Микросхема TDA2030A: характеристики, datasheet и аналоги

Возможности TDA2030

Микросхема усилителя НЧ TDA2030 фирмы ST Microelectronics пользуется заслуженной популярностью среди радиолюбителей. Она обладает высокими электрическими характеристиками и низкой стоимостью, что позволяет при минимальных затратах собирать на ней высококачественные УНЧ мощностью до 18 Вт. Однако не все знают о ее “скрытых достоинствах”: оказывается, на этой ИМС можно собрать ряд других полезных устройств. Микросхема TDA2030 представляет собой 18 Вт Hi-Fi усилитель мощности класса АВ или драйвер для УНЧ мощностью до 35 Вт (с мощными внешними транзисторами). Она обеспечивает большой выходной ток, имеет малые гармонические и интермодуляционные искажения, широкую полосу частот усиливаемого сигнала, очень малый уровень собственных шумов, встроенную защиту от короткого замыкания выхода, автоматическую систему ограничения рассеиваемой мощности, удерживающую рабочую точку выходных транзисторов ИМС в безопасной области. Встроенная термозащита обеспечивает выключение ИМС при нагреве кристалла выше 145°С. Микросхема выполнена в корпусе Pentawatt и имеет 5 выводов.

Особенности

• Малое количество внешних радиоэлементов.
• Высокие выходной ток и рабочее напряжение.
• Низкий уровень нелинейных искажений.
• Встроенная защита от перегрева.
• Защита от короткого замыкания между всеми контактами.
• Безопасная рабочая зона (SOA) для выходных транзисторов.

Характеристики

Цоколевка

Рассмотрим цоколевку TDA2030 в корпусе Pentawat с пятью ножками, в котором она производится. Если смотреть со стороны маркировки сверху, то:

• первая слева ножка это вход;
• вторая инверсный вход;
• четвертая выход.

Отрицательный полюс источника питания соединяют с третьей, а положительный с пятым выводом микросхемы.

Электрические параметры

Основные электрические характеристики TDA2030 (при VS=±16 В, температуре окружающей среды TA = +25 ОС):

• напряжение питания (VS) от ± 6 до ± 22 В;
• минимальное сопротивлении в нагрузке (RL) — 4 Ом;
• ток покоя (Id) от 50 мА до 80 мА;
• ток смещения на входе Ib (при VS=±22 В) от 0,2 мкА до 2 мкА;
• напряжение смещения на входе Vos (при VS= ±22 В) от ±2 В до ±20 В;
• ток сдвига на входе: от ±20 нА до ±200 нА;
• выходная мощность Po (частота сигнала f от 40 до 15 000 Гц): при RL = 4 Ом — от 15 до 18 Вт; при RL= 8 Ом — от 10 до 12 Вт; при RL= 4 Ом и VS = ± 19 В — от 13 до 16 Вт;
• полоса пропускания BW (при Po = 15 Вт и RL=4) — 100 кГц;
• скорость нарастания SR = 8 В/мкс;
• величина гармонических искажений THD (Po от 0,1 до 14 Вт, f = 40 … 15 000 Гц): при RL= 4 Ом до 0,08%; при RL= 8 Ом до 0,5%;
• отношение сигнал шум: при Po =15 Вт до 106 дБ; Po = 1 Вт до 94 дБ;
• температура отключения при перегреве +145 ОС.

Типовая схема применения

Производители

DataSheet от микросхемы TDA2030A можно посмотреть от ее выпускающих компании: STMicroelectronics, Unisonic Technologies, Contek Microelectronics Co. В нашей стране они широко распространены от STM. Кроме самих микросхем, на прилавках российских магазинов радиотоваров можно встретить готовые модули, с одноименным названием и необходимой обвязкой.

Аналоги

Наиболее подходящими аналогами у TDA2030 являются: LM1875 и TDA2050. Это самая популярная замена у радиолюбителей для ремонта компьютерной акустики. Не стоит путать их с другой микросхемой — TDA2030, которая почти полностью совпадает маркировкой, но не является идентичной и имеет более низкие параметры.

Подобрать похожий операционный усилитель из отечественных образцов не удастся, так как таких просто нет.

