Amplificateur audio simple 2x32 watts avec tda2050

Si vous envisagez de construire un circuit amplificateur de puissance simple, bon marché et modérément élevé capable de fournir une puissance RMS de crête jusqu'à 50 watts dans un haut-parleur, vous êtes au bon endroit. Dans cet article, nous allons utiliser le CI TDA2050 le plus populaire pour concevoir, démontrer, construire et tester le CI afin de répondre aux exigences ci-dessus. Alors sans plus tarder, commençons.

Vérifiez également nos autres circuits d'amplification audio où nous avons construit un circuit d'amplification audio de 25 w, 40 w, 100 w en utilisant des amplificateurs opérationnels, des MOSFET et des circuits intégrés tels que IC TDA2030, TDA2040.

Avant de commencer

Avant de commencer à construire cet amplificateur audio de 32 + 32 watts, vous devez savoir quelle puissance votre amplificateur peut fournir. En outre, vous devez tenir compte de l'impédance de charge du haut-parleur, du woofer ou de tout ce que vous construisez votre amplificateur. Pour plus d'informations, pensez à lire la fiche technique.

En parcourant la fiche technique, j'ai constaté que le TDA2050 peut produire 28 Watts dans des haut-parleurs 4Ω avec une distorsion de 0,5% sur une alimentation 22V. Et je vais alimenter un woofer de 20 watts avec une impédance de 4 Ω, ce qui fait du TDA2050 IC un choix parfait.

Choisir le transformateur

Le circuit d'échantillonnage sur la fiche technique du TDA2050 indique que le circuit intégré peut être alimenté à partir d'une alimentation simple ou séparée. Et dans ce projet, une alimentation à double polarité sera utilisée pour alimenter le circuit.

Le but ici est de trouver le bon transformateur, qui peut fournir une tension et un courant suffisants pour piloter correctement l'amplificateur.

Si nous considérons un transformateur 12-0-12, il produira 12-0-12V AC si la tension d'alimentation d'entrée est de 230V. Mais comme l'entrée secteur CA dérive toujours, la sortie dérivera également. Compte tenu de ce fait, nous pouvons maintenant calculer la tension d'alimentation de l'amplificateur.

Le transformateur nous donne une tension alternative et si nous la convertissons en tension continue, nous obtiendrons-

VsupplyDC = 12 * (1,41) = 16,97 VDC

Avec cela, il peut être clairement indiqué que le transformateur peut fournir 16,97VDC lorsque l'entrée est 230V AC

Maintenant, si nous considérons une dérive de tension de 15%, nous pouvons voir que la tension maximale devient-

VmaxDC = (16,97 +2,4) = 18,97 V

Ce qui est bien dans la plage de tension d'alimentation maximale du circuit intégré TDA2050.

Exigence d'alimentation pour le circuit d'amplificateur TDA2050

Déterminons maintenant la quantité d'énergie consommée par l'amplificateur.

Si l'on considère la puissance nominale de mon woofer, elle est de 20 watts, donc un amplificateur stéréo consommera 20 + 20 = 40 watts.

De plus, nous devons tenir compte des pertes de puissance et du courant de repos de l'amplificateur. En général, je ne calcule pas tous ces paramètres car pour moi cela prend du temps. Donc, en règle générale, je trouve la puissance totale consommée et la multiplie par un facteur de 1,3 pour connaître la puissance de sortie.

Pmax = (2x18,97) * 1,3 = 49,32 watts

Donc, pour alimenter le circuit amplificateur, je vais utiliser un transformateur 12 - 0 - 12, avec 6 ampères, c'est un peu exagéré. Mais pour le moment, je n'ai pas d'autre transformateur avec moi donc je vais m'en servir.

Exigences thermiques

Maintenant, la puissance requise pour cet amplificateur audio Hifi est supprimée. Tournons-nous vers la découverte des exigences thermiques.

Pour cette construction, j'ai choisi un radiateur en aluminium de type extrusion. L'aluminium est une substance bien connue pour le dissipateur de chaleur car il est relativement peu coûteux et présente de bonnes performances thermiques.

