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无线电电子与电气工程百科全书 带电源的汽车 UMZCH。 无线电电子电气工程百科全书
车载网络的电压限制了汽车UMZCH的功率，可以通过使用开关电源电压转换器来克服这种情况。 文章介绍了基于KR1114EU4芯片的强大的两通道UMZCH的设计，该UMZCH内置强大的转换器。 目前，汽车音响设备市场上有许多不同型号的汽车收音机。 现代的录音机通常有一个四声道放大器，制造商宣称的输出功率在几十瓦。 但前面板上标明的输出功率（例如4x40、4x50 W）是否符合普遍接受的参数？ 更常见的是，指示其峰值输出功率（通常，电源电压为 14,4 V，负载为 4 欧姆）。 实际上，汽车收音机的额定输出功率通常不超过每通道 10 ... 12 W [1]。 为了真正提高功率，UMZCH 用于桥接。 为了获得更强大的负载，汽车收音机还配有功率放大器。 由于几乎所有汽车扬声器系统和大多数广泛使用的扬声器的电阻均为4欧姆，车辆车载网络的电压不足，因此UMZCH必须使用辅助电源。 这里描述的汽车两通道功率放大器与开关电源相结合，该设备的特点是电路设计简单，并且可由无线电业余爱好者制造。 非线性失真系数为 0,5% 的 UMZCH 在“立体声”模式下的额定输出功率约为 2x70 W（2x4 欧姆），在“单声道”模式下约为 150 W（8 欧姆）。 它几乎不需要任何调整。 放大器。 放大器由两块芯片DA1、DA2组成。 TDA7294集成电路是一款高性能功率放大器，且价格相对便宜。 TDA7294 的末级和预端子级基于场效应晶体管构建，具有输出过热和短路保护功能。 当晶体温度达到 145°C 时，保护单元将微电路切换到“静音”模式，而当达到 150°C 时，则切换到“待机”模式。 由于电源电压范围较宽，TDA7294芯片可以与电阻大于8欧姆的负载配合使用，而输出功率不会有明显损失。 当使用连接在桥式电路中的两个微电路时，电阻的上限升至16欧姆。 通过电源电压的优化选择，其在低阻负载（4欧姆及以下）下的最大输出功率仅受末级最大允许电流（等于10A）的限制，并达到100W。 该微电路的谐波失真系数为 0,5%，可为负载提供高达 70 瓦的功率。 有关微电路的更多详细信息可以从[2]或ST微电子公司的网站上获得。 UMZCH 不带电源的示意图如图 1 所示。 一。
在所提出的方案中，不使用“待机”和“静音”功能，因为放大器在电源中打开。 电阻器 R1、R4 设置 UMZCH 的输入阻抗。 元件对 R1、C1 和 R4、C4 在两个通道的输入端形成高通滤波器，从下方限制放大器的带宽。 类似地，OOS链中的元素R2、C2和R5、C5定义了带宽的下限。 电阻比 R3/R2、R6/R5 设置 UMZCH 增益。 对于元件 R2、R3、R5、R6 的指定额定值，电压增益为 30 dB。 SA1 开关选择 UMZCH“立体声/单声道”操作模式。 在“立体声”模式下，DA1和DA2微电路作为两个独立的同相放大器工作；在“单声道”模式下，DA2放大器从增益为Kj = R6 / R5 + 1的同相放大器变成具有单位增益的反相放大器。 图中的位置 SA1 对应于“立体声”模式。 当在桥接模式下使用 UMZCH 时，输出“+”AC 连接到输出 DA1，输出“-”连接到输出 DA2。 放大器电源转换器 （图 2）主要基于 KR1114EU4 芯片构建 - 一种从德州仪器 (TI) 进口的 TL494CN 类似芯片。
微电路的详细描述参见文献[3]，其框图如图 3 所示。 7294、包括脉宽调制器（PWM）及其控制电路。 微电路提供了充足的机会来控制输出脉冲的持续时间。 由于TDAXNUMX微电路有自己的保护节点，因此无需在电源本身中使用它们。
