Схема блока питания для tda7294. Микросхема усилитель TDA7294: описание, datasheet и примеры использования

29.03.2024

Автор статьи: Новик П.Е.

Введение

Конструирование усилителя всегда было задачей не простой. К счастью, в последнее время, появилось много интегрированных решений, облегчающий жизнь конструкторам-любителям. Я тоже не стал себе усложнять задачу и выбрал наиболее простой, качественный, с малым количеством деталей, не требующий настройки и стабильно работающий усилитель на микросхеме TDA7294 от SGS-THOMSON MICROELECTRONICS. В последнее время в интернете распространились претензии к этой микросхеме, которые выражались примерно в следующем: "самопроизвольно возбуждается, при неправильной разводке; горит, по любому поводу, и т.д.". Ничего подобного. Спалить её можно только неправильным включением или замыканием, а случаев возбуждения не было замечено ни разу, и не только у меня. Кроме того, у неё есть внутренняя защита от короткого замыкания в нагрузке и защита от перегрева. Также в ней реализованы функция приглушения (используется для предотвращения щелчков при включении) и функция режима ожидания (когда нет сигнала). Эта ИМС представляет собой УНЧ класса АВ. Одной из основных особенностей этой микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления. К ее достоинствам относятся большая выходная мощность (до 100 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом), возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений, высокие технические характеристики (малые искажения, низкий уровень шума, широкий диапазон рабочих частот и т.д.), минимум необходимых внешних компонентов и небольшая стоимость

Основные характеристики TDA7294:

Параметр	Условия	Минимум	Типовое	Максимум	Единицы
Напряжение питания		±10		±40	В
Диапазон воспроизводимых частот	сигнал 3db Выходная мощность 1Вт	20-20000			Гц
Долговременная выходная мощность (RMS)	коэф-т гармоник 0,5%: Uп = ± 35 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 31 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом	60 60 60	70 70 70		Вт
Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек.	коэф-т гармоник 10%: Uп = ± 38 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 33 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 29 В, Rн = 4 Ом		100 100 100		Вт
Общие гармонические искажения	Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц		0,005	0,1	%
Общие гармонические искажения	Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом: Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц		0,01		%
Температура срабатывания защиты		145			0 C
Ток в режиме покоя		20	30	60	мА
Входное сопротивление		100			кОм
Коэффициент усиления по напряжению		24	30	40	дБ
Пиковое значение выходного тока		10			А
Рабочий диапазон температур		0		70	0 C
Термосопротивление корпуса				1,5	0 C/Вт

(PDF формат).

Схем включения этой микросхемы достаточно много, рассмотрю самую простую:

Типовая схема включения:

Перечень элементов:

Позиция	Наименование	Тип	Количество
С1	0,47 мкФ	К73-17	1
С2, С4, С5, С10	22 мкФ х 50 B	К50-35	4
С3	100 пФ		1
C6, С7	220 мкФ х 50 B	К50-35	2
C8, С9	0,1 мкФ	К73-17	2
DA1	TDA7294		1
R1	680 Ом	МЛТ-0,25	1
R2…R4	22 кОм	МЛТ-0,25	3
R5	10 кОм	МЛТ-0,25	1
R6	47 кОм	МЛТ-0,25	1
R7	15 кОм	МЛТ-0,25	1

Микросхему необходимо установить на радиатор площадью >600 см 2 . Будьте внимательны, на корпусе микросхемы находится не общий, а минус питания! При установке микросхемы на радиатор лучше использовать термопасту. Желательно проложить между микросхемой и радиатором диэлектрик (слюду, например). В первый раз я не придал этому значения, подумал, а с какого такого перепугу я буду замыкать радиатор на корпус, но в процессе отладки конструкции, нечаянно упавший со стола пинцет замкнул как раз радиатор на корпус. Взрыв был классным! Микросхемы просто разнесло на куски! В общем отделался лёгким испугом и 10$ :). На плате с усилителем желательно также поставить на питание мощные электролиты 10000мк х 50в, дабы при пиках мощности провода от блока питания не давали провалы напряжения. Вообще, чем больше ёмкость конденсаторов на питании - тем лучше, как говорится "кашу маслом не испортишь". Конденсатор C3 можно убрать (или не ставить), я так и сделал. Как выяснилось, именно из-за него, при включении перед усилителем регулятора громкости (простого переменного резистора) получалась RC цепочка, которая при увеличении громкости косила высокие частоты, а вообще он нужен чтобы предотвращать возбуждение усилителя при подаче на вход ультразвука. Вместо C6, C7 я поставил на плате 10000мк х 50в, С8, С9 можно ставить любого близкого номинала - это фильтры питания, они могут стоять в блоке питания, а можно их припаять навесным монтажом, что я и сделал.

Плата:

Я лично не очень люблю использовать готовые платы, по одной простой причине - трудно найти точно такие же по размеру элементы. Но в усилителе разводка может сильно влиять на качество звука, поэтому Вам решать какую плату выбрать. Поскольку я собирал усилитель сразу на 5-6 каналов, соответственно плата сразу на 3 канала:

В векторном формате (Corel Draw 12)
Блок питания усилителя, фильтр НЧ и др.

Блок питания

Почему-то, блок питания усилителя вызывает много вопросов. На самом деле, как раз тут-то, всё достаточно просто. Трансформатор, диодный мост и конденсаторы - это основные элементы блока питания. Этого достаточно для сборки самого простого блока питания.

