Тест, обзор, осциллограммы

Стереофонический усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме TDA7265 класса AB (2 x 25 W) с двухполярным питанием: чип - хорош, но плата требует "допиливания"
 

Обзор посвящен одноплатному стереофоническому усилителю мощности звуковой частоты (УМЗЧ, УНЧ) класса AB на основе микросхемы TDA7265 номинальной мощностью 2x25 Вт.

В обзоре будут приведены технические характеристики микросхемы усилителя низкой частоты TDA7265, кратко разобрана схемотехника тестируемого одноплатного усилителя, показаны осциллограммы работы усилителя, а также даны рекомендации по доработке платы.

Купить плату усилителя на основе TDA7265 можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на дату обзора - около $11.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

(Одноплатный усилитель низкой частоты на TDA7265 с двухполярным питанием; изображение с AliExpress)

Далее перечислены характеристики TDA7265 в "одиночном" включении (т.е. не в составе тестируемого усилителя).

Усилитель (микросхема) TDA7265 - технические характеристики:

Примечание:
  * RMS (Rated Maximum Sinusoidal) - Максимальная (предельная) синусоидальная мощность - мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа без физического повреждения. Обычно именно она указывается как номинальная "приличными" производителями (а не пиковая - PMPO).

Схемотехнически микросхема выполнена на биполярных транзисторах, включая и выходной каскад (т.е. без применения MOSFET-ов и других типов полевых транзисторов).

Полностью все характеристики и типовые схемы включения TDA7265 с однополярным и двухполярным питанием приведены в техническом описании (datasheet) TDA7265 (PDF, 400 KB).

Теперь - углубимся в практику и обратимся к внешнему виду тестируемого усилителя.
 

Внешний вид и конструкция одноплатного усилителя класса AB на микросхеме TDA7265 с двух полярным питанием

Никакой документации в комплекте усилителя не было, но обозначений на самой плате достаточно для её правильного подключения.

Посмотрим на плату усилителя в двух наклонно-диагональных ракурсах:

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Габариты платы - 45*50*25 мм.

Вид с противоположной диагонали:

Все внешние подключения можно произвести без пайки - с помощью клеммников под винт.

Задняя сторона платы:

Микросхема TDA7265 имеет неизолированный металлический теплоотвод. Этот теплоотвод находится под потенциалом отрицательного напряжения источника питания; и, соответственно, надо проследить, чтобы эта часть микросхемы вместе с прикреплённым к ней радиатором ни с чем не "коротнула".

Теоретически, можно радиатор от микросхемы изолировать; в комплекте усилителя для этого даже приложена изолирующая прокладка и крепёж:

Но, как показывает опыт, такие конструкции значительно ухудшают передачу тепла от микросхемы к радиатору. По этой причине желательно термопрокладку не использовать, а напрямую прикрепить микросхему к радиатору; позаботившись о защите конструкции от случайного замыкания.

Обратная сторона платы:

Металлизация на плате - двухсторонняя: и на верхней, и на нижней стороне.

На верхней стороне металлизация покрыта защитным лаком чёрного цвета, а на нижней - светлым (белым с лёгким зелёно-голубым оттенком).

И на верхней, и на нижней стороне лак - почти непрозрачный, из-за чего на плате трудно будет отследить расположение соединительных дорожек, если вдруг потребуется.

По углам платы расположены отверстия для её закрепления в корпусе.

Перед испытаниями к микросхемам платы был прикреплён теплоотвод, в качестве которого использовался ставший ненужным старый кулер от процессора. Кстати, старые неиспользуемые кулеры - хороший источник радиаторов для усилителей!

Получилась такая конструкция:

При установке радиатора рекомендуется применение термопасты: это поможет улучшить теплоотвод.

Именно с этим теплоотводом и проводились все тесты в обзоре.

В следующей главе разберём назначение элементов на плате усилителя.
 

