовой усилитель на TDA2003 для сабвуфера

Усилитель мощности низкой частоты класса Hi-Fi, выполненный по мостовой схеме с применением двух интегральным микросхем TDA7294. Позволяет получить на выходе до 170 Ватт мощност, отлично подойдет для сабвуфера.

Технические характеристики

• Выходная мощность на нагрузке 8 Ом и питании ±25V - 150 W;
• Выходная мощность на нагрузке 16 Ом и питании ±35V - 170 W.

Принципиальная схема

В усилителе предусмотрена защита выходного каскада от короткого замыкания, термозащита (переключение на пониженную мощность в случае перегрева, возникающего при больших нагрузках), защита от бросков напряжения, режим отключения (Standby), режим включения/отключения входного сигнала (Mute), а также защита от «щелчка» при включении/выключении. Все это уже реализовано в интегральных микросхемах TDA7294.

Рис. 1. Мостовая схема включения двух микросхем TDA7294 - мощный мостовой усилитель НЧ.

Детали и печатная плата

Рис. 2. Печатная плата для мостового варианта включения микросхем TDA7294.

Рис. 3. Расположение компонентов для мостового варианта включения микросхем TDA7294.

Для питания такого усилителя мощности необходим источник питания с трансформатором мощностью не менее 250-300 Ватт. В схеме выпрямителя желательно установить электролитические конденсаторы по 10000мкФ и более на каждое плечо.

Мостовая схема включения из даташита

Рис. 4. Мостовая схема включения двух микросхем TDA7294 (из даташита).

В мостовом режиме работы, сопротивление нагрузки должно быть не менее 8 Ом, иначе микросхемы сгорят от перегрузки по току!

Печатная плата

Универсальная печатная плата для двухканального и мостового вариантов усилителя мощности.

Мостовая схема включения УМЗЧ - это два одинаковых канала, в одном из которых вход сигнала подключен на землю, а вход обратной связи (ножка 2) подключен через резистор 22К к выходу второго канала.

Также 10-е ножки микросхем (Mute) и 9-е ножки (Stand-By) нужно подключить к схеме управления режимами, собранной на резисторах и конденсаторах (рисунок 6).

Рис. 5. Печатная плата для усилителя мощности на микросхемах TDA7294.

В платах есть небольшие отклонения (в лучшую сторону) от схемы из даташита:

• На входах микросхем (ножка 3) установлены конденсаторы на 4мкФ, а не 0,56мкФ;
• Между резистором 680 Ом (что идет к ножке 2) и землей подключен конденсатор 470мкФ;
• Конденсаторы между ножками 6 и 14 - 470мкФ, а не 22мкФ;
• По питанию вместо конденсаторов 0,22мкФ предложено установить 680нФ (0,68мкФ);

В мостовом включении выводы 10 и 9 соединяются вместе соответственно и подключаются к схеме управления режимами.

Рис. 6. Простая схема управления режимами Standby-Mute для микросхем TDA7294.

Чтобы включить микросхемы (вывести из тихого и энергосберегающего режимов), контакты "VM" и "VSTBY" достаточно подключить к положительному выводу питания +Vs.

Эта печатная плата является универсальной, ее можно использовать как для двухканального, так и для мостового режимов работы усилителя на микросхемах TDA7294. Здесь очень хорошо выполнена разводка земли (GND), что улучшит надежность и помехоустойчивость УМЗЧ.

Литература:

1. Даташит на микросхему TDA7294 - Скачать (7-Zip архив, 1,2МБ).
2. FAQ по TDA7294 - cxem.net/sound/amps/amp129.php

Мостовое включение - подключение усилителя к громкоговорителям, при котором каналы стереоусилителя работают в режиме моноблочных усилителей мощности. Они усиливают один и тот же сигнал, но в противофазе. При этом громкоговоритель включается между двумя выходами каналов усиления.

Мостовое включение позволяет значительно увеличить мощность усилителя.

Выходное напряжение на нагрузке оказывается вдвое больше, поэтому при одном и том же напряжении питания и нагрузке выходная мощность усилителя по мостовой схеме теоретически оказывается в 1,5 - 4 раза больше, чем у отдельно взятого усилителя. По такой схеме выполнены усилители мощности современных головных аппаратов. Возможность мостового включения предусматривается практически во всех моделях дополнительных усилителей.