Для питания усилителя мощности стабилизация напряжения неважна, а важны ёмкости конденсаторов по питанию, чем больше - тем лучше. Важна также толщина проводов от блока питания до усилителя.

Мой блок питания реализован по следующеё схеме:

Питание +-15В предназначено для питания операционных усилителей в предварительных каскадах усилителя. Можно обойтись без дополнительных обмоток и диодных мостов, запитав модуль стабилизации от 40В, но стабилизатору придётся гасить очень большой перепад напряжения, что приведёт к значительному нагреву микросхем стабилизаторов. Микросхемы стабилизаторов 7805/7905 - импортные аналоги наших КРЕН.

Возможны вариации блоков А1 и А2:

Блок A1 - фильтр для подавления помех питания.

Блок А2 - блок стабилизированных напряжений +-15В. Первый альтернативный вариант - простой в реализации, для питания слаботочных источников, второй - качественный стабилизатор, но требует точного подбора комплектующих (резисторов), иначе получите перекос плеч "+" и "-", что даст потом перекос нуля на операционных усилителях.

Трансформатор

Трансформатор блока питания для стерео усилителя на 100Ват должен быть примерно 200Ват. Поскольку я делал усилитель на 5 каналов, мне понадобился трансформатор помощнее. Но мне не надо было выкачивать все 100Ват, да и все каналы не могут одновременно отбирать мощность. Мне попался на рынке трансформатор TESLA (ниже на фото) ват эдак на 250 - 4 обмотки проводом 1,5мм по 17В и 4 обмотки по 6,3В. Соединив их последовательно я получил нужные напряжения, правда пришлось немного отмотать две обмотки на 17В, дабы получить суммарное напряжение двух обмоток ~27-30В, поскольку обмотки были сверху - труда особого это не составило.

Отличная вещь - тороидальный трансформатор, такие используются для питания галогенок в светильниках, на рынках и магазинах их полно. Если конструктивно два таких трансформатора положить один на другой - излучение будет взаимно компенсироваться, что уменьшит наводки на элементы усилителя. Беда в том, что они имеют одну обмотку на 12В. У нас на радиорынке можно сделать такой трансформатор на заказ, но стоит это удовольствие будет прилично. В принципе, можно купить 2 трансформатора на 100-150Ват и перемотать вторичные обмотки, количество витков вторичной обмотки надо будет увеличить примерно в 2-2,4 раза.

Диоды / диодные мосты

Можно купить импортные диодные сборки с током 8-12А, это значительно упрощает конструкцию. Я использовал импульсные диоды КД 213, причём делал отдельно по мосту на каждое плечо, чтобы дать запас по току для диодов. При включении происходит заряд мощных конденсаторов, бросок тока при этом весьма существенен, при напряжении 40 В и емкости 10000 мкФ ток зарядки такого конденсатора составляет ~10 А, соответственно по двум плечам 20А. При этом трансформатор и выпрямительные диоды кратковременно работают в режиме короткого замыкания. Пробой диодов по току даст неприятные последствия. Диоды были установлены на радиаторы, но я не обнаружил нагрева самих диодов - радиаторы были холодные. Для устранения помех по питанию, рекомендуют параллельно каждому диоду в мосте, устанавливать конденсатор ~0,33мкф тип К73-17. Я правда, делать этого не стал. В цепи +-15В можно применить мосты типа КЦ405, на ток 1-2А.

Конструкция

Готовая конструкция.

Самое занудное занятие - корпус. В качестве корпуса я взял старый слим корпус от персонального компьютера. Пришлось его немного укоротить по глубине, хотя это было непросто. Считаю, что корпус получился удачным - блок питания находится в отдельном отсеке и можно ещё 3 канала усиления засунуть в корпус свободно.

После полевых испытаний, выяснилось, что нелишне поставить вентиляторы на обдув радиаторов, несмотря на то, что радиаторы имеют весьма внушительные размеры. Пришлось надырявить корпус снизу и сверху, для хорошей вентиляции. Вентиляторы подключены через 100Ом подстроечный резистор 1Вт на самые малые обороты (см. след рисунок).

Блок усилителя

Микросхемы стоят на слюде и термопасте, винты тоже надо изолировать. Радиаторы и плата прикручены к корпусу через диэлектрические стойки.

Входные цепи

Очень хотелось этого не делать, только в надежде, что это всё временно....

После навешивания этих кишек, в колонках появился небольшой гул, видимо с "землёй" чё то стало не так. Мечтаю о том дне, когда я выкину это всё из усилителя и буду использовать его только как усилитель мощности.

Плата сумматора, фильтра НЧ, фазовращателя

Блок регуляции

Результат

Сзади получилось красивей, хоть ты его разверни попой вперёд... :)

Стоимость конструкции.

