Микросхема усилитель TDA7294: описание, datasheet и примеры использования

Описание микросхемы TDA7294

Недорогая микросхема TDA7294 представляет собой монолитную интегральную схему в корпусе MULTIWATT15. Она предназначена для использования в качестве AB усилителя звука класса Hi-Fi. Благодаря широкому диапазону питающего напряжения и высокому выходному току, TDA7294 способна обеспечивать высокую выходную мощность при сопротивлении динамиков 4 Ом и 8 Ом.

TDA7294 имеет низкий уровень шума, низкий уровень искажений, хорошее подавление пульсаций и может работать от широкого диапазона питающего напряжения. Микросхема имеет встроенную защиту от короткого замыкания и схему отключения при перегреве. Встроенная функция подавления (Mute) упрощает дистанционное управление усилителем, предотвращая появления шумов.

Этот интегральный усилитель прост в использовании и для его полноценной работы требуется не так много внешних компонентов.

Назначение выводов микросхемы

А теперь более подробно о том, какие выводы имеются у TDA7294. Первая ножка — это «сигнальная земля», соединяется с общим проводом всей конструкции. Выводы «2» и «3» — инвертирующий и неинвертирующий входы соответственно. «4» вывод также является «сигнальной землей», соединенной с общим проводом. Пятая ножка в усилителях звуковой частоты не используется. «6» ножка – это вольт-добавка, к ней подключается электролитический конденсатор. «7» и «8» выводы — плюс и минус питания входных каскадов соответственно. Ножка «9» — режим ожидания, используется в блоке управления.

Аналогично: «10» ножка – режим приглушения, также применяется при конструировании усилителя. «11» и «12» выводы не используются в конструкции усилителей звуковой частоты. С «14» вывода снимается выходной сигнал и подается на акустическую систему. «13» и «15» выводы микросхемы — это «+» и «-» для подключения питания выходного каскада. На микросхеме TDA7294 схема ничем не отличается от предложенных в статье, дополняется она только который соединяется со входом.

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.

Защитные функции микросхемы TDA7294

В микросхеме предусмотрено несколько видов защиты, в частности, от перепада питающего напряжения. Если вдруг изменится напряжение питания, то микросхема уйдет в режим защиты, следовательно, не будет электрического повреждения. Выходной каскад также имеет защиту от перегрузок и короткого замыкания. Если корпус прибора нагревается до температуры 145 градусов, отключается звук. При достижении 150 градусов происходит переход в режим ожидания. Все выводы микросхемы TDA7294 защищены от электростатики.

Достоинства микросхемы

Преимущества использования микросхемы для :

• 1. Очень большая мощность на выходе. Порядка 70 Вт, если нагрузка имеет сопротивление 4 Ом. В данном случае применяется обычная схема включения микросхемы.
• 2. Около 120 Вт при нагрузке 8 Ом (в мостовой схеме).
• 3. Очень низкий уровень посторонних шумов, искажения несущественные, воспроизводимые частоты лежат в диапазоне, полностью воспринимаемом человеческим ухом — от 20 Гц до 20 кГц.
• 4. Питание микросхемы может производиться от источника постоянного напряжения 10-40 В. Но есть небольшой недостаток — необходимо использовать двухполярный источник питания.

Стоит обратить внимание на одну особенность — коэффициент искажений при этом не превышает 1 %. На микросборке TDA7294 схема усилителя мощности настолько простая, что даже удивительно, как она позволяет получить такое качественное звучание.

Технические характеристики TDA7294

Размеры микросхемы

Как было сказано выше, микросхема TDA7294 выпускается в корпусе MULTIWATT15 и имеет следующее расположение выводов (распиновка):

1.    GND (общий провод )
2.    Inverting Input (инверсный вход)
3.    Non Inverting Input (прямой вход)
4.    In+Mute
5.    N.C. (не используется)
6.    Bootstrap
7.    +Vs
8.    -Vs
9.    Stand-By
10.    Mute
11.    N.C. (не используется)
12.    N.C. (не используется)
13.    +Vs (плюс питание)
14.    Out (выход)
15.    -Vs (минус питание)

Следует обратить внимание на тот факт, что  корпус микросхемы соединен не с общей линией питания, а с минусом питания (вывод 15)

Максимальные параметры

Рассмотрим максимальные значения предельно допустимых режимов эксплуатации TDA7294:

• напряжение питания (без сигнала) VS = ± 50 В;
• пиковый выходной ток IO = 10 А;
• мощность рассеивания (при Tcase=70 ОС) Ptot = 50 Вт;
• диапазон рабочих температур от 0 до 70 ОС;
• температура: кристалла Tj до +150 ОС; при хранении до +150 ОС.