Наряду с достоинством - большей выходной мощностью, мостовым усилителям свойственны и недостатки.
В первую очередь - повышенный примерно в 1,2-1,7 раза по сравнению с исходными усилителями коэффициент гармоник и вдвое худший коэффициент демпфирования (при неизменном сопротивлении нагрузки). Теоретически коэффициент гармоник изменяться не должен, но на практике увеличение происходит из-за различия характеристик реальных (даже одинаковых) усилителей. Ухудшение демпфирования также понятно - выходные сопротивления усилителей сложились.

Один из способов увеличить выходную мощность усилителя при низком напряжении питания - включить его по мостовой схеме . Два одинаковых каскада или усилителя включаются в противофазе и работают на общую нагрузку. Громкоговоритель подключается непосредственно к мостовой схеме без использования разделительных конденсаторов. Выходное напряжение на нагрузке оказывается вдвое больше, поэтому при одном и том же напряжении питания и нагрузке выходная мощность усилителя по мостовой схеме теоретически оказывается в 4 раза больше, чем у отдельно взятого усилителя. По такой схеме выполнены усилители мощности современных головных аппаратов. Возможность мостового включения предусматривается практически во всех моделях дополнительных усилителей.

Наряду с достоинством - большей выходной мощностью, мостовым усилителям свойственны и недостатки. В первую очередь - повышенный примерно в 1,2-1,7 раза по сравнению с исходными усилителями коэффициент гармоник и вдвое худший коэффициент демпфирования (при неизменном сопротивлении нагрузки). Теоретически коэффициент гармоник изменяться не должен, но на практике увеличение происходит из-за различия характеристик реальных (даже одинаковых) усилителей. Ухудшение демпфирования также понятно - выходные сопротивления усилителей сложились.
Выходы встроенных усилителей головных аппаратов имеют потенциал Uпит/2 относительно массы. Поэтому случайное замыкание нагрузки на массу приводит к выходу усилителя из строя, если он не имеет систем защиты. Впрочем, к звуку это уже имеет весьма отдаленное отношение, об этом нужно помнить при монтаже. Однако это свойство можно использовать. Так, входы высокого уровня дополнительных усилителей нередко оборудованы датчиком напряжения, и постоянное напряжение на выходе головного устройства используется как сигнал включения дополнительного усилителя.

Транзисторы широкого применения большой мощности, например, типа КТ903 и КТ812 с различными буквенными индексами могут обеспечить выходную мощность бестрансформаторного каскада до 100-120 Вт. Дальнейшее увеличение выходной мощности требует параллельного включения двух или трех однотипных транзисторов или применения принудительного воздушного охлаждения теплоотводов. Все это усложняет конструкцию и эксплуатацию усилителей.

Давно известен способ увеличения выходной мощности усилителей, заключающийся в использовании двух идентичных усилителей мощности, включенных таким образом, что входной сигнал подается на их входы в виде двух колебаний, равных по амплитуде, но противоположных по знаку, а нагрузка включается непосредственно между выходами усилителей. Такие усилители называются балансными мостовыми. В разные годы на страницах радиолюбительских журналов СССР, ГДР, Польши и других стран появлялись описания подобных усилителей, правда, на мощность не более 10 Вт.

На рисунке приведена принципиальная схема балансного мостового усилителя мощности низкой частоты на 250 Вт при коэффициенте гармонических искажений около 2% в полосе частот от 30 Гц до 16 кГц. Основой конструкции являются два идентичных усилителя низкой частоты (А и Б), собранные на биполярных кремниевых транзисторах. Устройство защиты оконечных транзисторов и дифференциальный входной каскад отсутствуют. Изменение фазы входного сигнала, поступающего к гнезду Гн1, производится с помощью фазоинвертора на транзисторе Т8, собранного по схеме с разделенной нагрузкой. Коэффициент передачи такого каскада для коллекторной нагрузки равен -1, для эмиттерной +1. Это значит, что напряжения сигнала, подаваемые с выходов каскада на транзисторе Т8, равны по амплитуде, но противоположны по знаку, что и требуется для нормальной работы усилителя по мостовой схеме. Источник питания (общий для усилителей А и Б) выполнен по двухполупериодной схеме на понижающем трансформаторе Тр1 и двух диодах Д1, Д2. Фильтрующая цепь состоит из трех электролитических конденсаторов 2500 мкФх100 В, включенных параллельно. Сопротивление нагрузки 12-15 Ом. Нагрузка включается непосредственно между выходами обоих усилителей. Повторение конструкции возможно при использовании отечественных кремниевых высоковольтных транзисторов типа КТ626В (Т1), КТ801А (Т3), КТ312А (Т2), КТ802А (Т4), КТ903А (Т6, Т7), КТ626В (Т5). Диоды Д1 и Д2 должны быть рассчитаны на ток до 10 А, например, типа Д242Б. Все электролитические конденсаторы, кроме С1, могут быть на рабочее напряжение 60 В. ТрансформаторТр1 имеет сердечник Ш50х70. Первичная обмотка содержит 218 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,1 мм, вторичная – 120 витковс отводом от середины, проводом ПЭВ-2 диаметром 1,9 мм.