KR1114EU4微电路既可以工作在推挽式转换器中，也可以工作在单周期转换器中； 操作模式由 OTS 输入（引脚 13）设置。 在此电源中，引脚 13 连接到 +5 V 参考电压源，转换器以推挽模式运行。 脉冲的占空比可以在很宽的范围内变化。 由于输出电流的限值很高（高达16 mA），微电路的输出可以通过电阻R17、R1直接连接到转换器的大功率双极晶体管VT2和VT200的基极。 由于转换器芯片具有用于输出晶体管（引脚8-11）的集电极和发射极输出，因此可以根据晶体管VT1和VT2的结构按照共发射极或共集电极电路将它们导通。 在所描述的具有npn结构的晶体管的块中，使用第二个选项。 当使用场效应晶体管（n 沟道 FET）作为按键时，请去掉电阻器 R18 和 R19。 KR1114EU4芯片有自己的锯齿脉冲发生器。 R8、C8为定时元件，其产生频率可由公式f=1/(R8C8)确定。 当以推挽模式工作时，微电路振荡器的频率必须是转换器输出频率的两倍。 对于图中所示的定时电路的值，发生器频率约为160 kHz，输出脉冲频率约为80 kHz。 转换器在宽电源电压范围内的稳定性由内置参考电压源（引脚 14）+5 V 提供。R9C7 电路提供单元输出脉冲宽度和负载功率的平滑增加电源打开后。 二极管VD1防止电源电压极性接反时机组发生故障； 在这种情况下，只有保险丝 FU1 会熔断。 由于反馈，电源在负载上具有稳定的电压。 它是通过整流器每个臂上的电阻器 R10 - R15 实现的。 这些电阻形成两个分压器，电源输出的部分电压通过这两个分压器进入误差放大器（引脚 1、15）。 作为比较电源的输出电压的电压标准，使用参考电压源(ION)。 DA1 内部误差放大器的输出通过二极管连接在一起。 引脚 3 用于限制放大器增益的本地反馈。 在此块中，引脚 3 用于驱动转换器，放大器用作比较器。 来自脉冲变压器T1的电压经二极管VD2-VD5整流并经电容器C11-C14平滑。 为了降低 UMZCH DA1 和 DA2 微电路的功耗并提高放大器的最大输出功率，您需要根据负载电阻正确选择转换器的输出电压。 该 UMZCH 设计为在“立体声”模式下与 4 欧姆的负载结合使用，在桥接模式下与 8 欧姆的负载结合使用。 对于给定的负载电阻，制造商推荐的电源电压DA1、DA2值为±25。 ..27 V，脉冲转换器是针对该电压而设计的。 在如图所示的一个中。 2 电源电路需要足够大功率的开关才能开启。 通常这种包含方法是不方便的或不可接受的。 上图。 图4为变流器启动自动控制装置框图。 它确保当向电阻器 R20 施加超过 1 V 的恒定电压或向电容器 C15 施加有效电压值至少为 0,6 V 的音频信号时，UMZCH 开启。
如果汽车收音机具有用于控制外部设备（例如电动可伸缩天线）的输出，则可以使用第一个选项。 如果车内安装了低音炮，另一种选择也适用。 然后将电容器 C15 连接到 UMZCH 汽车收音机的输出之一，现在当汽车收音机的输出功率大于 0,15 ... 0,2 W 时，放大器将自动打开，小于时关闭。 同时将两个输入连接到无线电是不可接受的，因为这可能会禁用它。 电容C16同时平滑交流电压纹波，并在输入信号消失后延迟关闭放大器（延迟约30秒）。 二极管VD7、VD8防止开关电路对SHI调制器工作的影响。 他们还设置了 VT3 集电极的电压阈值，高于该阈值，DA3 输出的脉冲持续时间将开始逐渐减少，当达到 4 ... 4,5 V 时，电源将关闭。 如果此放大器仅用于低音炮，则需要一个节点，其示意图如图 5 所示。 80、这是一个二阶低通滤波器，截止频率为2Hz； 它在进入 UMZCH 之前打开。 图中的括号内表示第二通道运算放大器的结论。 电源电路中安装有集成稳压器DA3、DAXNUMX。 如果放大器计划仅在桥接模式下使用，则可以使用单个运算放大器而不是双运算放大器。
细节和设计。 除放大器开关 SA1、保险丝 FU1 以及输入和输出连接器（图中未显示）外，放大器和电源的所有部件均安装在一面由 2 mm 厚的玻璃纤维制成的印刷电路板上，并在一侧贴有箔片。 电路板的图纸及其上元件的位置如图 6 所示。 XNUMX.