Схемотехника одноплатного стереоусилителя класса AB на микросхеме TDA7265 с двухполярным питанием

Перед анализом схемотехники тестируемой платы посмотрим на каноническую схему применения микросхемы TDA7265, приведённую в её datasheet:

Теперь посмотрим на плату тестируемого усилителя и разберёмся, в чём здесь есть отличия от канонической схемы:

На плате цифрами помечены её основные элементы.

1 - микросхема усилителя TDA7265;

2 - электролитический конденсатор 10 мкФ 100 В (сверху), диод и пара резисторов, образующие схему "мягкого" включения усилителя (без щелчка);

3 - керамические блокировочные конденсаторы по питанию, номинал - 0.1 мкФ;

4 - входные разделительные конденсаторы 10 мкФ 100 В, отрезающие постоянную составляющую во входном сигнале, если она там будет содержаться;

5 - RC-цепочки 4.7 Ом + 0.1 мкФ на выходе усилителя для предотвращения его самовозбуждения;

6 - резисторы отрицательной обратной связи, 18 кОм и 560 Ом. С такими номиналами расчётная величина коэффициента усиления составляет 33 (что впоследствии подтвердилось).

Итак, к чему можно придраться в схемотехнике платы; и чем схема платы усилителя отличается от канонической из datasheet?

Первое: схема "мягкого" включения, использующая вход MUTE, не имеет внешнего управления и работает сама по себе. Если пользователь не предполагает управлять входом MUTE, то пусть так и остаётся.

Второе: вместо "больших" электролитов по питанию на 1000 мкФ использованы керамические конденсаторы на 0.1 мкФ. По манерам хорошего тона в радиотехнике, в схеме должно быть одновременно и то, и другое. Пользователь будет в высшей степени прав, если каким-либо хитрым способом довесит на плату электролиты.

Третье: хорошо бы ещё и входы соединить с землёй через конденсаторы 100-200 пФ в качестве дополнительной меры для предотвращения самовозбуждения.

Четвёртое: на входе в качестве разделительных конденсаторов установлены электролиты по 10 мкФ, что в 10 раз превышает ёмкость, рекомендованную в datasheet. Это теоретически может привести к проникновению на выход инфразвуковых колебаний, которые не будут создавать полезной звуковой мощности, но могут почём зря расходовать энергию и раскачивать динамики. Рекомендуется заменить электролиты 10 мкФ на обычную керамику 1 мкФ.
 

Испытания УНЧ с двухполярным питанием на микросхеме TDA7265

При измерениях использовались: импульсный блок двухполярного питания на ±24 В (обзор), DDS-генератор сигналов FY6800 (обзор) и осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).

В связи с тем, что максимально-допустимый ток выхода TDA7265 составляет 4.5 А, испытания на максимальную мощность проводились только для сопротивления нагрузки 6 и 8 Ом; для сопротивления 4 Ом проводился только контроль функционирования усилителя (работает нормально).

Сначала был замерен ток покоя усилителя. Он составил 76 мА; т.е. рассеваемая мощность микросхемы даже в состоянии покоя при питании ±24 В составляет 3.6 Вт.

Это - большая величина; в связи с чем, даже если усилитель не предполагается использовать при высокой мощности, радиатор всё равно нужен!

Все испытания проводились с усилителем "как есть", без каких-либо доработок. Нагружался только один канал.

Шумы усилителя оказались очень малы и практически не заметны.
 

Испытания с синусоидальным сигналом

1. Синус 1 кГц, нагрузка 8 Ом, амплитуда - на уровне начала ограничения (клиппинга):

Мощность на выходе W = U^2 / 2R = 29.2 Вт. Очень неплохо, и даже с перевыполнением заявленных 25 Вт!
 

2. Синус 20 кГц, нагрузка 8 Ом, амплитуда - на уровне начала ограничения:

Форма сигнала уже заметно отклоняется от синусоидальной, а перед положительной вершиной заметна "бахрома" небольших высокочастотных колебаний.

Но, поскольку данные искажения создают гармоники сигнала далеко за пределами слышимой области частот, то искажения не должны быть заметны на слух.
 

