Penguat audio 40 Watt menggunakan tda2040 dan transistor pair

Penguat daya adalah bagian dari elektronika suara. Ini dirancang untuk memaksimalkan besarnya kekuatan sinyal input yang diberikan. Dalam elektronik suara, penguat operasional meningkatkan tegangan sinyal, tetapi tidak dapat menyediakan arus, yang diperlukan untuk menggerakkan beban. Dalam tutorial ini, kita akan membangun Amplifier 40W menggunakan IC Power Amplifier TDA2040 dan dua Transistor Daya dengan speaker impedansi 4 Ohm yang terhubung dengannya.

Topologi Konstruksi untuk Amplifier

Dalam sistem rantai penguat, penguat daya digunakan pada tahap terakhir atau terakhir sebelum beban. Umumnya, sistem Amplifier Suara menggunakan topologi di bawah ini yang ditunjukkan dalam diagram blok

Seperti yang Anda lihat pada diagram blok di atas, Power Amplifier adalah tahap terakhir yang langsung terhubung ke beban. Umumnya, sebelum Power Amplifier, sinyal dikoreksi menggunakan Pre Amplifier dan amplifier kontrol Tegangan. Juga, dalam beberapa kasus, di mana kontrol nada diperlukan, sirkuit kontrol nada ditambahkan sebelum Power Amplifier.

Ketahui Beban Anda

Dalam hal sistem Amplifier Audio, beban dan kapasitas penggerak beban dari amplifier merupakan aspek penting dalam konstruksi. Beban utama untuk Power Amplifier adalah Loud Speaker. Keluaran penguat daya bergantung pada impedansi beban, sehingga menghubungkan beban yang tidak tepat dapat mengganggu efisiensi penguat daya serta stabilitas.

Loud Speaker adalah beban besar yang berfungsi sebagai beban Induktif dan Resistif. Penguat daya menghasilkan keluaran AC, karena ini impedansi pengeras suara merupakan faktor penting untuk transfer daya yang tepat.

Impedansi adalah resistansi efektif dari rangkaian elektronik atau komponen untuk arus bolak-balik, yang timbul dari efek gabungan yang terkait dengan resistansi dan reaktansi ohmik.

Dalam elektronik Audio, berbagai jenis Loudspeaker tersedia dalam watt berbeda dengan impedansi berbeda. Impedansi speaker dapat dipahami dengan baik menggunakan hubungan antara aliran air di dalam Pipa. Anggap saja loudspeaker sebagai pipa air, air yang mengalir melalui pipa adalah sinyal audio bolak-balik. Nah, jika diameter pipa menjadi lebih besar maka air akan mudah mengalir melalui pipa, volume air akan semakin besar, dan jika diameternya dikurangi maka air yang mengalir melalui pipa akan semakin sedikit, sehingga volume air akan semakin besar. menurunkan. Diameter adalah efek yang diciptakan oleh resistansi dan reaktansi ohmik. Jika diameter pipa semakin besar, impedansinya akan rendah,sehingga speaker bisa mendapatkan watt lebih banyak dan amplifier memberikan skenario transfer daya lebih banyak dan jika impedansinya tinggi maka Amplifier akan memberikan daya yang lebih sedikit ke speaker.

Ada berbagai pilihan serta segmen speaker yang berbeda tersedia di pasaran, umumnya dengan 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm, dan 32 ohm, di mana speaker 4 dan 8 ohm banyak tersedia dengan harga murah. Juga, kita perlu memahami bahwa, amplifier dengan 5 Watt, 6 Watt atau 10 Watt atau bahkan lebih adalah watt RMS (Root Mean Square), yang dikirim oleh amplifier ke beban tertentu dalam operasi berkelanjutan.

Jadi, kita perlu berhati-hati dengan rating speaker, rating amplifier, efisiensi speaker, dan impedansi.