Стоит так же отметить модификации рассматриваемой микросхемы с вертикальными (TDA2030AL, TDA2030AV) и горизонтальными выводами (TDA2030AH) для монтажа на плату. Кроме физически измененного расположения контактов, они больше ничем не отличаются от оригинала.

Где купить усилитель

На Алиэкспрессе есть даже готовый упрощенный простой схемы усилителя

Если вообще не желаете заморачиваться по поводу пайки усилителей, то можно приобрести готовые модули, которые будут в разы дешевле, чем готовые усилители в корпусе

Выбирайте на ваш вкус и цвет!

Я уже давненько собирал эти схемы и убедился в их работоспособности. Хотя мне наступил медведь на ухо, но могу точно сказать, что по качеству звучания такие усилители нисколько не уступают каким-нибудь Hi-Fi навороченным усилителям. Вполне пойдет для какой-либо комнатушки, либо среднего размера гаража, чтобы потанцевать под любимые песни.

Схемы усиления на TDA2030

Микросхема TDA2030 часто используется в схемах усилителя благодаря хорошим техническим характеристикам. Кроме того она недорогая и поэтому чрезвычайно популярна у многих радиолюбителей. Например, с её помощью и небольшим количеством электронной обвязки можно собрать неплохой усилитель звука мощностью до 18 Вт и другие, не менее интересные и полезные электроприборы. В её состав включены защитные схемы предохраняющие последнюю от выхода из строя. В этой статье приведены примеры её применения в схемах усиления.

Для двуполярного источника питания

Типовая схема включения TDA2030, с номиналами основных электронных компонентов, для одноканального усилителя с двуполярным питанием (Spilt Power Supply) приведена ниже. В ней микросхема работает как неинвертирующий усилить низкой частоты. Коэффициент усиления (GV) задается отношением величин резисторов R2 и R3, входящих в цепь отрицательной обратной связи. Его значение расчитывают по следующей формуле GV=1+R3/R2 подбирается с помощью резистора R2. При этом, вместе с увеличении R2 растет и GV.

Конденсатор С2 подбирается так, чтобы его емкостное сопротивление (XC), на самой низкой частоте (F), было на порядок меньше значений резистора R2. Согласно формуле XC=1/(2xπ×F×C), для F=40 МГц и C2=47 мкФ, оно будет составлять 1/(2*3,14*40*0,0000047) = 85 Ом.  Входное сопротивление усилителя зависит от резистора R1. Цепочка состоящая из R4 и С7 нужна для частотной стабилизации устройства. Диоды VD1 и VD2 должны быть способны выдержать прямой ток 1 А и обратное напряжение 100 В. Это могут быть отечественные КД209 или КД226, также можно взять зарубежный 1N4007. Если используется однополярный источник питания, то можно использовать следующую схему.

Для однополярного источника питания

Типовая схема с однополярным источником питания (ИП) отличается от предыдущей наличием цепи смещения, необходимой для обеспечения на выходе (Output 4) микросхемы половину от величины питающего напряжения. Эта цепь состоит из делителя (R1,R2) и сопротивления R3. Она требуется для обеспечения одинакового усиления как отрицательной, так и положительной полуволн.

Коэффициент усиления устанавливается отношением величин R4 и R5. Технические характеристики этого усилителя при питающем напряжении +36 В эквивалентны предыдущей схеме с двуполярным питанием от +18 до -18 В.

Мостовая схема включения TDA2030

В случае если необходимо получить более мощное усиление звука, то можно собрать усилитель по мостовой схеме подключения TDA2030

Акустический сигнал с выхода микросхемы DA1 поступает сквозь делитель на резисторах R5, R8 на инвертирующий вход микросхемы DA2. Это позволяет работать в противоположной фазе. В связи с чем увеличивается напряжение на нагрузке, и, следовательно, усиливается мощность на выходе. При напряжении питания 16 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом выходная мощность может составить 32 Вт.

Разработки при помощи микросхемы TDA2030A

Звуковой усилитель на базе популярной микросхемы TDA2030

Как уже было сказано выше, основой будущего усилителя звука будет микросхема TDA2030. Но сборка будет также усилена парой транзисторов. Такое решение позволяет усилить микросхему TDA2030 и получить больше мощности на выходе усилителя.
Давайте попробуем собрать данный усилитель на TDA2030a c транзисторами и проверить работоспособность данной самоделки.