Стоит учитывать, что поданные на микросхему 50 В являются критическими и могут вывести её из строя. Поэтому не стоит экспериментировать с такими величинами, если нет желания спалить устройство. Оптимальным напряжением при нагрузке в 4 Ом считается ±27 В, а для 8 Ом не более ±35 В.

Для использования на мощности более 10 Вт, необходимо предусмотреть радиатор. Если не заморачиваться с расчётами, то его можно взять из старого компьютерного блока питания. В любом случае, чем он больше тем лучше. Ставить нужно через слюдяную прокладку. Дополнительно можно установить вентилятор, предусмотрев при этом выход для воздуха.

Отдельно нужно сказать про выбор источника напряжения. Чтобы устройство выдавало заявленные 100 Вт для воспроизведения музыки, достаточно будет блока питания мощностью от 110 Вт. На многих форумах советуют брать с запасом на 250 Вт. C таким БП данная TDA справится и c чистым синусоидальным сигналом.

Электрические параметры

Значения электрических параметров TDA7294 получены производителем при следующих режимах измерения: напряжение питания VS = ± 35 В, сопротивлении нагрузки RL = 8 Ом, температуры воздуха Tamb=25 ОС, рабочая частоты f=1 кГц. Они справедливы если в графе «условия» не указано иных величин.

Пример использования TDA7294

Это простая схема усилителя на 70 ватт. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 вольт. Для нормальной работы схемы микросхему TDA7294 необходимо установить на радиатор площадью около 500 см. кв. Монтаж выполнен на односторонней плате выполненный по .

Принципиальная схема

Назначение выводов приведено в таблице 1, а основные технические характеристики – в таблице 2.

Схема включения представлена на рисунке 4. Изображение печатной платы приведено на рисунке 5. Схема расположения элементов на плате изображена на рисунке 6.

Таблица 1. Назначение выводов микросхемы TDA7294.

Номер вывода	Назначение
1	Общий
2	Инвертирующий вход
3	Неинвертирующий вход 1
4	Неинвертирующий вход
5	Не используется
6	Вывод схемы вольтдобавки
7	Напряжение питания входного каскада
8	Напряжение питания входного каскада
9	Вывод включения/отключения напряжения питания (режим покоя)
10	Вывод включения/отключения (переключения) входного сигнала
11	Не используется
12	Не используется
13	Напряжение питания выходного каскада
14	Выход
15	Напряжение питания выходного каскада

Таблица 2. Основные технические характеристики микросхемы TDA7294.

Рис. 4. Типовая схема включения микросхемы TDA7294.

Рис. 5. Изображение печатной платы для TDA7294.

Рис. 6. Схема расположения элементов на плате для TDA7294.

Типовая схема включения из даташита

Рис. 7. Принципиальная схема включения микросхемы TDA7294.

Мостовая схема включения

Рис. 8. Принципиальная схема мощного мостового усилителя НЧ на микросхемах TDA7294.

Печатную плату для мостового варианта включения микросхем TDA7294 можно взять из публикации Схема мостового УНЧ на двух микросхемах TDA7294 (170 Вт).

Печатная плата усилителя на микросхеме TDA 7294

Монтаж элементов схемы выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Похожая схема, но немного побольше элементов, в основном конденсаторов. Включена схема задержки включения по входу «mute» выв.10. Это сделано для мягкого, без хлопков, включения усилителя.

На плату устанавливается микросхема, у которой удалены не использующиеся выводы: 5, 11 и 12. Производите монтаж проводом с сечением не менее 0,74 мм2. Саму микросхему необходимо установить на радиатор площадью не менее 600 см2. Радиатор не должен касаться корпуса усилителя так, как на нём будет отрицательное напряжение питания. Сам же корпус необходимо соединить с общим проводом.

Если использовать меньшую площадь радиатора, необходимо сделать принудительный обдув, поставив вентилятор в корпус усилителя. Вентилятор подойдёт от компьютера, напряжением на 12 вольт. Саму микросхему следует крепить на радиатор с помощью теплопроводной пасты. Радиатор не соединять с токоведущими частями, кроме шины отрицательного питания. Как писали выше, металлическая пластина сзади микросхемы соединена с цепью отрицательного питания.

Микросхемы для обоих каналов можно установить на один общий радиатор.

Блок питания для усилителя.

Блок питания представляет собой понижающий трансформатор с двумя обмотками напряжением 25 вольт и силой тока не менее 5 ампер. Напряжение на обмотках должно быть одинаковым и конденсаторы фильтра тоже. Нельзя допускать перекоса напряжения. При подаче двухполярного питания на усилитель, оно должно подаваться одновременно!

Диоды в выпрямителе лучше поставить сверхбыстрые, но в принципе подойдут и обычные типа Д242-246 на ток не менее 10А. Желательно параллельно каждому диоду припаять конденсатор ёмкостью 0,01 мкф. Также можно использовать готовые диодные мосты с такими же параметрами по току.