TDA 7294	$25,00
конденсаторы (мощные элетролиты)	$15,00
конденсаторы (остальные)	$15,00
разъемы	$8,00
кнопка включения	$1,00
диоды	$0,50
трансформатор	$10,50
радиаторы с кулерами	$40,00
резисторы	$3,00
переменные резисторы + ручки	$10,00
галетник	$5,00
корпус	$5,00
операционные усилители	$4,00
стабилизаторы напряжения	$2,00
Всего	$144,00

Да, недешево что-то получилось. Скорее всего чего-то не учёл, просто покупалось, как всегда, всего гораздо больше, ведь пришлось ещё экспериментировать, да и сжёг я 2 микросхемы и взорвал один мощный электролит (всего этого я не учитывал). Это расчёт усилителя на 5 каналов. Как видно очень недёшево получились радиаторы, я использовал недорогие, но массивные кулера для процессоров, на то время (полтора года назад) они были очень хороши для охлаждения процессоров. Если учесть, что ресивер начального уровня можно купить за 240$, то можно и задуматься - а надо ли Вам это:), правда там стоит усилитель более низкого качества. Усилители такого класса стоят порядка 500$.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
DA1	Аудио усилитель	TDA7294	1		В блокнот
C1	Конденсатор	0.47 мкФ	1	К73-17	В блокнот
С2, С4, С5, С10		22 мкФ х 50 B	4	К50-35	В блокнот
С3	Конденсатор	100 пФ	1		В блокнот
C6, С7	Электролитический конденсатор	220 мкФ х 50 B	2	К50-35	В блокнот
C8, С9	Конденсатор	0.1 мкФ	2	К73-17	В блокнот
R1	Резистор	680 Ом	1	МЛТ-0.25	В блокнот
R2-R4	Резистор	22 кОм	3	МЛТ-0.25	В блокнот
R5	Резистор

TDA7294 (SGS-THOMSON MICROELECTRONICS) – по сути это готовый Hi-Fi УНЧ класса АВ c полевыми транзисторами во входном и выходном каскадах. Чувствительность усилителя по входу - 700mV. Схема простейшая, но тем не менее обладает высокими техническими характеристиками (смотри таблицу ниже).

А это типовая схема включения микросхемы TDA7294 и перечень дополнительных элементов:

На некоторых форумах попадаются не лестные отзывы о TDA7294, мол микросхема возбуждается, или сгорает вообще. Не обращайте внимания на такие высказывания, если все собрано правильно, схема отлично работает, никаких возбуждений, а сгореть она может по одной причине, собиралась схема кривыми руками, не туда питание подали, или коротнули что то нечаянно. При правильном монтаже сжечь микруху сложновато, она имеет внутреннюю защиту от КЗ в нагрузке, температурная защита срабатывает при достижении микросхемой 145 градусов, наличие функции приглушения предотвращает щелчки при включении питания усилителя, есть режим ожидания когда сигнал отсутствует.

Для изготовления печатной платы используется односторонний стеклотекстолит. Ниже на рисунке изображен вид со стороны элементов и подписаны их номиналы:

Обратите внимание, Конденсаторы фильтра С6, С7, С8, С9 в этом варианте устанавливаются в блоке питания, а не на основной плате усилителя.
Вообще конечно многие радиолюбители сочиняют печатную плату в зависимости от габаритов имеющихся элементов, в основном применяемые электролитические конденсаторы при одинаковой емкости могут значительно отличаться друг от друга размерами. Ниже приведем еще один вариант печатки на два канала, может кому и пригодится.

Блок питания для усилителя на TDA7294.

Как вы уже понимаете, питание усилителя осуществляется от двухполярного источника. Прежде чем начинать конструировать БП, нужно решить, на какую нагрузку будет работать усилитель, т.е. 4 или 8 Ом. Для нагрузки 8 Ом будет оптимальным напряжение +-35 вольт, для 4 Ом +-27 вольт. Значит трансформатор в первом случае должен иметь две обмотки по 25 вольт переменки, во втором - две по 20. Примерно прикинуть значение переменки и того, что получится после выпрямительного моста с фильтрующими емкостями можно по формуле: Uа = 1,41xUд, где Ua - амплитудное значение, Uд - действующее. Например из переменки 20 вольт после выпрямителя получим: 20*1,41=28,2 вольта.

По мощности трансформатора: для питания двух каналов усилителя был перемотан ТС-250 от старого телевизора, диаметр провода вторичной обмотки рассчитывался на ток 5 ампер.

О расчете трансформаторов читайте статью:

Схему блока питания смотрите на следующем рисунке:

Дополнительное напряжение +-15 вольт рассчитано для питания цепей предварительного усиления и может быть изменено в зависимости от ваших нужд.

В качестве выпрямительных мостов удобно применить диодные сборки, рассчитанные на ток порядка 20 ампер, потому как при включении питания усилителя начинают заряжаться конденсаторы большой емкости, и бросок тока при этом довольно значительный.

Не забудьте микросхемы установить на радиаторы не менее 600 см2. И имейте ввиду, что корпус этой микрухи - это не общий провод, а минус источника питания, поэтому, используйте пасту КПТ и слюду для ее изоляции от радиатора. Некоторые для охлаждения используют радиаторы от компьютерных процессоров с установкой на него дополнительного вентилятора (смотри рис. ниже)

Легкая повторяемость усилителя обуславливается не слишком дорогой микросхемой TDA7294, небольшим количеством дополнительных элементов и простотой схемы. Если все сделано аккуратно и правильно, то и настраивать особо нечего, усилитель работает и слух радует.

Довесок к статье:

Скачать печатную плату усилителя на TDA7294 в формате LAY вы можете по прямой ссылке с нашего сайта. Размер файла - 26 Кб.

Блок питания

Как ни странно, но у многих проблемы начинаются уже здесь. Две самых распространенных ошибки:
- Однополярное питание
- Ориентирование на напряжение вторичной обмотки трансформатора (действующее значение).

