Тест, обзор, осциллограммы

Мостовой стереофонический усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме TDA7379 класса AB (2 x 38 W) с предусилителем на N5532: мощность и позитив
 

Обзор посвящен одноплатному стереофоническому мостовому усилителю мощности звуковой частоты (УМЗЧ, УНЧ) класса AB на основе микросхемы TDA7379 номинальной мощностью 2x38 Вт. На плате также есть предусилитель на основе популярного в звуковой технике операционного усилителя N5532.

Формально микросхема TDA7379 - четырёхканальная, но мы разберёмся, почему лучше включить её в конфигурации с двумя каналами по мостовой схеме, чем с четырьмя по обычной схеме.

В обзоре будут приведены технические характеристики микросхемы усилителя низкой частоты TDA7379, кратко разобрана схемотехника тестируемого одноплатного усилителя и показаны осциллограммы его работы.

Купить плату усилителя на основе TDA7379 можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на дату обзора - около $4.7 с учётом доставки (в дальнейшем может меняться).

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

Одноплатный усилитель низкой частоты на TDA7379 в мостовом включении; изображение с AliExpress

Далее перечислены характеристики TDA7379 в "одиночном" включении (т.е. не в составе тестируемого усилителя).

Усилитель (микросхема) TDA7379 - 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 TDA7379 приведены в техническом описании (datasheet) TDA7379 (PDF, 600 KB).

Микросхема допускает три типа подключения:

- 4 независимых канала SE (Single Ended,т.е. обычные);

- 3 канала (2 x SE + 1 x Bridge);

- 2 канала Bridge.

Теперь - разберёмся, почему при применении этой микросхемы мостовая схема - лучше, чем обычная (SE).

Посмотрим на схемы подключения для обычных каналов и для мостовых (взяты из datasheet):

Главная особенность, отличающая эти схемы друг от друга, состоит в том, что для схемы с каналами SE (обычными) требуются на выходе разделительные электролитические конденсаторы высокой ёмкости; а подключение в мостовом режиме обходится без них.

Подключение с электролитами - это не только лишние масса и габариты, но и падение мощности и АЧХ на нижних частотах.

Для обеих схем надо обратить внимание, что для работы микросхемы усилителя мощности требуется минимальное количество внешних элементов.

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

Внешний вид и конструкция двухканального усилителя класса AB на микросхеме TDA7379 в мостовом включении

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 - 50*33*23 мм. К сожалению, в конструкции забыли о крепёжных отверстиях; придется способ крепления придумывать самим. Например, можно прикрепить плату к радиатору, а затем закрепить уже сам радиатор.

Вид с противоположной диагонали:

Внешние подключения делаются пайкой, кроме подключения входного сигнала; оно организован с помощью разъёма. Хотя и пайку никто не запрещает.

Задняя сторона платы:

Микросхема TDA7379 имеет крупный и толстый 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 замкнулась.

Большая толщина и площадь теплоотвода обещают его высокую эффективность; а она для усилителей класса AB лишней не будет.

Обратная сторона платы:

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

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!

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

В следующей главе разберём назначение элементов на плате усилителя.
 

Схемотехника одноплатного стереоусилителя класса AB на микросхеме TDA7379

Посмотрим на плату тестируемого усилителя и разберёмся в общих чертах, что здесь и зачем.

На плате цифрами помечены её основные элементы.

1 - микросхема усилителя TDA7379.

2 - электролитический конденсатор по питанию 1500 мкФ 25 В.

3 - микросхема сдвоенного операционного усилителя N5532 (предварительный усилитель); включена по схеме инвертирующего усилителя. Коэффициент усиления - около 3, входное сопротивление - 4.7 К.

4,5 - входные разделительные конденсаторы, отрезающие постоянную составляющую во входном сигнале, если она там будет содержаться.

6,7,8,9 - разделительные конденсаторы между операционником и входами TDA7379. Конденсаторы 6-8 и 7-9 включены встречно-полярно. Обычно так делается, если полярность постоянной составляющей сигнала может меняться, но здесь это больше похоже на "архитектурное излишество".

10 - выход левого канала.

11 - выход правого канала.

12 - вход.

13 - стабилизатор питания 7805 для операционника.

14 - электролит 2200 мкФ 10 В на выходе стабилизатора для операционника.
 