Конденсаторы фильтра C1 и C3 имеют ёмкость 22.000 мкф на напряжение 50 вольт, конденсаторы C2 и C4 имеют ёмкость 0,1 мкф.

Напряжение питания в 35 вольт должно быть только при нагрузке 8 Ом, если у вас нагрузка 4 Ома, то напряжение питания надо уменьшить до 27 вольт. В этом случае напряжение на вторичных обмотках трансформатора должно быть 20 вольт.

Можно использовать два одинаковых трансформатора мощностью 240 ватт каждый. Один из них служит для получения положительного напряжения, второй — отрицательного. Мощность двух трансформаторов составляет 480 ватт, что вполне подойдет для усилителя с выходной мощностью 2 х 100 Ватт.

Трансформаторы ТБС 024 220-24 можно заменить на любые другие мощностью не менее 200 Ватт каждый. Как писали выше питание должно быть одинаковое — транcформаторы должны быть одинаковые!!! Напряжение на вторичной обмотке каждого трансформатора от 24 до 29 вольт.

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.

Распиновка

TDA7294 производится в цельном пластиковом корпусе с 15 контактами для вертикальной и горизонтальной установки на плату в сборке. Металлическая подложка подключена к «-» питания (контакты 8 и 15). При использовании микросхемы нужно учесть, что корпус подключен к общему выводу. Распиновка TDA7294 на рисунке ниже:

Цоколевка

Datasheet TDA7294, с полной информацией об устройстве представлен для скачивания в конце статьи. А пока подробнее рассмотрим распиновку микросхемы. Она  изготовлена в корпусе MULTIWATT15. Расположение выводов представлено на рисунке ниже. При использовании данного изделия следует помнить, что корпус микросхемы подключён к общему выводу, а не к минусу источника питания.

Источник питания для усилителя на микросхеме TDA7294 своими руками

Усилитель питается двухполярным напряжением (то есть это два одинаковых источника, соединенных последовательно, а их общая точка подключена к земле).
Минимальное напряжение питания по даташиту +/- 10 Вольт. Можно попробовать запитать микросхему от +/-14 вольт. Работать она будет. Но стоит ли так делать? Проблема в том, что выходная мощность получается мизерной!
Максимальное напряжение питания зависит от сопротивления нагрузки (это напряжение каждого плеча источника). Ниже в таблице представлено соотношение между сопротивлением и предельным напряжением питания:

Сопротивление нагрузки, Ом	Максимальное напряжение питания, В
4	27
6	31
8	35

Эта зависимость вызвана допустимым нагревом микросхемы. Если микросхема установлена на маленьком радиаторе, напряжение питания лучше снизить. Максимальная выходная мощность, получаемая от усилителя, приблизительно описывается формулой:

Pмах = (Uип/1.2-3) в квадрате / 2Rн

Мощность блока питания должна быть Ватт на 20 больше, чем выходная мощность. Диоды выпрямителя рассчитаны на ток не менее 10 Ампер. Ёмкость конденсаторов фильтра не менее 10 000 мкФ на плечо (можно и меньше, но максимальная мощность снизится, а искажения возрастут).
Нужно помнить, что напряжение выпрямителя на холостом ходу в 1,4 раза выше, чем напряжение на вторичной обмотке трансформатора, поэтому не спалите микросхему. Ниже можно скачать простую, но довольно точную программу для расчета блока питания.

И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по предлагаемой программе все учитывается автоматически).

Важно!!! Обязательно должен быть предохранитель как минимум в первичной обмотке трансформатора! Помните, что высокое напряжение опасно для жизни, а короткое замыкание может привести к пожару! И ещё: в цепь «земли» предохранитель включать нельзя!

От импульсного источника схема тоже работает, но тут высокие требования предъявляются к самому источнику: малые пульсации, возможность отдавать ток до 10 ампер без проблем, сильных «просадок» и срывов генерации. Помните, что высокочастотные пульсации подавляются микросхемой гораздо хуже, поэтому уровень искажений может повыситься в 10–100 раз, хотя «на вид» там все в порядке. Хороший импульсный источник, пригодный для Hi-Fi аудио, это сложное и недешевое устройство, поэтому изготовить «старомодный» аналоговый блок питания будет зачастую проще и дешевле.

Аналоги

Не существует микросхем полностью аналогичных TDA7294. Поэтому перед заменой нужно тщательно изучить все технические характеристики. Кроме этого требуется понимание режимов работы, в которых будет работать изделие в данной конкретной схеме.

Производители и даташит

Основным разработчиком и производителем TDA7293 в настоящее время считается  ST Microelectronics.

Как вам статья?