使用TDA2050的简易2x32瓦音频放大器

如果您正在考虑构建一个简单，便宜，中等高功率的放大器电路，可以为扬声器提供高达50瓦的峰值RMS功率，那么您来对地方了。在本文中，我们将使用最流行的TDA2050 IC来设计、演示、构建和测试IC，以实现上述要求。废话不多说，我们开始吧。

此外，检查我们的其他音频放大器电路，我们已经使用运算放大器，mosfet和IC(如IC TDA2030， TDA2040)构建了25w， 40w， 100w音频放大器电路。

开始之前

在开始构建这个32+32瓦音频放大器之前，您应该知道放大器可以提供多少功率。此外，您需要考虑扬声器，低音扬声器或任何您正在构建放大器的负载阻抗。要了解更多信息，请考虑阅读数据表。

通过查看数据表，我发现TDA2050可以在22V电源上以0.5%失真的方式向4Ω扬声器输出28瓦。我将为一个阻抗为4Ω的20瓦低音扬声器供电，这使得TDA2050 IC成为一个完美的选择。

选择变压器

TDA2050数据表上的示例电路表明，IC可以由单个或拆分电源供电。在本项目中，将使用双极性电源为电路供电。

这里的目标是找到合适的变压器，它可以提供足够的电压和电流来驱动放大器正确。

如果我们考虑一个12-0-12变压器，如果输入电源电压为230V，它将输出12-0-12V交流。但是由于交流电源输入总是漂移，所以输出也会漂移。记住这个事实，现在我们可以计算放大器的电源电压。

变压器给我们交流电压，如果我们把它转换成直流电压，我们会得到

由此可见，当输入为交流230V时，变压器可以输出16.97VDC

现在如果我们考虑15%的电压漂移，我们可以看到最大电压变成-

这完全在TDA2050 IC的最大电源电压范围内。

TDA2050放大器电路的功率要求

现在让我们来确定放大器将消耗多少功率。

如果我们考虑我的低音扬声器的额定功率，它是20瓦，所以一个立体声放大器将消耗20+20 = 40瓦。

此外，我们还必须考虑功率损耗和放大器的静态电流。通常，我不会计算所有这些参数，因为对我来说这很耗时。因此，作为经验法则，我找到总消耗功率，并将其乘以1.3的系数，以找出输出功率。

所以，为了给放大器电路供电，我将使用一个12 - 0 - 12的变压器，6安培的额定值，这有点过分了。但是现在，我没有其他的变压器，所以我将使用它。

散热要求

现在，这个高保真音频放大器的功率要求是不可能的。让我们把注意力转向找出热需求。

对于这个构建，我选择了一个铝，挤压型散热器。铝是一种众所周知的散热材料，因为它相对便宜，并表现出良好的热性能。

为了验证TDA2050 IC的最高结温不超过最高结温，我们可以使用流行的热方程，您可以在这个维基百科链接中找到。

我们使用的一般原理是，温度下降ΔT通过给定的绝对热阻RØ，通过给定的热流Q。

这里，Q是通过散热器的热流，可以写成

这里，ΔT是从结到环境的最大温度降

RØ为绝对热阻。

Q是设备耗散的功率或热流。

现在为了计算方便，公式可以简化并重新排列为

重新排列公式

在这里,

TJmax为器件的最高结温

Tamb是环境空气温度

这是与散热器相连的温度

RØJC是器件从结到外壳的绝对热阻

RØB是用于TO-220封装的弹性体传热垫的典型值

RØHA TO-220封装的散热器的典型值

现在让我们放入TDA2050 IC数据表中的实际值

TJmax = 150°C(典型的硅器件)

Tamb = 29°C(室温)

RØJC = 1.5°C/W(对于典型的TO-220封装)

RØB = 0.1°C/W (TO-220封装的弹性体传热垫的典型值)

RØHA = 4°C/W (TO-220封装的散热器的典型值)