В целях экономии  разместим несколько плат на одной пластине. Прежде, чем приступить к запайке электронных компонентов, пластины необходимо разрезать. С резкой текстолита отлично справится вот такая мини циркулярная пила с алмазным диском.

В результате получаем 2 платы. Теперь платы полностью готовы под установку деталей.
Печатная плата будущего усилителя получилась довольно маленькая и с легкостью помещается на ладони.
Одна плата будет под один моно канал. Для стереоусилителя таких плат, соответственно, нужно две, для левого и правого каналов.
Все необходимые электронные компоненты можно приобрести на радиорынке или в интернете, например, на всем известной торговой площадке Алиэкспресс. В этой сборке деталей не так уж и много.
Кстати, оригинальные микросхемы TDA2030 в продаже найти довольно сложно, в основном попадаются копии. На изображении ниже для сравнения представлены две микросхемы, у оригинала более толстые ноги и другая форма теплоотводящей пластины.

Хотя оригинальные TDA2030 достаточно тяжело найти, но и копия должна работать нормально. Всё необходимое для сборки есть, можно начинать собирать. Что и куда паять нарисовано на самой печатной плате.
Сборку начнем с установки постоянных резисторов 0,25Вт. Для измерения сопротивления резистора удобно использовать ESR тестер.

Данный резистор по замеру получился на 56кОм, запаиваем его в соответствии с обозначением на печатке:
Первый резистор запаян, начало положено, аналогичным образом устанавливаем все остальные резисторы.
Также на печатке имеются перемычки. Их можно сделать, например, из обрезков ног конденсаторов или диодов.
Перемычки установлены. Дальше займемся установкой неполярных конденсаторов.
Здесь все предельно просто. Так как данные конденсаторы неполярные, то их просто необходимо установить на свои места в соответствии с номиналами, указанными на печатной плате.
Далее диоды. Вот здесь уже соблюдать полярность крайне важно. Соответствующая метка анода имеется на корпусе самого диода и на плате.
Светодиод также имеет полярность и его тоже необходимо устанавливать в соответствии с меткой минуса (есть на корпусе в виде скоса юбки светодиода) и рисунка корпуса светодиода на плате.
Постоянные резисторы 5Вт на 1,5Ом просто нужно установить на свои места вертикально.

Далее настал черед самой микросхемы. Устанавливаем микросхему TDA2030 на свое место.
Теперь можно установить транзисторы. Комплементарные пары транзисторов могут быть разные. Так как BD907 и BD908 в продаже не было, то автор купил пару BD911 и BD912.

Затем приступаем к установке полярных электролитических конденсаторов. Их нужно устанавливать, обязательно соблюдая полярность. Номинал и метка минуса присутствуют на корпусе конденсатора. Метка плюса (+) имеется на плате.

И в заключении осталось установить клеммники.
Плату необходимо отмыть от флюса и после сборки получился вот такой моно усилитель АВ класса на микросхеме TDA2030 с транзисторами.

На заводской плате усилитель выглядит как покупное изделие. Теперь давайте проверим собранный усилитель на работоспособность. Так как это усилитель АВ класса, то он в процессе работы нагревается. По этой причине микросхему и транзисторы необходимо устанавливать на радиатор, с использованием изолирующих прокладок и шайб, чтобы не было электрического контакта и короткого замыкания на корпуса микросхемы и транзисторов.

Для теста, автор взял вот такие радиаторы.
Подключение усилителя стандартное: вход, выход и питание. Для удобства можно промаркеровать клеммники.
Для питания этого усилителя необходим однополярный источник питания с напряжением от 12 до 44В (рекомендуется 36В), ток желательно не менее 3А. Чем выше напряжение питания, тем выше мощность усилителя. Если подходящего блока питания нет, можно запитать сборку, например, от аккумулятора 12В. Но для того чтобы мощность усилителя была на соответствующем уровне, понадобится повышающий преобразователь с напряжением на выходе 37В.
На вход усилителя подключаем провод для подачи звукового сигнала.
Подключен один канал. Один сигнальный провод, а второй сигнальная земля, он же общий. На выход усилителя подключаем колонку.
Теперь, соблюдая полярность, подключаем усилитель к источнику питания.
Усилитель запитан, посторонние шумы отсутствуют. Теперь можно подать на вход усилителя звуковой сигнал. В данном примере источником звукового сигнала будет служить МР3 плеер.