Pour vérifier que la température de jonction maximale du CI TDA2050 ne dépasse pas la température de jonction maximale, nous pouvons utiliser les équations thermiques populaires, que vous pouvez trouver dans ce lien Wikipedia.

Nous utilisons le principe général selon lequel la chute de température ΔT à travers une résistance thermique absolue donnée R _Ø avec un flux de chaleur Q donné à travers elle est.

Δ T = Q * R _Ø

Ici, Q est le flux de chaleur à travers le dissipateur thermique qui peut être écrit comme

Q = Δ T / R _Ø

Ici, ΔT est la chute de température maximale de la jonction à la température ambiante

R _Ø est la résistance thermique absolue.

Q est la puissance dissipée par l'appareil ou le flux de chaleur.

Maintenant, pour les besoins du calcul, la formule peut être simplifiée et réorganisée en

T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS) = Q _max * (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Réorganiser la formule

Q _max = (T _Jmax - (T _amb + Δ T _HS)) / (R _{Ø JC} + R _{Ø B} + R _{Ø HA})

Ici, T _Jmax est la température de jonction maximale de l'appareil

T _amb est la température de l'air ambiant

T _Hs est la température à laquelle le radiateur est fixé

R _ØJC est la résistance thermique absolue de l'appareil de la jonction au boîtier

R _ØB est la valeur typique d'un coussin de transfert de chaleur en élastomère pour un boîtier TO-220

R _ØHA une valeur typique pour un dissipateur thermique pour un boîtier TO-220

Mettons maintenant les valeurs réelles de la fiche technique du TDA2050 IC

T _Jmax = 150 ° C (typique pour un appareil en silicone)

T _amb = 29 ° C (température ambiante)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (pour un boîtier TO-220 typique)

R _ØB = 0,1 ° C / W (valeur typique pour un tampon de transfert de chaleur en élastomère pour un boîtier TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (une valeur typique pour un dissipateur thermique pour un boîtier TO-220)

Ainsi, le résultat final devient

Q = (150 - 29) / (1,5 + 0,1 + 4) = 17,14 W

Cela signifie que nous devons dissiper 17,17 watts ou plus pour éviter que l'appareil ne surchauffe et ne soit endommagé.

Calcul des valeurs des composants pour le circuit d'amplificateur TDA2050

Réglage du gain

La configuration du gain de l'amplificateur est l'étape la plus importante de la construction, car un réglage de gain faible peut ne pas fournir suffisamment de puissance. Et un réglage de gain élevé déformera certainement le signal de sortie amplifié du circuit. Avec mon expérience, je peux dire qu'un réglage de gain de 30 à 35 dB est bon pour lire de l'audio avec un smartphone ou un kit audio USB.

L'exemple de circuit dans la fiche technique recommande un réglage de gain de 32 dB et je vais le laisser tel quel.

Le gain de l'ampli-op peut être calculé par la formule suivante

AV = 1+ (R6 / R7) AV = 1+ (22000/680) = 32,3 dB

Ce qui fonctionne très bien pour cet amplificateur

Remarque: pour la configuration des amplificateurs, des résistances de gain de 1% ou 0,5% doivent être utilisées, sinon les canaux stéréo produiront des sorties différentes

Configuration du filtre d'entrée pour l'amplificateur

Le condensateur C1 agit comme un condensateur de blocage DC réduit ainsi le bruit.

Le condensateur C1 et la résistance R7 créent un filtre passe-haut RC, qui détermine l'extrémité inférieure de la bande passante.

La fréquence de coupure de l'amplificateur peut être trouvée en utilisant la formule ci-dessous.

FC = 1 / (2πRC)

Où R et C sont les valeurs des composants.

Pour trouver les valeurs du C, nous devons réorganiser l'équation en:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5 Hz) = 4,7 uF

Remarque: il est recommandé d'utiliser des condensateurs à huile à film métallique pour obtenir les meilleures performances audio.

Configuration de la bande passante dans la boucle de rétroaction

Le condensateur dans la boucle de rétroaction aide à créer un filtre passe-bas, ce qui contribue à améliorer la réponse des graves de l'amplificateur. Plus la valeur du C15 est petite, plus les basses seront douces. Et une valeur plus élevée pour C15 vous donnera une basse plus percutante.