Для обеспечения нормальной работы усилителя транзисторы Т3-Т7 должны иметь эффективные теплоотводы. Можно применить простейшие пластинчатые теплоотводы из листового черненого дюралюминия. Размеры теплоотводов, как указано в первоисточниках, должны быть следующими: для транзисторов Т6 и Т7 – 3х160х160 мм; для транзисторов Т4 и Т5 – 2х60х60 мм; для транзистора Т2 – 2х15х15 мм. Если в качестве Т2 применить транзистор КТ602А, то дополнительного теплоотвода не потребуется.

Налаживание собранного усилителя начинают с проверки монтажа и соединений. Затем включают питание и устанавливают режимы работы каждого из каналов усилителя в отдельности при отключенном сигнале и нагрузке. Сначала переменным резистором R 9 устанавливают ток, потребляемый каналом Б, равный 60 мА. Далее переменным резистором R 5 добиваются того, чтобы постоянное напряжение на выходе канала Б было 30 В. Потом аналогичные операции производят с каналом А.

Затем включают нагрузку и замеряют постоянное напряжение на ней. Допускается, чтобы это напряжение было не более ±0,3 В. В противном случае переменным резистором R5 каналов А и Б вновь производят коррекцию так, чтобы постоянное напряжение на нагрузке вошло в норму. И только после этого можно испытывать усилитель с источником сигнала.

Конечно, в большинстве случаев любительской практики выходная мощность 250 Вт не требуется. Но описанный выше принцип построения балансных мостовых усилителей мощности низкой частоты может оказаться полезным при создании усилителей меньшей мощности (на 40-50 Вт) на базе двух усилителей малой мощности. Необходимо только, чтобы оба исходных усилителя были одного типа, имели одинаковые характеристики, а источник питания позволял получать требуемую мощность. В среднем можно считать, что мощность выпрямителя и трансформатора должна быть по крайней мере вдвое больше максимальной выходной мощности усилителя в целом.

В заключение необходимо указать, что качество работы любого усилителя мощности низкой частоты во много зависит от источника усиливаемого сигнала, предшествующих регулирующих и корректирующих каскадов, от самой электроакустической установки, в которой используется данный усилитель, а также от мощности, входного сопротивления и качества работы громкоговорителя (или громкоговорителей, если их несколько).

Сегодня разберем такую интересную возможность увеличения мощности, как подключение усилителя мостом и как подключить 2 усилителя аналогичным способом. В таком режиме один канал работает за плюс (+) а другой за минус (-) , от чего в 2-2,5 раза увеличивается мощность. Результат будет зависеть от питания системы и модели усилителя.

Чаще такой режим работы используется для сабвуфера, как для самого требовательного к мощности элемента. Подключить в мост можно как два канала усилителя , так и два отдельных моноблока.

Мостовое подключение двух каналов

Итак, для мостового подключения двух каналов одного усилителя нужно с одного взять плюс (+), а с другого минус (-). Для двух и четырех канальных усилителей схемы не отличаются.

В принципе, подключение усилителя мостом не сложная операция, для этого не нужно никаких перемычек или дополнительных соединений. Плюсовой провод от сабвуфера подключаете к плюсовой клемме (+) одного канала, а минусовой, соответственно, к минусовой (-) второго.

Предварительно убедитесь, что ваш усилитель поддерживает мостовое включение.