Испытания УНЧ на микросхеме TDA7379

При измерениях использовались: импульсный лабораторный блок питания Longwei LW-K3010D (32 В, 10 А, обзор), DDS-генератор сигналов FY6800 (обзор) и осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).

Испытания проводились при напряжении питания 20 В и нагрузке 4 Ом.

Сначала был замерен ток покоя усилителя. Он составил 118 мА; т.е. рассеваемая мощность микросхемы даже в состоянии покоя составляет 2.36 Вт. Это - не мало, в связи с чем использовать усилитель без теплоотвода не рекомендуется, даже если не предполагается его работа на высокой мощности.

При испытаниях нагружался только один канал.

Шумы усилителя оказались очень малы и практически не заметны.
 

Испытания с синусоидальным сигналом

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

Мощность на выходе W = U^2 / 2R = 35.7 Вт, где U - амплитуда сигнала. Очень неплохой результат при том, что заявлена мощность 38 Вт, но при искажениях 10%; а это был бы клиппинг (срезание макушки сигнала) аж на 40% длительности сигнала.

При этом максимальный ток нагрузки усилителя составил 4.23 А и немного превысил предельно-допустимый ток микросхемы (4 А), но ничего плохого не случилось.

Ток потребления составил 2.61 А, потребляемая мощность составила 52.2 Вт, КПД=69.4%. Такая величина - характерна для усилителей класса AB. Можно сказать, что она не хуже и не лучше "среднего".

В этом режиме после 20 минут работы усилителя был сделан термоснимок платы (микросхема TDA7379 - с радиатором):

Температура микросхемы усилителя достигла уровня около 78 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.
 

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

Вершины сигнала стали "кривенькими", хотя это и не сильно заметно.

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

Испытания с сигналами прямоугольной, треугольной и пилообразной формы

3. Прямоугольник 1 кГц, амплитуда - на уровне начала ограничения (клиппинга):

Мощность на выходе в этом режиме составила 70.6 Вт, ток потребления 4.0 А, потребляемая мощность 80 Вт, КПД=88.3%.

Такой режим имеет чисто академический интерес, он только демонстрирует предельные возможности усилителя. И они - неплохи!

Теперь посмотрим на фронт прямоугольного импульса:

Фронт - несколько затянут, но в пределах приличий. Воспроизведению сигналов в пределах звукового диапазона это не помешает. Но если кто-то захочет применить его в нестандартных целях, например, для работы с ультразвуковыми сигналами, возможны проблемы.
 

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

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

Амплитудно-частотная характеристика одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме TDA7379

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 9 Гц. Это - примерно оптимальное значение, когда рабочая полоса 20 Гц - 20 КГц воспроизводится отлично, а бесполезные инфразвуковые частоты отрезаются.
 

Окончательный диагноз одноплатного усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) на микросхеме TDA7379

Усилитель полностью показал себя исключительно с положительной стороны для своего класса.

Он полностью пригоден для построения звуковоспроизводящих устройств средней мощности (до 30-35 Вт).

Кроме очень малых искажений, усилитель отличается прекрасной амплитудно-частотной характеристикой. Частота среза в области нижних частот - оптимальная; а в области высоких частот целесообразно её слегка "зарезать" до входа в усилитель хотя бы простой RC-цепочкой на уровне 30-40 КГц (во избежание пролезания на выход высокочастотных помех).

Наличие радиатора на микросхеме усилителя мощности следует считать обязательным; а уж его величина будет зависеть от того, какую мощность владелец собирается "выжать" из усилителя в процессе эксплуатации.

Если же владельцу не требуется от усилителя мощность "на всю катушку", то есть смысл рассмотреть другое столь же качественное, но менее мощное решение на основе TDA7297 (обзор). Эта микросхема имеет значительно меньшее значение тока покоя, что позволит даже отказаться от радиатора, когда высокая выходная мощность не нужна.

Где купить протестированный одноплатный УНЧ на TDA7379

Купить плату протестированного в этом обзоре усилителя на основе TDA7379 можно на Алиэкспресс, например, по этой ссылке. Цена на дату обзора - около $4.7 (в дальнейшем может меняться).

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

При тестировании использовались: импульсный лабораторный блок питания Longwei LW-K3010D (32 В, 10 А, 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  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

   Искренне Ваш,
   Доктор
   03 марта 2022 г.

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