Трансформатор - должен иметь ДВЕ ВТОРИЧНЫЕ ОБМОТКИ . Либо одна вторичная обмотка с отводом от средней точки (встречается очень редко). Итак, если у вас трансформатор с двумя вторичными обмотками, то их необходимо соединить как показано на схеме. Т.е. начало одной обмотки с концом другой (начало обмотки обозначается черной точкой, на схеме это показано). Перепутаете, ничего не будет работать. Когда соединили обе обмотки, проверяем напряжение в точках 1 и 2. Если там напряжение, равное сумме напряжений обеих обмоток, то вы соединили все правильно. Точка соединения двух обмоток и будет "общим" (земля, корпус, GND, называйте как хотите). Это первая распространенная ошибка, как мы видим: обмоток должно быть две, а не одна.
Теперь вторая ошибка: В даташите (тех. описание микросхемы) на микросхему TDA7294 указано: для нагрузки 4Ома рекомендуется питание +/-27. Ошибка в том, что люди часто берут трансформатор с двумя обмотками 27В, ЭТОГО ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ!!! Когда вы покупаете трансформатор, на нем пишут действующее значение , и вольтметр вам тоже показывает действующее значение. После того, как напряжение выпрямляется, им заряжаются конденсаторы. А заряжаются они уже до амплитудного значения которое в 1.41 (корень из 2ух) раза больше действующего значения. Стало быть, чтобы на микросхеме было напряжение 27В, то обмотки трансформатора должны быть на 20В (27 / 1,41 = 19,14 Т.к. на такое напряжение трансформаторы не делают, то возьмем ближайшее: 20В). Суть думаю ясна.
Теперь о мощности: для того, чтобы TDA выдала свои 70Вт, ей необходим трансформатор мощностью минимум 106Вт (КПД у микросхемы 66%), желательно больше. Например для стерео усилителя на TDA7294 очень хорошо подойдет трансформатор мощностью 250Вт

Выпрямительный мостик - Тут как правило вопросов не возникает, но все же. Я лично предпочитаю ставить выпрямительные мосты, т.к. не надо возиться с 4мя диодами, так удобнее. Мостик должен обладать следующими характеристиками: обратное напряжение 100В, прямой ток 20А. Ставим такой мостик и не паримся, что в один "прекрасный" день он сгорит. Такого мостика хватает на две микросхемы и емкость конденсаторов в БП 60"000мкФ (когда конденсаторы заряжаются, через мостик проходит очень высокий ток)

Конденсаторы - Как видно, в схеме БП используется 2 типа конденсаторов: полярные (электролитические) и неполярные (пленочные). Неполярные (С2, С3) необходимы для подавления ВЧ помех. По емкости ставьте что будет: от 0,33мкФ до 4мкФ. Желательно ставить наши К73-17, довольно неплохие конденсаторы. Полярные (С4-С7) необходимы для подавления пульсации напряжения, да и к тому же отдают свою энергию при пиках нагрузки усилителя (когда трансформатор не может обеспечить требуемый ток). По емкости до сих пор люди спорят, сколько все таки нужно. Я на опыте понял, что на одну микросхему, достаточно 10000 мкФ в плечо. Напряжение конденсаторов: выбирайте сами, в зависимости от питания. Если у вас трансформатор на 20В, то выпрямленное напряжение будет 28,2В (20 х 1,41 = 28,2), конденсаторы можно поставить на 35В. С неполярными то же самое. Вроде бы ничего не упустил...
В итоге у нас получился БП содержащий 3 клеммы: "+" , "-" и "общий" С БП закончили, переходим к микросхеме.

Напряжение питания

Есть такие экстремалы, запитывают TDA7294 от 45В, потом удивляются: а че горит? Горит потому, что микросхема работает на пределе. Сейчас тут мне скажут: "У меня +/-50В и все работает, не гони!!!", ответ прост: "Вруби на максимальную громкость и засеки время секундомером"

Если у вас нагрузка 4 Ома, то оптимальное питание будет +/- 27В (обмотки трансформатора на 20В)
Если у вас нагрузка 8 Ом, то оптимальное питание будет +/- 35В (обмотки трансформатора на 25В)
С таким напряжением питания микросхема будет работать долго и без глюков (у меня выдерживала КЗ выхода в течение минуты, и ничего не сгорело, как обстоят дела с этим у товарищей экстремалов я не знаю, они молчат)
И еще: если вы все таки решили сделать напряжение питания больше нормы, то не забывайте: от искажений вы все равно никуда не денетесь Больше 70Вт (напряжение питания +/-27В) с микросхемы выжимать бесполезно, т.к. слушать этот скрежет невозможно!!!

Вот график зависимости искажений (THD) от выходной мощности (Pout):

Как мы видим, при выходной мощности 70Вт искажения у нас в районе 0,3-0,8% - это вполне приемлемо и на слух не заметно. При мощности 85Вт искажения уже 10%, это уже хрип и скрежет, в общем слушать звук при таких искажениях невозможно. Отсюда получается, что увеличивая напряжение питания, вы увеличиваете выходную мощность микросхемы, а толку то? Все равно после 70Вт слушать не возможно!!! Так что примите к сведению, плюсов тут никаких нет.

