Amplificatore con TDA7294

Questo circuito e' basato sull'integrato amplificatore TDA7294. Il componente e' circuito integrato monolitico in package Multiwatt15. E' stato progettato come amplificatore Hi-Fi in classe AB per applicazioni come Home Stereo, TV di classe elevata e casse amplificate. Con l'aggiunta di un opportuno stadio alimentatore questo circuito può fornire oltre 80W RMS su un carico di 4 o 8 ohm, con una distorsione armonica totale inferiore a 0.1%. Il TDA7294 dispone al suo interno di una protezione al corto circuito e di una protezione termica, così da rendere robusta l'applicazione finale. Dispone inoltre di funzioni integrate che semplificano il controllo dell'accensione e dello spegnimento, evitando i fastidiosi rumori sulle casse.

Schema

Quasi tutte le funzioni del circuito sono svolte dal circuito integrato. Per realizzare un completo amplificatore di potenza sono richiesti pochi altri componenti passivi a contorno. In questo modo è ridotto al minimo il costo di realizzazione e l'ingombro fisico del circuito. Lo schema elettrico è identico a quello che si trova sui fogli tecnici dell'integrato. Tutte le caratteristiche tecniche dell'amplificatore le trovate nei fogli tecnici del TDA7294. L'invito è in ogni caso a leggere il documento, per sciogliere qualsiasi dubbio.

Alimentatore

Più è alta la tensione di alimentazione, maggiore è la potenza d'uscita dell'amplificatore, ma anche la potenza dissipata dall'integrato. Il TDA7294 ha tensione massima di lavoro di +-40V, ma la potenza massima dissipabile può comunque essere superata anche con tensioni inferiori. Sarebbe meglio non utilizzare tensioni di alimentazione superiori a +-35V. L'alimentatore può essere costruito con un trasformatore a presa centrale, un ponte raddrizzatore e una manciata i condensatori elettrolitici, come quello illustrato nella figura seguente:

In questo caso la tensione sulle uscite di secondario del trasformatore deve essere al massimo 24..26Vac. Per una data tensione di alimentazione il trasformatore deve essere dimensionato per fornire adeguata potenza al carico, tenendo conto anche della dissipazione sul circuito integrato. In questo calcolo sono di aiuto i diagrammi riportati nel datasheet.

Supponiamo ad esempio di alimentare l'amplificatore con una tensione duale di +35V-0-35V e di usare speaker a 8 ohm con una T.H.D=0.5%. Dai grafici del datasheet si trova che la potenza massima erogata dall'amplificatore (Output Power vs. Voltage Supply) è di 70W, con una potenza dissipata dall'integrato (Power Dissipation vs. Output Power) di ben 28W. L'alimentatore dovrà quindi fornire almeno una potenza di 100W.
N.B. Un trasformatore a induzione adatto a realizzare un alimentatore simile è oggetto piuttosto grande e non proprio a buon mercato. Io l'ho recuperato da apparecchiature da rottamare.

Dal punto di vista della realizzazione, il circuito di alimentazione è molto semplice e si fa prima a costruirlo su mille fori che su circuito stampato. Non ci sono connessioni critiche o particolari regole di routing da rispettare. Inoltre è facile recuperare componenti di seconda mano come grossi condensatori elettrolitici e ponte a diodi. Le dimensioni di questi componenti possono variare notevolmente per marca e modello. Un circuito stampato avrebbe solo posto una limitazione dovuta agli ingombri meccanici dei componenti..

Circuito d'uscita

Il costruttore non specifica nessun tipo di circuito per le uscite. Anche se non strettamente necessario ho preferito comunque inserire un piccolo circuito di protezione prima di uscire dal contenitore dell'amplificatore. Lo schema proposto serve a smorzare eventuali extratensioni che si potrebbero formare nel percorso che va tra l'uscita dell'amplificatore agli speakers.

Schema e componenti sono derivati dalle connessioni trovate su di un amplificare integrato 2X45Wrms. Non ho riportato i valori delle impedenze perchè ... non conosco il loro valore esatto. Le induttanze sono costruite con filo in rame smaltato del diametro 0.8mm. L'avvolgimento è composto di due strati, ciascuno di 7 spire, molto compatte tra loro. Le spire sono avvolte in aria. Il diametro interno dell'avvolgimento è di 6mm, esterno circa 8mm. La lunghezza dell'induttanza è di 6mm. Da una formula di calcolo empirica, valida per solenoidi corti a uno o più strati e alle basse frequenze, ricavo un valore teorico di 22uH. Si tratta di un valore verosimile ma da prendere con "le molle". Per la misura accurata bisognerebbe utilizzare un induttanzimetro. Comunque in questo caso specifico il valore preciso non è di fondamentale importanza.

