如何使用TDA2040构建一个25W放大器

放大器是模拟电子的支柱。它们广泛用于电子工业领域。放大器几乎用于所有与音频相关的应用。

功率放大器是音频电子学的一部分。它旨在最大化给定输入信号的功率f幅度。在声音电子学中，运算放大器增加了信号的电压，但无法提供驱动负载所需的电流。在本教程中，我们将使用TDA2040功率放大器IC构建一个25W放大器，并连接一个4欧姆阻抗扬声器。

放大器的结构拓扑

在放大器链系统中，功率放大器用于负载前的最后或最后阶段。通常，声音放大器系统使用以下拓扑结构，如框图所示

如上框图所示，功率放大器是直接连接到负载的最后一级。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和电压控制放大器校正信号。此外，在某些情况下，如果需要音调控制，则在功率放大器之前添加音调控制电路。

了解您的负载

在音频放大器系统的情况下，放大器的负载和负载驱动能力是结构中的一个重要方面。功率放大器的主要负载是扬声器。功率放大器的输出取决于负载阻抗，因此连接不正确的负载可能会影响功率放大器的效率和稳定性。

扬声器是一个巨大的负载，充当感性和电阻性负载。功率放大器提供交流输出，因此扬声器的阻抗是正确功率传输的关键因素。

阻抗是电子电路或元件对交流电的有效电阻，由与欧姆电阻和电抗相关的综合效应产生。

在音频电子中，不同类型的扬声器具有不同的阻抗，具有不同的瓦数。扬声器阻抗可以通过管道内水流之间的关系来最好地理解。就把扬声器想象成水管，流过水管的水就是交替的音频信号。现在，如果管道的直径变大，水就很容易流过管道，水量就会变大，如果我们减小直径，流过管道的水就越少，所以水量就会越小。直径是由欧姆电阻和电抗产生的效应。如果管道直径变大，阻抗会很低，因此扬声器可以获得更多的瓦数，放大器提供更多的功率传输场景，如果阻抗变高，则放大器将为扬声器提供更少的功率。

市场上有不同的选择以及不同细分市场的扬声器，通常有 4 欧姆、8 欧姆、16 欧姆和 32 欧姆，其中 4 欧姆和 8 欧姆扬声器以便宜的价格广泛可用。此外，我们需要了解，具有 5 瓦、6 瓦或 10 瓦甚至更高的放大器是 RMS（均方根）瓦数，由放大器在连续运行中输送到特定负载。

因此，我们需要注意扬声器额定值、放大器额定值、扬声器效率和阻抗。

简单25W放大器的结构

在我们之前的教程中，我们使用运算放大器和功率晶体管制作了 10W 放大器。但在本教程中，我们将构建一个25W 功率放大器，它将驱动一个 4 欧姆阻抗扬声器。为此，我们将使用特定的功率放大器IC。我们选择了TDA2040功率放大器IC。

在上图中，显示了TDA2040。它可以在大多数通用的在线商店以及eBay上购买。该封装称为“Pentawatt”封装，具有 5 个输出引脚。引脚排列图非常简单，可在数据表中找到，

卡舌连接到引脚 3 或 –Vs（负电源）。更不用说，与选项卡连接的散热器也获得相同的连接。

如果我们查看数据表，我们还可以看到该功率放大器IC的功能

IC的功能非常好。它提供接地短路保护。此外，由于过载情况，热保护将提供额外的安全功能。正如我们所看到的，如果连接了具有+/- 17V输出的分离电源，TDA2040能够为4欧姆负载提供25瓦输出。在这种情况下，THD（总谐波失真）将为0.5%。在相同的配置中，如果我们获得 30 瓦的功率输出，THD 将变为 10%。

此外，数据表中还有另一个图表，它提供了电源电压和输出功率之间的关系。

如果我们看到图表，如果我们使用输出超过 26V 的分体式电源，我们可以实现 15Watt 以上的输出功率。因此，让我们使功率放大器与 4 欧姆阻抗扬声器配合 25W 工作，而不会影响 THD。

必需组件

为了构建电路，我们需要以下组件-

Vero 板（任何人都可以使用虚线或连接）

烙铁

焊锡丝

钳子和剥线钳工具

电线

铝制散热器

17V轨到轨电源，带+17V GND -17V电源轨道

4 欧姆 25 瓦扬声器

4.7R 电阻器 1/2 瓦

680R 电阻器 1/4千瓦特

22k 电阻器

10k 电阻器

100nF / .1uF 电容器 4 个

22uF 电容器

TDA2040

25瓦音频放大器电路图和说明

25瓦音频放大器的原理图非常简单;TDA2040 正在放大信号，并为4 欧姆扬声器提供 25 瓦 RMS 瓦数。C4和C5用作去耦滤波电容。C1 和 R1 充当滤波器。R2、R3和C2向功率放大器提供必要的反馈。R4和C3是缓冲电路，用于箝位来自感性负载（扬声器）的反馈。

测试 25W 放大器电路

我们使用变形杆菌仿真工具来检查电路的输出;我们测量了虚拟示波器中的输出。您可以查看下面给出的完整演示视频

我们使用+/-17V为电路供电，并提供输入正弦信号。示波器连接在输出端，通道A（黄色）上的负载为4欧姆，输入信号连接在通道B（蓝色）上。

放大器功率计算

我们使用一个简单的公式来计算放大器的瓦数-

Amplifier Wattage = V2 / R

我们在输出端连接了一个交流万用表。万用表中显示的交流电压是峰峰值交流电压。

我们提供了很少的25-50Hz的极低频正弦信号。与低频一样，放大器将向负载提供更多电流，万用表将能够正确检测交流电压。

万用表显示+10.1V AC。因此，根据公式，功率放大器在 4 欧姆负载下的输出为

Amplifier Wattage = 10.12 / 4

Amplifier Wattage =

25.50 

(25W approximately)

构建 25W 放大器时要记住的事项

构建电路时，功率放大器TDA2040需要与散热器正确连接。散热器越大，效果越好。此外，最好使用音频级额定箱型电容器以获得更好的效果。

将PCB用于音频相关应用始终是一个不错的选择.构建PCB的最佳方法是参考IC制造商指南。TDA2040的数据表中提供了参考PCB设计。

 

在上图中，显示了具有PCB布局的示例电路。最好坚持参考布局，并且比例为 1：1。它将降低输出中的噪声耦合。

此外，尝试使用具有适当瓦数的 4 欧姆高效率扬声器来使用此功率放大器进行驱动。