VD1可以使用KD2997、KD2999系列任意字母索引的二极管。 二极管KD2997B（VD2 - VD5）可以用KD2997A、KD2999A、KD2999B替换。 可以使用其他晶体管代替 KT898A（VT1、VT2）：带有任何字母索引的 KT890、KT896A、KT896B、KT898B、KP958A - KP958V、KP954A - KP954V。 可以使用进口场效应管IRFZ48、IRFZ44、IRF540、IRF640、IRF530、BUZ11A、BUZ22或其类似产品，去掉电阻R18、R19即可。 大功率电源晶体管VT1、VT2和放大器微电路DA1、DA2安装在单独的散热器上。 允许在没有绝缘的情况下将微电路安装在一个散热器上，但同时将其与放大器外壳隔离，因为微电路的金属基板相对于公共电线具有-Upit的电压。 在没有绝缘的情况下将晶体管安装在一个散热器上是不可接受的。 云母可用作绝缘材料。 当在散热器上安装功率元件时，最好使用导热膏KPT-8，这将极大地促进这些元件的热运行。 二极管VD1-VD5垂直于电路板安装。 脉冲变压器T1的磁路由三个尺寸为K40x25x11的环由M2000NM1铁氧体粘合在一起组成。 绕组 I、II 使用一束 4 根电线 PEV-2 1,2 mm 绕 10 匝。 绕组 III、IV 使用一束四根 PEV-2 0,8 mm 电线缠绕 5 匝。 绕组 I、II 和 III、IV 必须对称。 缠绕之前，必须用针锉将胶环的锋利边缘修圆。 绕组之间敷设三层或四层氟塑料带绝缘。 变压器安装在印刷电路板的中心，使用顶部压有中心孔的矩形或圆形板以及带螺母的MXNUMX或Mb螺钉。 在变换器启动控制电路中，VD1～VD3选用任何小功率硅二极管即可，KT3102A（VT1）则用本系列任意字母索引的晶体管或KT315代替。 在低通滤波器中（见图5），允许安装OU KR574UD2、KR140UD20、KR544UD4。 您可以使用任何集成的 2 V 正负电压稳定器来代替稳定器 DA3、DA15。 我们必须尽量将功放的电源线尽量靠近汽车电池（在保险丝盒上），以排除其他电流消费者的影响。 由于放大器吸收的峰值电流可达 15 A，因此在电源电路中应使用大规格电线 (3...5 mm2)。 如果板载网络中存在对高频电压纹波至关重要的器件，则需要增加电容 C9，如果这样不能带来预期的效果，则在板载网络中打开一个高频滤波器。转换器的电源电路。 设立。 有了可维修的元件，放大器立即开始工作。 只需要配置电源即可。 因此，建议分两个阶段进行安装和配置，如下所示。 印刷电路板上仅安装电源元件（放大器部件未焊接）。 接下来，焊接 R14 电阻器，并在公共线和电源正输出之间连接一个等效负载 - 电阻为 6 ... 7 欧姆、功率至少为 100 瓦的线电阻器。 打开电源后，测量该电阻两端的电压，应在 26 ... 28 V 范围内。 此外，负载电阻增加至50欧姆。 通过旋转调谐电阻R13的引擎，可以实现与100瓦负载相同的电源输出电压。 然后焊入R14，焊出R12。 设置第二个稳定电路类似。 调整结束后，焊接电阻R12。 然后，安装 UM34 部件，并检查组装设备的可操作性，以检查音频发生器的等效负载。 自动开启放大器的装置（见图4）不需要配置，但如果转换器即使在没有输入信号的情况下也能启动，则将电阻R21减小到VT1上的电压集电极电压范围为 6 ... 6,5 V。 作者：A.Kolganov，卡卢加
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