Схемы включения - оригинальная (обычная)

C1 - Лучше ставить пленочный конденсатор К73-17, емкость от 0,33мкФ и выше (чем больше емкость, тем меньше ослабляется низкая частота т.е. всеми любимые басы).
С2 - Лучше ставить 220мкФ 50В - опять таки, басы станут лучше
С3, С4 - 22мкФ 50В - определяют время включения микросхемы (чем больше емкость, тем дольше длительность включения)
С5 - вот он, конденсатор ПОС (как его подключать я написал в пункте 2.1 (в самом конце). Его тоже лучше взять 220мкФ 50В (отгадайте с 3ех раз...басы будут лучше)
С7, С9 - Пленочные, номинал любой: 0,33мкФ и выше на напряжение 50В и выше
С6, С8 - Можно не ставить, у нас в БП уже стоят конденсаторы

R2, R3 - Определяют коэффициент усиления. По умолчанию он равен 32 (R3 / R2), лучше не менять
R4, R5 - По сути та же функция, что и у C3, С4

На схеме есть непонятные клеммы VM и VSTBY - их необходимо подключить к ПЛЮСУ питания, иначе ничего работать не будет.

Схемы включения - мостовая

Схема тоже взята из даташита:

По сути эта схема представляет из себя 2 простых усилителя, с той лишь разницей, что колонка (нагрузка) включена между выходами усилителя. Есть еще пара нюансов, о них чуть позже. Такая схема может использоваться когда у вас нагрузка 8Ом (Оптимальное питание микросхем +/-25В) или 16Ом (Оптимальное питание +/-33В). Для нагрузки 4Ома делать мостовую схему бессмысленно, микросхемы не выдержат ток - результат думаю известен.
Как я сказал выше, мостовая схема собирается из 2ух обычных усилителей. При этом, вход второго усилителя подключается к земле. Еще прошу обратить внимание на резистор который подключен между 14й "ногой" первой микросхемы (на схеме: вверху) и 2ой "ногой" второй микросхемы (на схеме: внизу). Это резистор обратной связи, если его не подключить, усилитель работать не будет.
Еще здесь изменены цепи Mute (10я "нога") и Stand-By (9я "нога"). Это не принципиально, делайте так, как вам нравится. Главное чтобы на лапах Mute и St-By было напряжение больше 5В, тогда микросхема будет работать.

Пара слов о функциях Mute и Stand-By

Mute - По своей сути, эта функция микросхемы позволяет отключить вход. Когда на выводе Mute (10я лапа микросхемы) напряжение от 0В до 2,3В производится ослабление входного сигнала на 80дБ. При напряжении на 10й лапе более 3,5В ослабления не происходит
- Stand-By - Перевод усилителя в дежурный режим. Эта функция отключает питание выходных каскадов микросхемы. При напряжении на 9-ом выводе микросхемы более 3ех вольт, выходные каскады работают в своем нормальном режиме.

Реализовать управление этими функциями можно двумя способами:

В чем разница? По сути своей ни в чем, делайте так, как вам удобно. Я лично выбрал первый вариант (раздельное управление)
Выводы обоих схем должны быть подключены либо к "+" питания (в этом случае микросхема включена, звук есть), либо к "общему" (микросхема выключена, звука нет).

Печатная плата

Вот печатная плата для TDA7294 формате Sprint-Layout: скачать .

Плата нарисована со стороны дорожек, т.е. при печати надо зеркалить (для лазерно-утюжного метода изготовления печатных плат)
Печатную плату я делал универсальную, на ней можно собрать как простую схему, так и мостовую. Для просмотра необходима программа Sprint Layout .
Пробежимся по плате и разберем что к чему относится:

Основная плата (в самом верху) - содержит 4 простых схемы с возможностью объединения их в мостовые. Т.е. на этой плате можно собрать либо 4 канала, либо 2 мостовых канала, либо 2 простых канала и один мостовой. Универсал одним словом.
Обратите внимание на резистор 22к обведенный красным квадратом, его необходимо впаивать если вы планируете делать мостовую схемы, так же необходимо впаять входной конденсатор как показано на разводке (крестик и стрелочка). Радиатор можно купить в магазине Чип и Дип, продается там такой 10х30см, плата делалась как раз под него.
Плата Mute/St-By - Так уж получилось что для этих функций я сделал отдельную плату. Все подключать по схеме. Mute (St-By) Switch - это переключатель (тумблер), на разводке показано какие контакты замыкать чтобы микросхема работала.

Сигнальные провода от платы Mute/St-By на основной плате подключать так:

Провода питания (+V и GND) подключать в блок питания.
Конденсаторы можно поставить 22мкФ 50В (не 5 штук в ряд, а одну штуку. Количество конденсаторов зависит от количества микросхем, управляемых этой платой)
Платы БП. Тут все просто, впаиваем мостик, электролитические конденсаторы, подключаем провода, НЕ ПУТАЕМ ПОЛЯРНОСТЬ!!!

Надеюсь сборка не вызовет затруднений. Печатная плата проверена, все работает. При правильной сборке усилитель запускается сразу.

Усилитель не заработал с первого раза
Ну что же, бывает. Отключаем усилитель от сети и начинаем искать ошибку в монтаже, как правило в 80% случаев ошибка в неправильном монтаже. Если ничего не найдено, то снова включаем усилитель в сеть, берем вольтметр и проверяем напряжения:
- Начнем с напряжения питания: на 7ой и 13ой лапе должен быть "+" питания; На 8ой и 15ой лапах должен быть "-" питания. Напряжения должны быть одинаковой величины (По крайне мере разброс должен быть не больше 0,5В).
- На 9ой и 10ой лапах должно быть напряжение больше 5В. Если напряжение меньше, значит вы ошиблись в плате Mute/St-By (перепутали полярность, тумблер не так поставили)
- При замкнутом на землю входе, на выходе усилителя должно быть 0В. Если там напряжение больше 1В, то тут уже что-то с микросхемой (возможно брак или левая микросхема)
Если все пункты в порядке, то микросхема обязана работать. Проверьте уровень громкости источника звука. Я когда только собрал этот усилитель, включаю его в сеть...звука нет...через 2 секунды все заиграло, знаете почему? Момент включения усилителя пришелся на паузу между треками, вот так вот бывает.