最后的结果是

这意味着我们必须消耗17.17瓦或更多的功率，以防止设备过热和损坏。

TDA2050放大电路的元件值计算

设置增益

设置放大器的增益是构建中最重要的一步，因为低增益设置可能无法提供足够的功率。而高增益设置肯定会使电路放大后的输出信号失真。根据我的经验，我可以告诉你，增益设置在30到35分贝之间对于用智能手机或USB音频套件播放音频是很好的。

数据表中的示例电路建议将增益设置为32db，我将保持原样。

运算放大器的增益可以用下面的公式计算

哪一个适合这个放大器

注意：为了设置放大器增益，必须使用1%或0.5%的电阻，否则立体声通道会产生不同的输出

设置放大器的输入滤波器

电容器C1充当直流阻塞电容器，从而降低噪声。

电容器C1和电阻R7创建RC高通滤波器，确定带宽的下端。

放大器的截止频率可以用下面的公式求出。

其中R和C是分量的值。

为了求出C的值，我们必须将方程重新排列为：

注意：建议使用金属膜油电容器，以获得最佳的音频性能。

在反馈回路中设置带宽

反馈回路中的电容有助于制作低通滤波器，这有助于增强放大器的低音响应。C15的值越小，低音就越柔和。更大的C15值会给你一个更有力的低音。

设置输出过滤器

输出滤波器或通常称为Zobel网络防止扬声器线圈和电线产生振荡。它还拒绝从扬声器到放大器的长导线接收的无线电干扰;这也可以防止他们进入反馈循环。

Zobel网络的截止频率可以用下面的简单公式计算

数据表给出了R和C的值，即R6 = 2.2R和C15 = 0.1uF。如果我们将这些值代入公式并计算，我们将得到截止频率为

723 kHz高于人类听力范围20 kHz，因此不会影响输出频率响应，也可以防止有线噪声和振荡。

电源

需要带适当去耦电容的双极性电源为放大器供电，原理图如下所示。

组件的要求

•Tda2050 IC - 2

•100k可变罐- 1

•端子5mmx2 - 2

•螺钉端子5mmx3 - 1

•0.1µF电容器- 6

•22k欧姆电阻- 4

•2.2欧姆电阻- 2

•1k欧姆电阻- 2

•47µF电容器- 2

•220µF电容器- 2

•2.2µF电容器- 2

•3.5mm耳机插孔- 1

•覆层板50x 50mm - 1

•散热器- 1

•6安培二极管- 4

•2200µF电容器- 2

示意图

TDA2050放大器电路框图如下：

电路结构

为了演示这个32瓦功率放大器，电路是在原理图和PCB设计文件的帮助下在手工PCB上构建的。请注意，如果我们将大负载连接到放大器的输出，大量的电流将流过PCB走线，并且走线有可能烧毁。因此，为了防止PCB走线烧坏，我包括了一些跳线，这有助于增加电流。

测试TDA2050放大器电路

为了测试电路，使用了以下设备。

1.有13-0-13抽头的变压器

2.一个4Ω 20W的扬声器作为负载

3.采用Meco 108B+TRMS万用表作为温度传感器

4.还有我的三星手机作为音频源

如上所示，我已将万用表的温度传感器直接安装到IC的散热器上，以测量测试期间IC的温度。

此外，您可以看到在测试期间室温为31°C。此时放大器处于关断状态，万用表显示的只是室温。在测试的时候，我在低音炮的锥体中添加了一些盐来显示低音，它在这个电路中产生的低音会很低，因为我没有使用音调控制电路来增强低音。我将在下一篇文章中做这个。

从上图可以看出，测试结果或多或少都很好，测试过程中IC的温度没有超过50°C。

进一步增强

电路可以进一步修改，以提高其性能，就像我们可以添加一个额外的滤波器，以抑制高频噪声。为了达到32W的满负荷状态，散热器的尺寸需要更大。但这是另一个项目的主题，这个项目很快就会推出。

本文编译自circuitdigest