Konstruksi Amplifier 40W Sederhana

Pada tutorial kami sebelumnya, kami membuat Amplifier 10Watt menggunakan Op-amp dan transistor daya, juga membangun amplifier 25 Watt menggunakan TDA2040. Tapi untuk tutorial ini, kita akan membangun power amplifier 40W yang akan menggerakkan speaker impedansi 4 Ohm. Kita akan menggunakan TDA2040 yang sama yang digunakan pada power amplifier 25 Watt, tetapi untuk mendapatkan keluaran daya 40 Watt kita akan menggunakan transistor daya tambahan.

Pada gambar di atas, TDA2040 ditampilkan. Ini tersedia di sebagian besar toko online umum dan juga di eBay. Paket tersebut dinamakan paket ' Pentawatt ' dengan 5 pin keluaran. Diagram pinout cukup sederhana dan tersedia di lembar data,

Tab ini terhubung ke pin 3 atau –Vs (Sumber suplai negatif). Belum lagi, Heatsink yang terkoneksi dengan tab juga mendapatkan koneksi yang sama.

Jika kita mengecek datasheetnya, kita juga bisa melihat fitur-fitur dari IC power amplifier ini

Fitur IC-nya cukup bagus. Ini memberikan perlindungan sirkuit pendek ke ground. Selain itu, perlindungan termal akan memberikan fitur keselamatan ekstra karena kondisi kelebihan beban. Seperti yang bisa kita lihat, TDA2040 mampu memberikan output 25Watt ke beban 4 Ohm jika catu daya terpisah dengan output +/- 17V terhubung. Dalam kasus seperti itu, THD (Total Harmonic Distortion) akan menjadi 0,5%. Dalam konfigurasi yang sama, jika kita mendapatkan output daya 30 Watt maka THD-nya akan menjadi 10%.

Juga, ada grafik lain di lembar data yang memberikan hubungan antara tegangan Suplai dan watt keluaran.

Jika kita melihat grafik, kita dapat mencapai daya keluaran lebih dari 26Watt jika kita menggunakan catu daya terpisah dengan keluaran lebih dari 15V.

Jadi, seperti yang telah kita lihat bahwa dimungkinkan untuk mencapai output kontinu 25 Watt melalui TDA2040. Tapi kami ingin membuat power amplifier 40 Watt. Jadi, tambahan 15 watt ini, kita perlu menambahkan dua transistor daya NPN dan PNP untuk memberikan tambahan amplifikasi dan watt keluaran pada loudspeaker 4 Ohm.

Untuk mencapai penguatan daya tambahan ini, kami menggunakan transistor daya BD712 dan transistor daya BD711 pasangan yang cocok. Kedua Transistor tersedia dalam paket TO-220C.

Diagram pin out dari BD711 dan BD712 adalah

Untuk pengoperasian yang sempurna tanpa gangguan THD, kami membutuhkan catu daya 36V untuk mencapai output 40 Watt. Padahal sirkuit ini bisa dialiri daya menggunakan 15V hingga 40VDC.

Komponen yang Diperlukan

Untuk membangun sirkuit kita membutuhkan komponen berikut-

Papan Vero (bertitik atau terhubung siapa pun dapat digunakan)
Besi Solder
Kawat Solder
Alat Nipper dan Wire stripper
Kabel
Pendingin aluminium KS-58
36V Catu daya tunggal
4 Ohm 40 Watt speaker
4 buah Resistor 1.5R 1/2 Watt resistor
4 buah 100k Resistor 1/4 ^th Watt
Resistor 12k
Sebuah resistor 1R dengan power rating 2 Watt
Kapasitor 470nF
Kapasitor 100uF
TDA2040
1N4148 Diode dua buah
Kapasitor 220nF
Kapasitor 2200uF
Kapasitor 4.7uF
Pasangan transistor BD711 & BD712.

Diagram Sirkuit dan Penjelasannya

Skema penguat audio 40 watt cukup sederhana; TDA2040 memperkuat sinyal dan menyediakan watt 25Watt RMS. Penguatan daya tambahan dilakukan dengan menggunakan pasangan transistor BD711 dan BD712. Kapasitor input 470nF adalah kapasitor pemblokiran DC yang hanya memungkinkan sinyal AC lewat. Satu hal utama adalah tegangan suplai tunggal. Karena penguat diberi daya menggunakan catu daya tunggal, sinyal input perlu diangkat di atas beberapa volt sehingga penguat dapat memperkuat sinyal baik di puncak positif maupun negatif. Resistor R6, R9 dan R7, R8 memberikan tegangan bias ke transistor daya dan power amplifier. R10 dan C5 adalah rangkaian penjepit snubber atau RC untuk melindungi amplifier dari beban induktif yang besar pada Loudspeaker.

Menguji Sirkuit Amplifier 40watt

Kami menggunakan alat simulasi proteus untuk memeriksa keluaran rangkaian; kami mengukur output dalam osiloskop virtual. Anda dapat memeriksa Video demonstrasi lengkap yang diberikan di bawah ini.

Kami menyalakan sirkuit menggunakan 36VDC dan sinyal input sinusoidal disediakan. Osiloskop terhubung melintasi output terhadap beban 4 ohm pada saluran A (Kuning) dan sinyal input terhubung melintasi saluran B (Biru).

Kita dapat melihat perbedaan keluaran antara sinyal masukan dan keluaran yang diperkuat dalam video: -

Juga, kami memeriksa watt keluaran, watt Amplifier sangat tergantung pada banyak hal, seperti yang dibahas sebelumnya. Hal ini sangat tergantung pada impedansi speaker, efisiensi speaker, efisiensi Amplifier, topologi konstruksi, distorsi harmonik total, dll. Kami tidak dapat mempertimbangkan atau menghitung semua faktor yang mungkin menyebabkan ketergantungan pada watt amplifier. Rangkaian kehidupan nyata berbeda dari simulasi karena banyak faktor yang perlu dipertimbangkan saat memeriksa atau menguji keluaran.

Perhitungan Watt Penguat

Kami menggunakan rumus sederhana untuk menghitung watt penguat-

Watt Penguat = V ² / R

Kami menghubungkan multi-meter AC di output. Tegangan AC yang ditunjukkan pada multi-meter adalah tegangan AC puncak ke puncak.

Kami menyediakan sinyal sinusoidal frekuensi rendah 200Hz. Seperti pada frekuensi rendah, penguat akan memberikan lebih banyak arus ke beban dan multimeter akan dapat mendeteksi tegangan AC dengan baik.

Multimeter menunjukkan + 12.5V AC. Jadi, sesuai rumus, keluaran dari penguat daya pada beban 4 Ohm adalah

Amplifier Watt = 12,5 ² /4 Amplifier Watt = 39,06 (40W kurang-lebih)

Hal yang Perlu Diingat Saat Membangun Amplifier 40w

Saat membangun sirkuit, Power amplifier TDA2040 harus dihubungkan dengan heatsink dengan benar. Heatsink yang lebih besar memberikan hasil yang lebih baik. Selain itu, sebaiknya gunakan kapasitor tipe kotak dengan rating audio untuk hasil yang lebih baik.

Itu selalu merupakan pilihan yang baik untuk menggunakan PCB untuk aplikasi yang berhubungan dengan Audio. Cara terbaik untuk membuat PCB adalah dengan merujuk pada pedoman pabrikan IC.

Buat jejak sinyal audio sesingkat mungkin untuk mengurangi sambungan noise yang tidak diinginkan.
Transistor daya harus disambungkan dengan heat sink yang tepat. Heatsink seri KS-58 dapat digunakan.
Jangan gunakan satu heatsink besar dan perbaiki TDA2040, BD711 dan BD712. Gunakan heatsink terpisah untuk komponen terpisah jika tidak, akan ada kondisi korsleting.
Hati-hati dengan watt speaker jika tidak, speaker dapat terbakar dan juga rusak.
Jangan lepaskan rangkaian penjepit atau snubber, Ini sangat penting untuk keamanan transistor daya dan power amplifier.
Jangan menerapkan sinyal yang diperkuat besar di amplifier, THD akan meningkat.