(С) Михаил aka ~D"Evil~ Санкт-Петербург, 2006г.

Обновлено: 27.04.2016

Отличный усилитель для дома можно собрать на микросхеме TDA7294. Если вы не сильны в электронике, то такой усилитель идеальный вариант, он не требует тонкой настройки и отладки как транзисторный усилитель и прост в построении в отличие от лампового усилителя.

Микросхема TDA7294 выпускается вот уже на протяжении 20 лет и до сих пор не потеряла своей актуальности, и по прежнему востребована в кругу радиолюбителей. Для начинающего радиолюбителя, эта статья станет хорошим подспорьем для знакомства с интегральными усилителями звуковой частоты.

В этой статье я постараюсь подробно расписать устройство усилителя на TDA7294. Основной акцент сделаю на стерео усилителе, собранном по обычной схеме (1 микросхема на канал) и вкратце расскажу про мостовую схему (2 микросхемы на канал).

Микросхема TDA7294 и ее особенности

TDA7294 – детище компании SGS-THOMSON Microelectronics, эта микросхема представляет собой усилитель низкой частоты AB класса, и построена на полевых транзисторах.

Из достоинств TDA7294 можно отметить следующее:

выходная мощность, при искажениях 0,3–0,8 %:
- 70 Вт для нагрузки сопротивлением 4 Ом, обычная схема;
- 120 Вт для нагрузки сопротивлением 8 Ом, мостовая схема;
функция приглушения (Mute) и функция режима ожидания (Stand-By);
низкий уровень шумов, малые искажения, диапазон частот 20–20000 Гц, широкий диапазон рабочих напряжений - ±10–40 В.

Технические характеристики

Технические характеристики микросхемы TDA7294
Параметр	Условия	Минимум	Типовое	Максимум	Единицы
Напряжение питания		±10		±40	В
Диапазон воспроизводимых частот	Cигнал 3 db Выходная мощность 1Вт	20-20000			Гц
Долговременная выходная мощность (RMS)	коэф-т гармоник 0,5%: Uп = ±35 В, Rн = 8 Ом Uп = ±31 В, Rн = 6 Ом Uп = ±27 В, Rн = 4 Ом	60 60 60	70 70 70		Вт
Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек.	коэф-т гармоник 10%: Uп = ±38 В, Rн = 8 Ом Uп = ±33 В, Rн = 6 Ом Uп = ±29 В, Rн = 4 Ом		100 100 100		Вт
Общие гармонические искажения	Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1–50Вт; 20–20000Гц		0,005	0,1	%
Общие гармонические искажения	Uп = ±27 В, Rн = 4 Ом: Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1–50Вт; 20–20000Гц		0,01	0,1	%
Температура срабатывания защиты		145			°C
Ток в режиме покоя		20	30	60	мА
Входное сопротивление		100			кОм
Коэффициент усиления по напряжению		24	30	40	дБ
Пиковое значение выходного тока		10			А
Рабочий диапазон температур		0		70	°C
Термосопротивление корпуса				1,5	°C/Вт

Назначение выводов

Назначение выводов микросхемы TDA7294
Вывод микросхемы	Обозначение	Назначение	Подключение
1	Stby-GND	«Сигнальная земля»	«Общий»
2	In-	Инвертирующий вход	Обратная связь
3	In+	Неинвертирующий вход	Вход аудиосигнала через разделительный конденсатор
4	In+Mute	«Сигнальная земля»	«Общий»
5	N.C.	Не используется	–
6	Bootstrap	«Вольтодобавка»	Конденсатор
7	+Vs	Питание входного каскада (+)
8	-Vs	Питания входного каскада (-)
9	Stby	Режим ожидания	Блок управления
10	Mute	Режим приглушения	Блок управления
11	N.C.	Не используется	–
12	N.C.	Не используется	–
13	+PwVs	Питания выходного каскада (+)	Плюсовая клемма (+) блока питания
14	Out	Выход	Выход аудиосигнала
15	-PwVs	Питания выходного каскада (-)	Минусовая клемма (-) блока питания

Обратите внимание. Корпус микросхемы связан с минусом питания (выводы 8 и 15). Не забывайте про изоляцию радиатора от корпуса усилителя или изоляцию микросхемы от радиатора, установив ее через термопрокладку.

Также хочу заметить, что в моей схеме (как и в даташите) нет разделения входных и выходных «земель». Поэтому в описании и на схеме определения «общий», «земля», «корпус», GND следует воспринимать как понятия одного толка.

Отличие в корпусах

Микросхема TDA7294 выпускается двух видов – V (вертикальный) и HS (горизонтальный). TDA7294V, имея классическое вертикальное исполнение корпуса, первой сошла с конвейера и до настоящего времени является наиболее распространённой и доступной.

Комплекс защит

Микросхема TDA7294 имеет ряд защит:

защита от перепадов напряжения питания;
защита выходного каскада от короткого замыкания или перегрузки;
тепловая защита. При нагреве микросхемы до 145 °С включается режим приглушения (Mute), а при 150 °С включается режим ожидания (Stand-By);
защита выводов микросхемы от электростатических разрядов.