Dissipatore

E' di fondamentale importanza montare una adeguata aletta di smaltimento del calore sul corpo metallico dell'integrato amplificatore. L'aletta dovrebbe avere una resistenza termica inferiore a 1,4°C/W. Il dissipatore deve essere fissato un modo stabile, con una vite. Tra l'aletta e l'integrato occorre sempreinterporre un foglietto di mica isolante, cosparso di un sottile strato di pasta termoconduttiva. Per maggiori informazioni seguite il tutorial sui dissipatori di calore sul sito http://www.vincenzov.net/.

Funzione Mute

Nella versione mono la funzione mute si attiva applicando un a tensione di 12V ai morsetti dell'omonimo connettore. Nella versione stereo invece si attiva mettendo in corto il terminali del connettore. Per rendere disponibile questa funzione sul pannello frontale è possibile utilizzare un semplice interruttore.

Collaudo

Prima di dare tensione al circuito, verificate che tutti i componenti siano inseriti nel verso corretto. In particolare prestate attenzione alla polarizzazione dei grossi condensatori elettrolitici di filtro sull'alimentazione. Prima di collegare l'alimentatore misurate la sua tensione di uscita. Quindi collegate un carico sui morsetti di uscita dell'amplificatore e cortocircuitate i morsetti di ingresso. Inserite un amperometro in serie al ramo positivo dell'alimentazione. Durante il collegamento all'alimentatore, con i condensatori scarichi, si può verificare una breve scarica elettrica tra i conduttori di alimentazione ed i relativi morsetti dell'amplificatore. Accendete l'alimentatore e verificate che la corrente assorbita sia compresa tra i 20 e i 60mA DC. Inoltre verificate che la tensione sui morsetti di uscita dell'amplificatore non superi i 200mV prima di connettere degli altoparlanti. Non alimentate il circuito senza aver prima montato un'aletta di raffreddamento sul circuito integrato.

PCB

Schema elettrico e PCB sono stati progettati con EAGLE, software CAD gratuito, almeno per questo tipo di progetti. I file sono presenti nell'archivio. Avete quindi la possibilità adattare schema e PCB alle vostre esigenze e/o trovare soluzioni per migliorare il progetto.

Assemblaggio

Niente di impegnativo. Iniziate montando prima i componenti piu' bassi, le resistenze ed i condensatori ceramici. Lasciate per ultimi l'integrato e i grossi condensatori elettrolitici di filtro. Prestate molta attenzione a non montare i condensatori elettrolitici nel verso sbagliato. Il catodo è contrassegnato sull'involucro degli stessi. Prima di saldare tutti i conduttori del circuito integrato, fate attenzione che il suo contenitore formi un angolo retto rispetto il circuito stampato, in modo da poter montare in modo agevole l'aletta di raffreddamento. Il circuito non necessita di nessuna taratura. Per portare il segnale all'ingresso dell'amplificatore è indispensabile utilizzare un cavetto schermato il più corto possibile, e possibilmente lasciandolo lontano da sorgenti di disturbo.

Utilizzo

Regolate al minimo il volume della sorgente prima di alimentare il circuito. La prima volta che lo utilizzate è meglio non usare le casse buone dell' impianto in salotto. La potenza sonora erogata e' davvero sbalorditiva, così come il calore generato dall'integrato. Per lunghi periodi di funzionamento a potenze medio alte serve un dissipatore di dimensioni eccezionali.

Altre idee

Sarebbe utile un monitor della tensione di alimentazione, che potesse intervenire tagliando energia all'amplificatore quando la tensione eccede, oppure e' inferiore, a valori predeterminati. Potrebbe anche essere prudente realizzare un semplice circuito per fare in modo cha al power-on l'amplificatore parta sempre in stato di mute, e solo con uno sblocco manuale possa iniziare a lavorare. Questo a garanzia dei timpani quando si accendere l'amplificatore con la sorgente dimenticata a tutto volume.

Come si realizza un circuito stampato in casa ?	http://www.vincenzov.net/tutorial/stampati/stampati.htm Per realizzare un PCB su due lati seguite questi consigli.
Come devo collegare i vari connettori ?	Stampate lo schema elettrico e lo schema di assemblaggio e confrontate i relativi nomi dei connettori.
Eagle non visualizza il piano di massa.	Occorre fare Tool>Ratnest.

Presentazione