在 TDA2030 芯片上实现汽车 ULF 的可能性。方案、说明

TDA2030 芯片上汽车 ULF 的可能性。无线电电子电气工程百科全书

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意法半导体的TDA2030A低频放大器芯片在无线电爱好者中当之无愧。它具有高电气特性和低成本，这使得以最低成本组装功率高达 18 W 的高质量 ULF 成为可能。然而，并不是每个人都知道它的“隐藏优势”：事实证明，这款 IC 上还可以组装许多其他有用的设备。

TDA2030A 芯片是一款 18W Hi-Fi AB 类功率放大器或高达 35W 的 VLF 驱动器（带有强大的外部晶体管）。它提供大输出电流、低谐波和互调失真、放大信号的宽带宽、极低水平的固有噪声、内置输出短路保护、自动功率耗散限制系统，可保持工作点IC输出晶体管在安全区域。内置热保护确保当晶体加热到 145°C 以上时 IC 关闭。该微电路采用五瓦封装，有 5 个引脚。首先，让我们简要考虑一下IC标准使用的几种方案-低音放大器。典型的 TDA2030A 开关电路如图 1 所示。一。

在 TDA2030 芯片上实现汽车 ULF 的可能性。 TDA2030A 典型接线图

微电路按照同相放大器的方案连接。增益由构成 OOS 电路的电阻器 R2 和 R3 的电阻比决定。它由公式 Gv=1+R3/R2 计算得出，并且可以通过选择其中一个电阻器的电阻轻松更改。这通常通过电阻器 R2 完成。从公式可以看出，这个电阻的阻值减小会导致ULF的增益（灵敏度）增加。电容器C2的电容是根据其电容Xc=1/2≤fC在最低工作频率下至少比R2小5倍这一事实来选择的。在这种情况下，频率为 40 Hz Xs₂=1/6,28*40*47*10^-6=85 欧姆。输入电阻由电阻器 R1 决定。作为 VD1、VD2，您可以使用电流 I 的任何硅二极管_OL0,5 ... 1 A 和 U_OBR 超过 100 V，例如 KD209、KD226、1N4007。在使用单极电源的情况下开启IC的电路如图2所示。 XNUMX.

TDA2030 芯片上的汽车 ULF 可能性

分压器 R1R2 和电阻器 R3 形成偏置电路，以在 IC 输出（引脚 4）处获得等于电源电压一半的电压。这对于对称放大输入信号的两个半波是必要的。该电路在 Vs=+36 V 时的参数对应于图 1 所示电路的参数。 18，当由 ±3 V 电源供电时。使用微电路作为具有强大外部晶体管的 ULF 驱动器的示例如图 XNUMX 所示。 XNUMX.

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在 Vs = ± 18 V 时，负载为 4 欧姆，放大器产生 35 瓦的功率。电阻器 R3 和 R4 包含在 IC 电源电路中，其两端的电压降分别为晶体管 VT1 和 VT2 开路。在输出功率（输入电压）低的情况下，IC消耗的电流很小，电阻R3和R4两端的压降不足以打开晶体管VT1和VT2。微电路的内部晶体管工作。随着输入电压的增加，IC 消耗的输出功率和电流也会增加。当它达到 0,3 ... 0,4 A 的值时，电阻 R3 和 R4 上的电压降将为 0,45 ... 0,6 V。晶体管 VT1 和 VT2 将开始打开，同时它们将并联到内部晶体管集成电路。供给负载的电流会增加，输出功率也会相应增加。作为VT1和VT2，可以使用任意一对合适功率的互补晶体管，例如，KT818、KT819。用于接通 IC 的桥电路如图 4 所示。四。

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来自 IC DA1 输出的信号通过分压器 R6R8 馈送到反相输入 DA2，这确保了微电路的反相操作。在这种情况下，负载上的电压增加，结果，输出功率增加。 Vs=±16 V，负载为 4 欧姆时，输出功率达到 32 瓦。对于二、三波段超低频的爱好者来说，这款 IC 是一个理想的选择，因为它可以直接在其上组装有源低通和高通滤波器。三频段 ULF 的方案如图 5 所示。 XNUMX.

