Схема усилителя 4 канала, УМЗЧ высокой верности на ТPА

Данная конструкция 4 канального или квадро усилителя мощности звука (УМЗЧ), работающего в классе D (номинальная мощность 4×16 Вт/4 Ом или 4×40 Вт/2 Ом), построена на основе одной из самых современных интегральных микросхем — TPA3250D2. Это современный УМЗЧ, который хорошо подходит для изготовления своими руками аудиоусилителя высокой верности звучания.

Содержание
1. Как работает схема квадро усилителя на ТРА3250
2. Перечень элементов усилителя на 4 канала
3. Комментарии посетителей по теме статьи

Как работает схема квадро усилителя на ТРА3250

Основные параметры:

усилитель мощности звука класса D на микросхеме TPA3250D2;
номинальная выходная мощность 4×16 Вт/4 Ом, максимальная 4×40 Вт/2 Ом;
напряжение питания в диапазоне 18…36 В постоянного тока мощностью не менее 200 Вт;
наличие сигнализации аварийных состояний управляющему устройству.

Модуль усилителя основан на интегральной схеме TPA3250D2, содержащей 4 настраиваемых канала усилителя мощности. Они имеют общие схемы управления: включение, выключение и защиту. Состояние устройства сигнализируется с помощью соответствующих выходов. Усилитель звука может использоваться в многоканальных устройствах, например, в усилителях домашнего кинотеатра, в автомобиле с напряжением питания 24 В или в качестве элемента активной акустической системы.

Принципиальная схема предлагаемого решения представлена на рисунке ниже. Она построена как 4 канальный усилитель мощности, работающий в системе SE путем подачи напряжения, соответствующего высокому логическому уровню, на выводы М1 и М2. Отдельные каналы обозначаются буквами «А», «В», «С» и «D».

Выходной сигнал перед поступлением на выходные клеммы OUTA, OUTB, OUTC и OUTD подвергается фильтрованию нижних частот с использованием цепей, состоящих из дросселей L1…L4 и конденсаторов C1…C4 и C7…C10. В связи с большой силой тока и импульсным характером работы, выбор фильтрующих элементов имеет решающее значение. В рассматриваемом примере использованы катушки с сердечником Laird MGV-1207 и металлизированные полипропиленовые конденсаторы Epcos MKP, что минимизирует потери и сохраняет высокое качество аудиосигнала.

Выходной фильтр и конденсаторы связи были выбраны для работы с динамиками сопротивлением 6…8 Ом. Их, конечно, можно настроить на другое сопротивление нагрузки, что важно в случае TPA3250D2, которая рассчитана на сопротивление динамиков до 2 Ом включительно.

Как и в любой системе коммутации, особенно в случае больших мощностей, требуется особое внимание при проектировании тракта питания и соответствующей фильтрации питающего напряжения. В рассматриваемом случае конденсаторы С17…С20 установлены непосредственно на контакты микросхемы U1. Более того, конденсаторы CE1 и CE2 общей емкостью 4,4 мФ и низким сопротивлением ESR образуют локальный энергетический буфер.

Для питания платы требуется внешний источник напряжения 18…36 В постоянного тока, подключенный к разъему PWR. Источник должен обеспечивать мощность, соответствующую нагрузке. Опытный образец с питанием от источника постоянного тока 32 В обеспечивает выходную мощность 4×40 Вт/2 Ом с искажениями THD+N менее 10%. КПД усилителя до 90%, но стоит иметь чуть больший запас по мощности.

Выходная мощность уменьшается по мере увеличения нагрузки. В качестве источника питания можно использовать импульсный блок мощностью не менее 200 Вт. Подойдет и типовая схема выпрямителя на основе быстрых диодов с фильтрующим конденсатором емкостью примерно 22 мФ. Выпрямитель, в свою очередь, можно запитать от тороидального трансформатора с напряжением 24 В переменного тока и мощностью более 250 ВА.

Для обеспечения внутреннего напряжения питания 12 В постоянного тока в стандартном варианте использовался стабилизатор типа LM317HV (U2). Резистор R5 ограничивает потери мощности в микросхеме стабилизатора. Источник на 12 В, в свою очередь, обеспечивает работу стабилизатора на основе стабилитрона DЗ на 3,3 В, который подает питание на U3 — генератора сигналов сброса MCP100T.

Диод PWL сигнализирует наличие питания усилителя. Конденсаторы С24…С30 фильтруют внутренние цепи питания U1. Конденсаторы С13…С16 являются элементами цепей смещения силовых транзисторов.

Входной сигнал подается на разъемы INA…IND. Его амплитуда не должна превышать 4 В по размаху. Конденсаторы СЕ9…СЕ12 перед усилителем U1 отделяют постоянную составляющую, а RC-элементы, состоящие из резисторов R12…R15 и емкостей С31…С34, фильтруют высокочастотные помехи.

На разъем ERR выводятся следующие данные:

CLI (CLIP_OTW) сигнализирует о перегрузке или превышении допустимой температуры;
FLT (FAULT) указывает на аварийное отключение;
выходы построены по типу OD, а входы рассчитаны на сигнал 3,3 В.

Из-за потерь мощности микросхема U1 имеет облегчающую отвод тепла термопрокладку, которая припаяна к заземляющему слою печатной платы. Радиатор SK437-50 крепился сверху с помощью винтов М3 и двусторонней термоленты. Обратите внимание на высоту элементов вокруг микросхемы U1, чтобы предотвратить короткое замыкание на радиатор.

При необходимости в его краях необходимо сделать соответствующие выборки. В случае напряженной работы или высокой температуры окружающей среды можно увеличить поток воздуха с помощью вентилятора.

Усилитель на 4 канала собран на двусторонней печатной плате. Расположение элементов показано на рисунке. Сборка типовая и описания не требует. При первом запуске устройства лучше всего использовать лабораторный блок питания с ограничением тока. Рекомендуется снизить напряжение питания до 20 В, проверяя работу каждого канала. Приятного прослушивания!