3. Синус 1 кГц, нагрузка 6 (!) Ом, амплитуда - на уровне начала ограничения:

Из-за уменьшения сопротивления нагрузки слегка снизилась и амплитуда на выходе, но за счёт возрастания тока выросла и выходная мощность. Она составила 35.4 Вт.

В этом режиме после 20 минут работы усилителя был сделан термоснимок платы:

Температура микросхемы усилителя достигла уровня около 76 градусов, что не угрожает её жизни и здоровью. Но при этом помним, что температурный режим в первую очередь зависит от качества теплоотвода, а здесь он был крупногабаритным и с большой площадью оребрения.
 

Испытания с сигналами прямоугольной, треугольной и пилообразной формы

4. Прямоугольник 1 кГц, нагрузка 8 Ом, амплитуда - на уровне начала ограничения (клиппинга):

Мощность на выходе в этом режиме составила 55.1 Вт. Конечно, к воспроизведению музыки  эта величина никакого отношения не имеет, но возможности усилителя демонстрирует.

Теперь посмотрим на фронт прямоугольного импульса:

Фронт - не слишком затянут, что можно оценить положительно.
 

5. Треугольник, пила и обратная пила 1 кГц, нагрузка 8 Ом, амплитуда - на уровне начала ограничения (клиппинга):

На этих осциллограммах, посвященных различным сигналам с линейным наклоном, ничего подозрительного не нашлось: всё очень даже гладко.
 

Амплитудно-частотная характеристика одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме TDA7265

Амплитудно-частотная характеристики снималась методом подачи на вход сигнала с линейно-нарастающей частотой от 10 Гц до 25000 Гц.

И вот что получилось:

АЧХ получилась абсолютно плоской (очень хорошо).

Более детальная проверка в области низких частот показала, что по уровню минус 3 дБ полоса начинается от частоты 0.5 Гц. Казалось бы, это очень хорошо для воспроизведения нижних частот, но на самом деле в звуковой тракт могут проникать бесполезные инфразвуковые частоты, а в этом ничего хорошего нет.

Как уже выше упоминалось, целесообразно заменить входные электролиты 10 мкФ на "сухие" конденсаторы 1 мкФ.
 

Окончательный диагноз одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме TDA7265

Усилитель полностью оправдал и даже слегка перевыполнил свои технические характеристики.

Он полностью пригоден для построения звуковоспроизводящих устройств средней мощности (до 25-30 Вт).

Кроме очень малых искажений, усилитель отличается прекрасной амплитудно-частотной характеристикой. Пожалуй, даже с некоторым "перебором": в области низких частот целесообразно характеристику немного "зарезать".

Ну и, с чисто технической точки зрения, для полного соответствия канонам хорошо бы каким-нибудь образом допаять к плате электролиты по питанию.

Особенность усилителя - наличие встроенного ограничения тока на уровне 4.5 А (при этом желательно вплотную к этой величине не приближаться). В связи с этим при использовании усилителя с нагрузкой 4 Ом следует понизить напряжение питания до ±16...±18 В. В ином случае возможен перегрев усилителя и сильнейшие искажения звука из-за срабатывания защиты по току.

И, конечно, не забываем прикрепить радиатор в любых вариантах применения этого усилителя!

Где купить протестированный одноплатный УНЧ на TDA7265

Купить плату протестированного в этом обзоре усилителя на основе TDA7265 можно на Алиэкспресс, например, по этой ссылке. Цена на дату обзора - около $11 (в дальнейшем может меняться).

Также можно купить и отдельно саму микросхему TDA7265 для использования в собственных конструкциях, например, по этой ссылке (цена - $2 за пару).

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

При тестировании использовались: импульсный блок двухполярного питания на ±24 В (обзор), DDS-генератор сигналов FY6800 (обзор) и осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).

Обзоры других усилителей класса AB - здесь.
 

Обзоры усилителей класса D - здесь.
 

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.
 

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  ВКонтакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

   Искренне Ваш,
   Доктор
   14 февраля 2022 г.

При копировании (перепечатке) материалов активная ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!