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低频通道（LF）是根据具有强大输出晶体管的方案制作的。在IC DA1的输入端，包含一个低通滤波器R3C4、R4C5，低通滤波器R3C4的第一环节包含在放大电路中。这样的电路设计允许简单的方法（不增加链路的数量）来获得足够高的滤波器频率响应斜率。放大器的中频 (MF) 和高频 (HF) 通道分别根据 IC DA2 和 DA3 上的典型电路组装。在中频通道的输入端，包括高通滤波器 C12R13、C13R14 和低通滤波器 R11C14、R12C15，它们共同提供 300 ... 5000 Hz 的带宽。 RF 通道滤波器组装在元件 C20R19、C21R20 上。低通滤波器或高通滤波器各环节的截止频率可以通过公式fCP\u160d 2030 / RC计算，其中频率f以赫兹表示，R-以千欧为单位，C-以微法为单位。给出的示例并未穷尽使用 IMC TDA3,4A 作为低音放大器的可能性。因此，例如，您可以使用单极电源代替微电路的双极电源（图 1）。为此，应将电源的负端接地，并在同相（引脚 2）输入端施加偏置，如图 1 所示。 3（元素 R2-R4 和 CXNUMX）。最后，在引脚 XNUMX 和负载之间的 IC 输出端，需要打开电解电容，并从电路中排除 -Vs 电路沿线的隔直电容。

考虑该芯片的其他可能用途。 TDA2030A IC无非是一款输出级强大、性能非常好的运算放大器。在此基础上，设计并测试了其非标包含的几种方案。有些电路在面包板上进行了“现场”测试，有些在电子工作台程序中进行了模拟。

强大的信号中继器

TDA2030 芯片上的汽车 ULF 可能性

设备输出端的信号图。 6重复输入的形状和幅度，但功率更大，即该电路可以在低电阻负载上运行。中继器可用于例如放大电源、增加低频发生器的输出功率（以便直接测试扬声器头或声学系统）。中继器的工作频带从直流到 0,5 ... 1 MHz 是线性的，这对于低频发生器来说绰绰有余。

升压电源

TDA2030 芯片上的汽车 ULF 可能性

内置微电路作为信号中继器，输出电压（4脚）等于输入（1脚），输出电流可达3,5A。得益于内置保护，电路不怕短路负载中的电路。输出电压的稳定性由参考电压的稳定性决定，即齐纳二极管 VD1 图。图 7 和整体稳定器 DA1 图。 8. 当然，根据图 7 所示的图表。 8和图。 20、您可以为不同的电压组装稳压器，您只需要考虑到微电路消耗的总（总）功率不应超过12瓦。比如你需要搭建一个3V，XNUMXA电流的稳压器。有一个现成的电源（变压器，整流器，滤波电容）产生U_SP= 22 V 在所需的负载电流。然后在微电路 U 上发生电压降_集成电路=U_SP -U_出口 = 22 V -12 V = 10V，在负载电流为 3 A 时，耗散功率将达到值 P_PAC=U_集成电路*I_Н \u10d 3V * 30A \u2030d XNUMX W，超过了 TDAXNUMXA 的最大允许值。

IC 上允许的最大电压降 可以使用以下公式计算：

U_集成电路= P._RAS.MAX/我_Н

在我们的示例中_集成电路\u20d 3 W / 6,6 A \uXNUMXd XNUMX V，因此整流器的最大电压应为U_SP=U_出口+U_集成电路 \u12d 6,6V + 18,6 V \uXNUMXd XNUMX V。在变压器中，必须减少次级绕组的匝数。

镇流电阻电阻 电路中的R1如图所示。 7 可使用以下公式计算：

R1 = ( U_SP -U_CT）/我_CT,

你在哪里_CT 而我_CT - 分别为稳压二极管的稳压电压和电流。

稳定电流限值可在参考书中找到；实际上，对于低功率齐纳二极管，它选择在 7 ... 15 mA（通常为 10 mA）范围内。如果上式中的电流以毫安表示，则电阻值将以千欧为单位。

简易实验室电源

电源电路如图所示。 9. 通过使用电位器 R1 改变 IC 输入端的电压，获得连续可调的输出电压。

微电路给出的最大电流，取决于输出电压，并受 IC 上相同的最大功耗限制。

可以使用以下公式计算：

I_最大限度 = P._RAS.MAX/U_集成电路

例如，如果输出电压为 U_出口\u6d XNUMX V，微电路U上出现电压降_集成电路=U_SP -U_出口\u36d 6 V - 30 V \uXNUMXd XNUMX V，因此，最大电流为 I_最大限度 = 20 W / 30 V = 0,66 A. 在 U_出口 = 30 V，最大电流可以达到 3,5 A，因为 IC 上的电压降可以忽略不计 (6 V)。

稳定的实验室电源

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电源电路如图所示。 10. 稳定参考电压源——DA1 芯片——由组装在 VD15 齐纳二极管和 R1 电阻上的 1 V 参量稳压器供电。如果 IC DA1 直接由 +36 V 电源供电，它可能会发生故障（IC 7805 的最大输入电压为 35 V）。 DA2 IC按照同相放大电路连接，其增益定义为1+R4/R2，等于6。因此，用R3电位器调节时输出电压可以从几乎为零的值开始至 5 V * 6 = 30 V。至于最大输出电流，对于该电路，对于简单的实验室电源（图 9），以上所有内容都是正确的。如果预期较低的稳压输出电压（例如 U 时为 0 至 20 V_SP= 24 V)，元件 VD1、C1 可以从电路中排除，并且可以安装跳线代替 R1。如有必要，可通过选择电阻器 R2 或 R4 的阻值来改变最大输出电压。