Усилитель мощности на TDA7294

Минимум деталей в обвязке, простая печатная плата, терпение и заведомо годные детали позволят вам без труда собрать недорогой УМЗЧ на TDA7294 с чистым звучанием и хорошей мощностью для домашнего использования.

Вы можете подключить данный усилитель непосредственно к линейному выходу звуковой карты компьютера, т.к. номинальное входное напряжение усилителя 700 мВ. А уровень номинального напряжения линейного выхода звуковой карты регламентируется в пределах 0,7–2 В.

Структурная схема усилителя

На схеме представлен вариант стерео усилителя. Структура усилителя по мостовой схеме аналогична – также две платы с TDA7294.

А0 . Блок питания
А1 . Блок управления режимами Mute и Stand-By
A2 . УМЗЧ (левый канал)
A3 . УМЗЧ (правый канал)

Обратите внимание на подключение блоков. Неправильная разводка проводов внутри усилителя может вызвать дополнительные помехи. Чтобы максимально минимизировать шумы следуйте нескольким правилам:

Питание к каждой плате усилителя нужно подводить отдельным жгутом.
Провода питания должны быть свиты в косичку (жгут). Это позволит компенсировать магнитные поля, создаваемые протекающим по проводникам током. Берем три провода («+», «-», «Общий») и плетем из них косичку с легким натягом.
Избегайте «земляных петель». Это такая ситуация когда общий проводник, соединяя блоки, образует замкнутый контур (петлю). Подключение общего провода должно идти последовательно от входных разъемов к регулятору громкости, от него к плате УМЗЧ и дальше на выходные разъемы. Желательно использовать изолированные от корпуса разъемы. А для входных цепей также экранированные провода в изоляции.

Перечень деталей для БП TDA7294:

Приобретая трансформатор, обратите внимание, что на нем пишут действующее значение напряжения – U Д, и, замерив вольтметром вы также увидите действующее значение. На выходе после выпрямительного мостика конденсаторы заряжаются до амплитудного напряжения – U А. Амплитудное и действующее напряжения связаны следующей зависимостью:

U А = 1,41 × U Д

Согласно характеристикам TDA7294 для нагрузки сопротивлением 4 Ом оптимальное напряжение питания ±27 вольт (U А). Выходная мощность при таком напряжении будет 70 Вт. Это оптимальная мощность для TDA7294 – уровень искажений составит 0,3–0,8 %. Увеличивать питание для повышения мощности нет смысла т.к. уровень искажений растет лавинообразно (см. график).

Вычисляем необходимое напряжение каждой вторичной обмотки трансформатора:

U Д = 27 ÷ 1,41 ≈ 19 В

У меня трансформатор с двумя вторичными обмотками, с напряжением на каждой обмотке 20 вольт. Поэтому на схеме я обозначил клеммы питания как ± 28 В.

Для получения 70 Вт на канал, учитывая КПД микросхемы 66 %, считаем мощность трансформатора:

P = 70 ÷ 0,66 ≈ 106 ВА

Соответственно для двух TDA7294 это 212 ВА. Ближайший стандартный трансформатор, с запасом, будет на 250 ВА.

Здесь уместно заявить, что мощность трансформатора посчитана для чистого синусоидального сигнала, для реального музыкального звука возможны поправки. Так, Игорь Рогов утверждает , что для усилителя мощностью 50 Вт, достаточно будет трансформатора на 60 ВА.

Высоковольтная часть БП (до трансформатора) собирается на печатной плате 35×20 мм, можно и навесным монтажом:

Низковольтная часть (А0 по структурной схеме) собрана на печатной плате 115×45 мм:

Все платы усилителя доступны в одном .

Данный блок питания для TDA7294 рассчитан на две микросхемы. Для большего количества микросхем придется заменить диодный мост и увеличить емкость конденсаторов, что повлечет за собой изменение габаритов платы.

Блок управления режимами Mute и Stand-By

Микросхема TDA7294 обладает режимом ожидания (Stand-By) и режимом приглушения (Mute). Управление этими функциями происходит через выводы 9 и 10 соответственно. Режимы будут включены пока на этих выводах напряжение отсутствует или оно меньше +1,5 В. Чтобы «разбудить» микросхему достаточно подать на выводы 9 и 10 напряжение больше +3,5 В.

Для одновременного управления всеми платами УМЗЧ (особенно актуально для мостовых схем) и экономии радиодеталей есть резон собрать отдельный блок управления (А1 по структурной схеме):

Список деталей для блока управления:

Диод (VD1) . 1N4001 или аналогичный.
Конденсаторы (C1, C2) . Полярные электролитические, отечественные K50-35 или импортные, 47 мкФ 25 В.
Резисторы (R1–R4) . Обычные маломощные.

Печатная плата блока имеет размеры 35×32 мм:

Задача блока управления обеспечить бесшумное включение и отключение усилителя за счет режимов Stand-By и Mute.

Принцип работы следующий. При включении усилителя, вместе с конденсаторами блока питания, заряжается и конденсатор C2 блока управления. Как только он зарядится, режим Stand-By отключится. Чуть дольше заряжается конденсатор C1, поэтому режим Mute отключится во вторую очередь.

При отключении усилителя от сети первым разряжается конденсатор C1 через диод VD1 и включает режим Mute. Затем разряжается конденсатор C2 и устанавливает режим Stand-By. Микросхема замолкает, когда конденсаторы блока питания имеют заряд порядка 12 вольт, поэтому никаких щелчков и прочих звуков не слышно.