Réglage du filtre de sortie

Un filtre de sortie ou communément appelé réseau Zobel empêche les oscillations générées par la bobine et les fils du haut-parleur. Il rejette également les interférences radio qui sont captées par le long fil du haut-parleur à l'amplificateur; cela les empêche également d'entrer dans la boucle de rétroaction.

La fréquence de coupure du réseau Zobel peut être calculée par la formule simple suivante

La fiche technique donne des valeurs pour R et C, qui est R6 = 2,2R et C15 = 0,1uF Si nous mettons les valeurs dans la formule et calculons, nous obtiendrons une fréquence de coupure de

Fc = 1 / (2π x 2,2 x (1 x 10 ^ -7)) = 723 kHz

723 kHz est au-dessus de la plage d'audition humaine de 20 kHz, donc cela n'affectera pas la réponse en fréquence de sortie et cela empêchera également le bruit et les oscillations câblés.

L'alimentation

Une alimentation à double polarité avec des condensateurs de découplage appropriés est nécessaire pour alimenter l'amplificateur, et le schéma est illustré ci-dessous.

Composants requis

• TDA2050 IC - 2
• Pot variable 100k - 1
• Borne à vis 5mmx2 - 2
• Borne à vis 5mmx3 - 1
• Condensateur 0,1µF - 6
• Résistance 22k Ohms - 4
• Résistance 2,2 Ohm - 2
• Résistance 1k Ohm - 2
• Condensateur 47µF - 2
• Condensateur 220µF - 2
• Condensateur 2,2µF - 2
• Prise casque 3,5 mm - 1
• Planche plaquée 50x 50mm - 1
• Dissipateur de chaleur - 1
• Diode 6Amp - 4
• Condensateur 2200µF - 2

Le schéma

Le schéma du circuit de l'amplificateur TDA2050 est donné ci-dessous:

Construction de circuits

Pour la démonstration de cet amplificateur de puissance de 32 watts, le circuit est construit sur un PCB fait à la main à l'aide des fichiers de conception schématique et PCB. Veuillez noter que si nous connectons une grosse charge à la sortie de l'amplificateur, une énorme quantité de courant circulera à travers les traces du PCB, et il y a un risque que les traces brûlent. Ainsi, pour empêcher les traces de PCB de brûler, j'ai inclus des cavaliers qui aident à augmenter le flux de courant.

Test du circuit de l'amplificateur TDA2050

Pour tester le circuit, l'appareil suivant a été utilisé.

1. Un transformateur qui a un 13-0-13 Tap
2. Un haut-parleur 4Ω 20W comme charge
3. Multimètre Meco 108B + TRMS comme capteur de température
4. Et mon téléphone Samsung comme source audio

Comme vous pouvez le voir ci-dessus, j'ai monté le capteur de température du multimètre directement sur le dissipateur thermique du circuit intégré pour mesurer la température du circuit intégré pendant le temps du test.

En outre, vous pouvez voir que la température ambiante était de 31 ° C pendant le temps des tests. À ce moment, l'amplificateur était éteint et le multimètre indiquait simplement la température ambiante. Au moment des tests, j'ai ajouté du sel dans le cône du woofer pour vous montrer les basses, cela produisant dans ce circuit les basses seront basses car je n'ai pas utilisé de circuit de contrôle de tonalité pour amplifier les basses. Je vais le faire dans le prochain article.

Vous pouvez voir sur l'image ci-dessus, les résultats étaient plus ou moins bons et la température du CI n'a pas dépassé 50 ° C pendant les tests.

Amélioration supplémentaire

Le circuit peut être encore modifié afin d'améliorer ses performances comme nous pouvons ajouter un filtre supplémentaire afin de rejeter les bruits haute fréquence. La taille du dissipateur de chaleur doit être plus grande pour atteindre une condition de pleine charge de 32 W. Mais c'est un sujet pour un autre projet qui arrive bientôt d'ailleurs.

J'espère que vous avez aimé cet article et en avez appris quelque chose de nouveau. Si vous avez le moindre doute, vous pouvez demander dans les commentaires ci-dessous ou utiliser nos forums pour une discussion détaillée.

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