可调电流源

TDA2030 芯片上的汽车 ULF 可能性

稳压器的电路如图所示。 11、在IC DA2（引脚2）的反相输入端，由于通过负载电阻存在OOS，电压U保持不变_BX. 在这个电压的影响下，电流 I 流过负载_Н =U_BX /R4。从公式可以看出，负载电流不依赖于负载电阻（当然，由于IC的最终电源电压，有一定的限制）。因此，改变 U_BX 使用电位器 R5 从零到 1 V，电阻 R4=10 Ohm 的固定值，您可以在 0...0,5 A 范围内调节通过负载的电流。该设备可用于为电池和原电池充电。充电电流在整个充电周期内是稳定的，不取决于电池的放电程度或市电的不稳定性。

使用电位器 R1 设置的最大充电电流可以通过增加或减少电阻器 R4 的电阻来改变。例如，在 R4=20 Ohm 时，它的值为 250 mA，在 R4=2 Ohm 时，它达到 2,5 A（参见上面的公式）。对于该电路，对最大输出电流的限制是有效的，对于稳压器电路也是如此。强大的电流稳定器的另一个应用是使用电压表在线性刻度上测量低电阻。实际上，如果您设置电流值，例如 1 A，然后通过将电阻为 3 欧姆的电阻器连接到电路，根据欧姆定律，我们得到它两端的电压降 U = l * R = l A * 3 ohms = 3 V，通过连接电阻为 7,5 ohms 的电阻，我们得到 7,5 V 的压降。当然，在此电流下只能测量强大的低电阻电阻（3 V 每 1 A 为 3 W, 7,5 V * 1 A \u7,5d XNUMX W) ，但是，您可以减小测量电流并使用具有较低测量限值的电压表。

强大的方波发生器

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一个强大的矩形脉冲发生器的方案如图 12 所示。 13（双极电源）和图。 12（单电源）。例如，这些电路可用于防盗报警装置。微电路作为施密特触发器包含在内，整个电路是一个经典的弛张 RC 振荡器。考虑如图所示电路的操作。 XNUMX. 假设在上电瞬间，IC 的输出信号达到正饱和电平（U_出口 = +U_SP）。电容器 C1 通过电阻器 R3 开始充电，时间常数为 Cl R3。当C1上的电压达到正电源电压的一半时（+U_SP/2)、IC DA1切换到负饱和状态(U_出口 =-U_SP）。电容器 C1 将开始通过电阻器 R3 以相同的时间常数 Cl R3 放电至电压 (-U_SP / 2) 当 IC 切换回正饱和时。该循环将以 2,2C1R3 的周期重复，与电源电压无关。

脉冲重复率 可以使用以下公式计算：

f=2,2/3*RXNUMXCl。

如果电阻以千欧为单位，电容以微法拉为单位，则我们得到以千赫为单位的频率。

强大的低频正弦波发生器

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一个强大的正弦振荡低频发生器的电路如图所示。 14. 发电机根据维恩桥方案组装，由元件 DA1 和 C1、R2、C2、R4 组成，在 POS 电路中提供必要的相移。在相同的 Cl、C2 和 R2、R4 值下，IC 的电压增益必须完全等于 3。在较低的 Ku 值下，振荡被阻尼，在较高的值下，输出信号的失真急剧增加。电压增益由灯 ELI、EL2 和电阻器 R3、R3 的灯丝电阻决定，等于 Ky = RXNUMX / Rl + R_EL1,2. 灯 ELI、EL2 在 OOS 电路中用作具有可变电阻的元件。随着输出电压的增加，灯丝的电阻因发热而增加，从而导致增益DA1下降。因此，发生器的输出信号幅度稳定，正弦波形的失真最小化。使用调谐电阻器 R1 在输出信号的最大可能幅度处实现最小失真。为了消除负载对输出信号频率和幅度的影响，在发生器输出端加入了 R5C3 电路。

产生的振荡频率 可以通过以下公式确定：

f=1/2piRC。例如，可以在维修和测试扬声器头或声学系统时使用该发生器。

总之，应该注意的是，微电路必须安装在冷却表面积至少为 200 cm 的散热器上². 在为低频放大器布线印刷电路板时，必须确保输入信号的“接地”总线以及电源和输出信号从不同的侧面连接（这些端子的导体不应该是彼此的延续，而是以“星”的形式连接在一起）”）。这对于最大限度地减少交流嗡嗡声并消除放大器在输出功率接近最大值时可能发生的自激是必要的。

根据“Radioamator”杂志的资料

出版：cxem.net

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