Wzmacniacze mocy z układami serii TDA729x

Elektroakustyczne wzmacniacze mocy zbudowane w oparciu o specjalizowane układy scalone, takie jak: TDA7293, TDA7294, TDA7294S (rodzina TDA729x) przeznaczone są przede wszystkim do zastosowań w sprzęcie klasy średniej (klasa Hi-Fi). Doskonale sprawują się one zarówno w zintegrowanych wzmacniaczach pełnozakresowych, jak i w systemach kina domowego w kanałach nisko tonowych i subwooferach aktywnych.

Scalone wzmacniacze mocy TDA7294
Rys.1. Układy TDA7294.

Niewątpliwą zaletą scalonych wzmacniaczy mocy z rodziny TDA729x są bardzo dobre parametry przetwarzania dźwięku oraz prosta aplikacja odznaczająca się niewielką ilością elementów zewnętrznych. Układy te cechują się niskim poziomem szumów własnych, niskim poziomem zniekształceń, dużą dynamiką oraz dużą mocą wyjściową. Stopnie wyjściowe wykonane są w technologii D-MOS i pracują w klasie AB. Układy TDA729x wymagają zasilania napięciami symetrycznymi o wartościach z przedziału od ±12VDC do ±42VDC.

Wzmacniacze z rodziny TDA729x mogą pracować w układach mostkowych, w których moc wyjściowa jest znacznie większa niż w przypadku aplikacji standardowych. Podstawowa aplikacja wzmacniacza pozwala na osiągnięcie maksymalnej znamionowej mocy wyjściowej o wartości do 80W przy THD+N<=1%. Wzmacniacz w układzie mostkowym jest w stanie dostarczyć do obciążenie moc znamionową rzędu do 150W przy THD+N<=1%.

W przypadku wzmacniacza w układzie mostkowym nie powinno się go obciążać głośnikami o impedancji mniejszej niż 8 Ohm. Jest to podyktowane stosunkowo dużą rezystancją termiczną pomiędzy strukturą układu scalonego a jego obudową. Rezystancja ta uniemożliwia w sposób dostatecznie sprawny odprowadzenia wydzielanej energii cieplnej. Praca wzmacniacza w układzie mostkowym ze zbyt dużym obciążeniem wiązałaby się z częstym uruchamianiem zabezpieczeń termicznych i wyłączaniem stopni wyjściowych (funkcja StandBy).

Aplikacja wzmacniacza z układem TDA729x
Rys.2. Podstawowa aplikacja wzmacniacza.

Aplikacja wzmacniacza w układzie mostkowym
Rys.3. Aplikacja wzmacniacza w układzie mostkowym.

Układy TDA7293 oraz TDA7294S są ponad to przygotowane do łączenia równoległego, które umożliwia pracę wzmacniacza z obciążeniem o małej impedancji (4 Ohm i mniejszej) i uzyskiwanie znacznie większych mocy wyjściowych. Minimalna impedancja obciążenia oraz maksymalna moc wyjściowa zależna jest w tym przypadku od ilości sprzężonych układów. Konfiguracja ta polega na równoległym sprzężeniu ze sobą stopni wyjściowych kilku układów wzmacniaczy mocy tego samego typu. Połączenie takie ma na celu zwiększenie obciążalności prądowej stopnia końcowego całości systemu i tym samym podniesienie parametrów mocowych wzmacniacza.

Praca wzmacniaczy w konfiguracji równoległej wymaga odpowiedniego sterowania funkcjami włączania i wyłączania (funkcja StandBy) poszczególnych układów wchodzących w skład całości systemu! Brak synchronizacji przy uruchamianiu stopni wyjściowych może doprowadzić do ich zniszczenia w efekcie wystąpienia udaru prądowego, którego w takim wypadku nie będą w stanie wyeliminować ani zablokować wewnętrzne zabezpieczenia układów wzmacniaczy.

Wzmacniacz z układami połączonymi równolegle
Rys.4. Wzmacniacz z układami TDA7293 / TDA7294S połączonymi równolegle.

Scalone wzmacniacze mocy z rodziny TDA729x posiadają pełny zestaw zabezpieczeń, które chronią je przed przypadkowym uszkodzeniem w czasie uruchamiania i eksploatacji. Zestaw ten obejmuje zabezpieczenia przeciwzwarciowe oraz zabezpieczenie termiczne. Układy TDA7293 oraz TDA7294S mają wbudowaną funkcję umożliwiającą stałą kontrolę warunków pracy stopni wyjściowych. Dopełnieniem całości wyposażenia wzmacniaczy z rodziny TDA729x są funkcje sterujące ich trybem pracy tj. funkcja wyciszenia Mute oraz funkcja czuwania StandBy.

Podczas normalnej pracy układów z rodziny TDA729x wydzielana jest duża ilość ciepła, co wymaga zapewnienia odpowiedniego chłodzenia. Dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie radiatorów żebrowych, które cechują się dużą powierzchnią całkowitą przy stosunkowo niewielkich gabarytach. Dla wzmacniaczy w układach mostkowych można zastosować dodatkowe wentylatory wymuszające obieg powietrza. Efektem tego będzie sprawniejsza wymiana ciepła pomiędzy radiatorem a otoczeniem.

Przy aplikacjach wykorzystujących scalone wzmacniacze mocy z rodziny TDA729x pamiętać należy o odizolowaniu metalowej części obudowy układów od radiatora i/lub metalowych elementów konstrukcyjnych. Podczas normalnej pracy na obudowie układów TDA729x występuje stałe ujemne napięcie zasilające! Brak odpowiedniej izolacji może doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia układu wzmacniacza.