Как подключить два усилителя мостом

Master/Slave

На усилителях, предназначенных для такого соединения, имеются переключатели MASTER/SLAVE. Поэтому при мостовом подключении один из усилков будет ведущим (Master ) второй ведомым (Slave ), установите переключатели в этом соответствии. Именно к Master подключаются межблочные кабели (тюльпаны) от магнитолы, а от него через моно разъем сигнал передается на Slave (одинарным межблоком). Это делается для того, чтобы все настройки и управление осуществлялось с одного моноблока — с Master, то есть gain, фильтры, subsonic и т.п. будут выставляться только на нем. Не нужно брать Y разветвители, чтобы пытаться воткнуть межблочники еще и в Slave.

Если производителем заявлена работа возможность работы усилителя в мост, но нет переключателей Master / Slave, значит на нем будет сразу два гнезда с названиями, подобными — Bridge Input и Bridge Output . В таком случае, на ведущем усилителе используете гнездо Bridge Output и соединяете его с гнездом Bridge Input ведомого.

Подключение акустических проводов

Здесь будьте внимательны и ничего не перепутайте: минусовые разъемы двух усилителей соединяем между собой; далее плюс (+) Ведущего (Master) подключаем к плюсу сабвуфера, а плюс Ведомого (Slave) к минусу сабвуфера !

Да, к сабу идут два плюсовых провода, не нужно напрягаться — все правильно. Дело в том, что на вход одного усилителя подается прямой сигнал, а для второго сигнал переворачивается на 180 градусов. Поэтому на выходе одного растет положительный потенциал, а на выходе второго такой же но отрицательный. Прирост мощности происходит от того, что усилители или каналы (в случае использования одного уся) работают в пониженном сопротивлении. К примеру, если саб скоммутирован на 4 Ом, то каждый усилитель или канал работает в 2 Ом и т.д.

Важные моменты

• • Убедитесь, что ваш усилитель поддерживает мостовое подключение.

• • Убедитесь, что ваш усилитель или усилители поддерживают планируемое сопротивление.

• • Имейте ввиду, что при подключении двух усилителей в мост у Slave может быть отключена защита. Внимательно следите за ним.

• Не подключайте разные каналы/усилители отдельно к катушкам.

Простое и понятное видео, о том как подключить два усилителя в мост:

Собрать автомобильный сабвуфер своими руками дело довольно почетное, но часто бывают затруднения со сборкой усилителя мощности, который должен питать сабвуферную головку. Для довольно мощных головок штатной сети 12 Вольт мало, и нужно повысить напряжение преобразователем напряжения.

Без использования преобразователя высокой мощности добиться не реально, но что делать, если не имеется должного опыта постройки преобразователя, а собрать усилитель для саба очень хочется?

По законам физики, от сети 12 Вольт на нагрузку 4Ом нельзя получить мощность более 18 ватт — речь о чистой, синусоидальной выходной мощности, но исключения как всегда есть. Есть разновидность усилителей работающих в классе H, которые позволяют получить от сети 12 Вольт выходную мощность 50-70 ватт, но как право такие микросхемные усилители (к примеру — TDA1562) стоят очень дорого, следовательно, нужно искать другое решение.

Одним из дешевых вариантов УМЗЧ для сабвуфера мы сегодня и рассмотрим. Всем хорошо знакомая микросхема TDA2003 — является по крайней мере самой дешевой микросхемой УМЗЧ. Она питается от 12 Вольт и может обеспечить максимальную мощность до 10-12 ватт на нагрузку 2 Ом.

Главным достоинством самой микросхемы является то, что она может работать и с низкоомными динамическими головками с сопротивлением катушки вплоть до 2-х Ом. Микросхема по своей природе монофоническая (одноканальная), следовательно должна иметься мостовая схема, которая позволит поднять выходную мощность усилителя.

Мостовой вариант отлично работает со стандартными головками 4Ом в течении долгого времени, выходная мощность в районе 20Ватт, пиковые броски во время глубоких НЧ до 30 ватт, но разумеется это не чистая мощность. Но питать сабвуфер средней мощности с применением такого варианта умзч вполне реально.

Вторая особенность такого варианта — микросхема стоит копейки (пол доллара за штуку), элементная база в себе содержит всего несколько компонентов, с общей стоимостью не более доллара, но если есть старые платы, можно из них отпаять все нужные компоненты.

Микросхема работает в классе АВ, следовательно без перегрева никак не обойтись, поэтому обязательно микросхемы нужно установить на общий теплоотвод, при этом использовать дополнительные изолирующие прокладки не нужно, поскольку масса у микросхем единая.