Усилитель заработал, но при увеличении уровня громкости появляются искажения и это уже не хорошо. При проверке оказалось, что работает только микросхема, а транзисторы просто не открываются и не работают, и потому в колонке слышны искажения. Дело в том, что транзисторы только помогают микросхеме при больших нагрузках. Принцип работы схемы усилителя на микросхеме TDA2030 с транзисторами следующий:
В общем, при сопротивлении резисторов R4 и R7 в 1,5Ом падения напряжения не достаточно для открытия транзисторов BD911 и BD912 и они просто не работают, и при осмотре в тепловизор они холодные.
Выход следующий: необходимо заменить резисторы R4 и R7 на резисторы с сопротивлением 2,2Ом. На них падение напряжения будет больше и транзисторы должны уже открываться и нормально работать. Автор нашел резисторы мощностью 1Вт, но для проверки этого хватит. В дальнейшем они будут заменены резисторами мощностью 5Вт.

С этими резисторами искажений уже нет и всё нормально играет. Увеличение сопротивления резисторов R4 и R7 помогло. На изображении ниже видно, что транзисторы уже греются и работают.
Идеально этот усилитель использовать в паре с акустикой с сопротивлением 4Ом, и напряжением питания 36В, током не менее 3А. Запитать усилитель от 12В можно, но мощность будет маленькая.

Мощный низкочастотный генератор синусоидальных колебаний на TDA2030A
Электрическая схема мощного низкочастотного генератора синусоидальных колебаний
Детали:

• Аудио усилитель (DA1) — TDA2030A.
• 2 конденсатора (С1, С2) — 15 нФ.
• Электролитический конденсатор (С3) — 1000 мкФ.
• 4 резистора (R2, R4, R3 и R5) — 2х10 кОм, 1х3 кОм, 1х8,2 Ом (10 Вт).
• 5 резисторов (R1– R5) — 10 кОм.
• 2 лампы (EL1, EL2) — СМН 6.3х50.

Генератор собран по схеме моста Вина, образованного элементами DA1 и С1, R2, С2, R4, обеспечивающими необходимый фазовый сдвиг в цепи ПОС. Коэффициент усиления по напряжению ИМС при одинаковых значениях Cl, C2 и R2, R4 должен быть точно равен 3. При меньшем значении Ку колебания затухают, при большем — резко возрастают искажения выходного сигнала. Коэффициент усиления по напряжению определяется сопротивлением нитей накала ламп ELI, EL2 и резисторов Rl, R3 и равен Ky = R3 / Rl + REL1,2.
Лампы ELI, EL2 работают в качестве элементов с переменным сопротивлением в цепи ООС. При увеличении выходного напряжения сопротивление нитей накала ламп за счет нагревания увеличивается, что вызывает уменьшение коэффициента усиления DA1. Таким образом, стабилизируется амплитуда выходного сигнала генератора, и сводятся к минимуму искажения формы синусоидального сигнала. Минимума искажений при максимально возможной амплитуде выходного сигнала добиваются с помощью подстроечного резистора R1.
Для исключения влияния нагрузки на частоту и амплитуду выходного сигнала на выходе генератора включена цепь R5C3, Частота генерируемых колебаний может быть определена по формуле: f = 1 / 2piRC. Генератор может быть использован, например, при ремонте и проверке головок громкоговорителей или акустических систем.
В заключение необходимо отметить, что микросхему нужно установить на радиатор с площадью охлаждаемой поверхности не менее 200 см2. При разводке проводников печатной платы для усилителей НЧ необходимо проследить, чтобы «земляные» шины для входного сигнала, а также источника питания и выходного сигнала подводились с разных сторон (проводники к этим клеммам не должны быть продолжением друг друга, а соединяться вместе в виде «звезды»). Это необходимо для минимизации фона переменного тока и устранения возможного самовозбуждения усилителя при выходной мощности, близкой к максимальной.

Как вам статья?

Павел

Бакалавр "210400 Радиотехника" – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы