Amplifier audio 2x32 watt sederhana dengan tda2050

Jika Anda berpikir untuk membangun rangkaian penguat daya yang sederhana, murah, dan cukup tinggi yang dapat menyalurkan daya RMS puncak hingga 50 watt ke dalam pengeras suara, Anda berada di tempat yang tepat. Pada artikel ini, kita akan menggunakan IC TDA2050 paling populer untuk merancang, mendemonstrasikan, membangun, dan menguji IC untuk mencapai persyaratan di atas. Jadi tanpa basa-basi lagi, mari kita mulai.

Juga, periksa rangkaian penguat Audio kami yang lain di mana kami telah membangun rangkaian penguat audio 25w, 40w, 100w menggunakan op-amp, MOSFET, dan IC seperti IC TDA2030, TDA2040.

Sebelum kita mulai

Sebelum Anda mulai membangun Amplifier Audio 32 + 32 Watt ini, Anda harus tahu berapa banyak daya yang dapat diberikan amplifier Anda. Juga, Anda perlu mempertimbangkan impedansi beban dari speaker, woofer atau apa pun yang Anda bangun penguat Anda. Untuk informasi selengkapnya, pertimbangkan membaca lembar data.

Dengan melalui lembar data, saya telah menemukan bahwa TDA2050 dapat menghasilkan 28 Watt ke speaker 4Ω dengan distorsi 0,5% pada catu daya 22V. Dan saya akan menyalakan woofer 20 watt dengan impedansi 4Ω, yang menjadikan IC TDA2050 pilihan yang sempurna.

Memilih Transformer

Rangkaian sampel pada lembar data untuk TDA2050 mengatakan bahwa IC dapat diberi daya dari catu daya tunggal atau terpisah. Dan dalam proyek ini, catu daya polaritas ganda akan digunakan untuk menyalakan sirkuit.

Tujuannya di sini adalah untuk menemukan trafo yang tepat, yang dapat memberikan tegangan dan arus yang cukup untuk menggerakkan amplifier dengan benar.

Jika kita mempertimbangkan trafo 12-0-12, itu akan menghasilkan 12-0-12V AC jika tegangan suplai input 230V. Tetapi karena masukan sumber listrik AC selalu melayang, maka keluarannya juga akan melayang. Dengan mengingat fakta itu, sekarang kita dapat menghitung tegangan suplai untuk penguat.

Trafo memberi kita tegangan AC dan jika kita mengubahnya menjadi tegangan DC kita akan mendapatkan-

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

Dengan demikian, dapat dikatakan dengan jelas bahwa trafo dapat menghasilkan 16.97VDC ketika input 230V AC

Sekarang jika kita mempertimbangkan penyimpangan tegangan sebesar 15%, kita dapat melihat bahwa tegangan maksimum menjadi-

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

Yang berada dalam kisaran tegangan suplai maksimum IC TDA2050.

Kebutuhan Daya untuk Sirkuit Amplifier TDA2050

Sekarang mari kita tentukan berapa banyak daya yang akan dikonsumsi oleh penguat.

Jika kita mempertimbangkan peringkat daya woofer saya, itu adalah 20 watt, jadi penguat stereo akan mengkonsumsi 20 + 20 = 40 watt.

Juga, kita harus mempertimbangkan kerugian daya dan arus penguat diam. Umumnya, saya tidak menghitung semua parameter ini karena menurut saya itu memakan waktu. Jadi sebagai aturan praktis, saya menemukan daya total yang dikonsumsi, dan mengalikannya dengan faktor 1,3 untuk mengetahui daya keluaran.

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

Jadi, untuk menyalakan rangkaian amplifier, saya akan menggunakan trafo 12 - 0 - 12, dengan rating 6 Amps, ini sedikit berlebihan. Tetapi saat ini, saya tidak memiliki trafo lain, jadi saya akan menggunakannya.

Persyaratan Termal

Sekarang, persyaratan daya untuk Amplifier Audio Hifi ini sudah tidak memungkinkan. Mari kita alihkan fokus kita untuk mencari tahu persyaratan termal.

Untuk bangunan ini, saya telah memilih heat sink aluminium tipe ekstrusi. Aluminium adalah bahan yang terkenal untuk heat-sink karena harganya relatif murah dan menunjukkan kinerja termal yang baik.

Untuk memastikan suhu sambungan maksimum IC TDA2050 tidak melebihi suhu sambungan maksimum, kita dapat menggunakan persamaan termal populer, yang dapat Anda temukan di tautan Wikipedia ini.

Kami menggunakan prinsip umum bahwa penurunan suhu ΔT melintasi resistansi termal absolut R _Ø dengan aliran panas Q yang melewatinya.

Δ T = Q * R _Ø

Di sini, Q adalah aliran panas melalui heatsink yang dapat ditulis sebagai

Q = Δ T / R _Ø

Di sini, ΔT adalah penurunan suhu maksimum dari persimpangan ke ambien

R _Ø adalah resistansi termal absolut.

Q adalah daya yang dihamburkan oleh perangkat atau aliran panas.

Nah demi perhitungan, rumusnya bisa disederhanakan dan diatur ulang

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

Menyusun ulang rumusnya

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

Sini, T _Jmax adalah suhu persimpangan maksimum perangkat

T _amb adalah suhu udara sekitar

T _Hs adalah suhu di mana heatsink dipasang

R _ØJC adalah resistansi termal absolut perangkat dari sambungan ke casing

R _ØB adalah nilai tipikal untuk bantalan perpindahan panas elastomer untuk paket TO-220

R _ØHA nilai tipikal untuk heatsink untuk paket TO-220

Sekarang mari kita letakkan nilai aktual dari lembar data IC TDA2050

T _Jmax = 150 ° C (tipikal untuk perangkat silikon)

T _amb = 29 ° C (suhu kamar)

R _ØJC = 1,5 ° C / W (untuk paket TO-220 tipikal)

R _ØB = 0,1 ° C / W (nilai tipikal untuk bantalan perpindahan panas elastomer untuk paket TO-220)

R _ØHA = 4 ° C / W (nilai tipikal untuk heatsink untuk paket TO-220)

Jadi, hasil akhirnya menjadi

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

Ini berarti kita harus membuang 17,17 watt atau lebih untuk mencegah perangkat menjadi terlalu panas dan rusak.

Menghitung Nilai Komponen untuk Rangkaian Amplifier TDA2050

Mengatur Penguatan

Menyiapkan penguatan untuk amplifier adalah langkah terpenting dari build, karena pengaturan penguatan rendah mungkin tidak memberikan daya yang cukup. Dan pengaturan penguatan tinggi pasti akan mendistorsi sinyal keluaran yang diperkuat dari rangkaian. Berdasarkan pengalaman saya, saya dapat mengetahui bahwa pengaturan penguatan dari 30 hingga 35 dB bagus untuk memutar audio dengan smartphone atau kit audio USB.

Contoh rangkaian di lembar data merekomendasikan pengaturan gain 32db dan saya akan membiarkannya apa adanya.

Keuntungan dari Op-Amp dapat dihitung dengan rumus berikut

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

Yang berfungsi dengan baik untuk amplifier ini

Catatan: Untuk mengatur amplifier, gain 1% atau 0,5% resistor harus digunakan jika tidak saluran stereo akan menghasilkan output yang berbeda

Menyiapkan Filter Input untuk Amplifier

Kapasitor C1 bertindak sebagai kapasitor pemblokir DC sehingga mengurangi kebisingan.

Kapasitor C1 dan resistor R7 membuat filter high pass RC, yang menentukan ujung bawah bandwidth.

Frekuensi cutoff penguat dapat ditemukan dengan menggunakan rumus berikut yang ditunjukkan di bawah ini.

FC = 1 / (2πRC)

Dimana R dan C adalah nilai komponennya.

Untuk mencari nilai-nilai C, kita harus mengatur ulang persamaannya menjadi:

C = 1 / (2π x 22000R x 3,5Hz) = 4,7uF

Catatan: Direkomendasikan untuk menggunakan kapasitor oli film logam untuk performa audio terbaik.

Menyiapkan Bandwidth di Putaran Umpan Balik

Kapasitor di loop umpan balik membantu membuat filter lolos rendah, yang membantu meningkatkan respons bass penguat. Semakin kecil nilai C15 maka bass akan semakin lembut. Dan nilai yang lebih besar untuk C15 akan memberi Anda bass yang lebih mantap.

Mengatur Filter Output

Filter keluaran atau yang biasa dikenal dengan jaringan Zobel mencegah osilasi yang dihasilkan dari kumparan speaker dan kabel. Ini juga menolak gangguan radio yang ditangkap oleh kabel panjang dari speaker ke amplifier; itu juga mencegah mereka masuk ke loop umpan balik.

Frekuensi cutoff jaringan Zobel dapat dihitung dengan rumus sederhana berikut

Lembar data memberikan nilai untuk R dan C, yaitu R6 = 2.2R dan C15 = 0.1uF Jika kita memasukkan nilai ke dalam rumus dan menghitung kita akan mendapatkan frekuensi cut-off sebesar

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

723 kHz berada di atas rentang pendengaran manusia yaitu 20 kHz, sehingga tidak akan memengaruhi respons frekuensi keluaran dan juga akan mencegah gangguan dan osilasi kabel.

Catu Daya

Catu daya polaritas ganda dengan kapasitor decoupling yang tepat diperlukan untuk memberi daya pada amplifier, dan skema ditunjukkan di bawah ini.

Komponen Diperlukan

• IC TDA2050 - 2
• 100rb Variabel Pot - 1
• Terminal Sekrup 5mmx2 - 2
• Terminal Sekrup 5mmx3 - 1
• 0,1μF Kapasitor - 6
• Resistor 22k Ohm - 4
• 2.2 Ohm Resistor - 2
• Resistor 1k Ohm - 2
• 47µF Kapasitor - 2
• 220µF Kapasitor - 2
• 2.2µF Kapasitor - 2
• Jack Headphone 3.5mm - 1
• Papan Berpakaian 50x 50mm - 1
• Pendingin - 1
• 6Amp Diode - 4
• Kapasitor 2200µF - 2

Skema

Diagram rangkaian untuk rangkaian penguat TDA2050 diberikan di bawah ini:

Konstruksi Sirkuit

Untuk demonstrasi penguat daya 32-watt ini, rangkaian dibangun di atas PCB buatan tangan dengan bantuan file desain skema dan PCB. Harap dicatat bahwa jika kita menghubungkan beban besar ke output penguat, sejumlah besar arus akan mengalir melalui jejak PCB, dan ada kemungkinan jejak akan terbakar. Jadi, untuk mencegah jejak PCB terbakar, saya telah menyertakan beberapa jumper yang membantu meningkatkan aliran arus.

Menguji Sirkuit Amplifier TDA2050

Untuk menguji sirkuit, peralatan berikut digunakan.

1. Trafo yang memiliki Tap 13-0-13
2. Sebuah speaker 4Ω 20W sebagai beban
3. Meco 108B + TRMS Multimeter sebagai sensor suhu
4. Dan ponsel Samsung saya sebagai sumber audio

Seperti yang Anda lihat di atas, saya telah memasang sensor suhu multimeter langsung ke heat sink IC untuk mengukur suhu IC selama pengujian.

Selain itu, Anda dapat melihat suhu ruangan adalah 31 ° C selama pengujian. Pada saat ini, amplifier dalam keadaan mati dan multimeter baru menunjukkan suhu ruangan. Pada saat pengujian, saya telah menambahkan sedikit garam di kerucut woofer untuk menunjukkan kepada Anda bass, itu menghasilkan di sirkuit ini bass akan menjadi rendah karena saya tidak menggunakan rangkaian kontrol nada untuk meningkatkan bass. Saya akan melakukannya di artikel berikutnya.

Anda dapat melihat dari gambar di atas, hasilnya kurang lebih bagus dan suhu IC tidak melebihi 50 ° C selama pengujian.

Peningkatan Lebih Lanjut

Rangkaian dapat dimodifikasi lebih lanjut untuk meningkatkan kinerjanya seperti kita dapat menambahkan filter tambahan untuk menolak suara frekuensi tinggi. Ukuran heat sink perlu diperbesar agar dapat mencapai kondisi beban penuh sebesar 32W. Tapi itu adalah topik untuk proyek lain yang akan segera hadir.

Saya harap Anda menyukai artikel ini dan mempelajari sesuatu yang baru darinya. Jika Anda ragu, Anda dapat bertanya di komentar di bawah atau dapat menggunakan forum kami untuk diskusi terperinci.

Juga, periksa sirkuit penguat audio kami yang lain.