Усилитель на TDA7294 по обычной схеме

Схема включения микросхемы неинвертирующая, концепция соответствует оригинальной из даташита, только изменены номиналы компонентов для улучшения звуковых характеристик.

Список деталей:

Конденсаторы:
- C1 . Пленочный, 0,33–1 мкФ.
- С2, С3 . Электролитические, 100–470 мкФ 50 В.
- С4, С5 . Пленочные, 0,68 мкФ 63 В.
- С6, С7 . Электролитические, 1000 мкФ 50 В.
Резисторы:
- R1 . Переменный сдвоенный с линейной характеристикой.
- R2–R4 . Обычные маломощные.

Резистор R1 сдвоенный т.к. усилитель стерео. Сопротивление не более 50 кОм с линейной, а не логарифмической характеристикой для плавной регулировки громкости.

Цепь R2C1 представляет собой фильтр верхних частот (ФВЧ), подавляет частоты ниже 7 Гц, не пропуская их на вход усилителя. Резисторы R2 и R4 должны быть равны для обеспечения устойчивой работы усилителя.

Резисторы R3 и R4 организуют цепь отрицательной обратной связи (ООС) и задают коэффициент усиления:

Ку = R4 ÷ R3 = 22 ÷ 0,68 ≈ 32 дБ

Согласно даташиту коэффициент усиления должен лежать в пределах 24–40 дБ. Если меньше, то микросхема будет самовозбуждаться, если больше – вырастут искажения.

Конденсатор C2 участвует в цепи ООС, лучше взять с большей емкостью, чтобы снизить его влияние на низкие частоты. Конденсатор C3 обеспечивает увеличение напряжения питания выходных каскадов микросхемы – «вольтодобавка». Конденсаторы C4, C5 устраняют наводки вносимые проводами, а C6, C7 дополняют емкость фильтра блока питания. Все конденсаторы усилителя, кроме C1, должны быть с запасом по напряжению, поэтому берем на 50 В.

Печатная плата усилителя односторонняя, довольно компактная – 55×70 мм. При ее разработке стояла цель развести «землю» звездой, обеспечить универсальность и при этом сохранить минимальные габариты. Думаю это одна из самых маленьких плат для TDA7294. Данная плата рассчитана под установку одной микросхемы. Для стерео варианта, соответственно, понадобится две платы. Их можно установить рядом или одну над другой как у меня. Подробнее про универсальность расскажу чуть позже.

Радиатор, как видите, указан на одной плате, а вторая, аналогичная, крепится к нему сверху. Фотографии будут чуть дальше.

Усилитель на TDA7294 по мостовой схеме

Мостовая схема это сопряжение двух обычных усилителей с некоторыми поправками. Такое схемотехническое решение рассчитано для подключения акустики сопротивлением не 4, а 8 Ом! Акустика подключается между выходами усилителей.

Отличий от обычной схемы всего два:

входной конденсатор C1 второго усилителя подключается к «земле»;
добавлен резистор обратной связи (R5).

Печатная плата также представляет собой комбинацию из усилителей по обычной схеме. Размер платы – 110×70 мм.

Универсальная плата для TDA7294

Как вы уже заметили, вышеупомянутые платы по сути одинаковые. Следующий вариант печатной платы полностью подтверждает универсальность. На этой плате можно собрать стерео усилитель 2×70 Вт (обычная схема) или моно усилитель 1×120 Вт (мостовая). Размер платы – 110×70 мм.

Обратите внимание. Для использования этой платы в мостовом варианте, необходимо установить резистор R5, а перемычку S1 установить в горизонтальном положении. На рисунке эти элементы изображены пунктиром.

Для обычной схемы резистор R5 не нужен, а перемычку необходимо установить в вертикальном положении.

Сборка и наладка

Сборка усилителя не вызовет особых трудностей. Как таковой наладки усилитель не требует и заработает сразу при условии, что все собрано правильно и микросхема не бракованная.

Перед первым включением :

Убедитесь в правильном монтаже радиодеталей.
Проверьте правильность подключения проводов питания, не забывайте, что на моей плате усилителя «земля» находится не по центру между плюсом и минусом, а с краю.
Убедитесь, что микросхемы изолированы от радиатора, если нет, то проверьте отсутствие контакта радиатора с «землей».
Подавайте питание по очереди на каждый усилитель, так есть шанс не сжечь сразу все TDA7294.

Первое включение :

Нагрузку (акустику) не подключаем.
Входы усилителей замыкаем на «землю» (замкнуть X1 с X2 на плате усилителя).
Подаем питание. Если с предохранителями в БП все нормально и ничего не задымилось, то запуск удался.
Мультиметром проверяем отсутствие постоянного и переменного напряжения на выходе усилителя. Допускается незначительное постоянное напряжение, не более ±0,05 вольта.
Отключаем питание и проверяем на нагрев корпус микросхемы. Будьте внимательны, конденсаторы в БП долго разряжаются.
Через переменный резистор (R1 по схеме) подаем звуковой сигнал. Включаем усилитель. Звук должен появиться с небольшой задержкой, а при выключении сразу пропадать, это характеризует работу блока управления (A1).

Заключение

Надеюсь, данная статья поможет вам собрать качественный усилитель на TDA7294. Напоследок представляю несколько фотографий в процессе сборки, не обращайте внимания на качество исполнения платы, старый текстолит неравномерно протравился. По результатам сборки были сделаны некоторые правки, поэтому платы в файле.lay немного отличаются от плат на фотографиях.