УМЗЧ на микросхеме ТА8215

На основе специализированной микросхемы УМЗЧ с мостовыми выходными каскадами можно построить стереофонический или многоканальный усилитель мощности с относительно низким напряжением питания — 12...18 В. Такой усилитель при максимальной мощности около 18 Вт в каждом канале пригоден и для стационарных конструкций, и для автомобильной аудиоэлектроники,обеспечивая достаточную громкость прослушивания с большинством акустических систем в небольших помещениях.

Предлагаю радиолюбителям изготовить высококачественный (стандарта Hi-Fi) и недорогой универсальный
усилитель мощности ЗЧ. Универсальным этот усилитель можно считать потому, что его основа — микросхема
с мостовым оконечным каскадом. Это дает возможность при низком напряжении питания получить значительную выходную мощность, а использовать такой усилитель можно не только в составе стационарного звуковоспроизводящего комплекса, но и в автомобиле.Также усилитель отличают высокая чувствительность по входу (предварительный усилитель часто оказывается излишним), низкий уровень нелинейных искажений и режим бесшумного включения. Малый уровень собственного шума и широкий диапазон воспроизводимых частот делают его наиболее подходящим устройством для прослушивания музыки с проигрывателя компакт-дисков.
Схема усилителя изображена на рис. 1

Рис.1

Основные характеристики микросхемы приведены ниже:
Напряжение питания, В     9...18
Номинальная выходная мощность при напряжении питания 13 В, Вт    2x15
Максимальная выходная мощность при напряжении питания 15 В, Вт    2x18
Сопротивление нагрузки, Ом    4
Коэффициент гармоник при выходной мощности 1 Вт, напряжении питания 13 В, сопротивлении нагрузки 4 Ом, на частоте 1 кГц
Диапазон воспроизводимых частот, Гц    20...20000
Ток покоя при отсутствии сигнала на входе и неподключенной нагрузке, мА . .120...250
Уровень собственного шума при напряжении питания 13 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом в полосе 20...20000 Гц, мВ    0,3...0.7
Выходное напряжение при отсутствии входного сигнала, В    ±0,3
Интервал рабочих температур, °C     -30...+60

Усилитель изготовлен на основе микросхемы японской фирмы TOSHIBA . Внутри микросхема состоит из девяти функциональных узлов — два предварительных усилителя, два фазоинвертора, четыре оконечных усилителя мощности с мостовой схемой включения нагрузки (по два на канал) и узла мониторинга и защиты (от перегрузки оконечных усилителей, от превышения температуры корпуса микросхемы и пр.).
Уровень громкости регулируют переменным резистором R1, а переменный резистор R2 (группы А) корректирует баланс уровней сигналов в каналах. Резисторами R3 и R4 подстраивают чувствительность усилителя. Далее стереосигналы через конденсаторы С1 и С2 поступают на входы микросхемы. Усиленные микросхемой сигналы могут быть поданы на акустические системы соответствующей мощности. Корректирующие цепи R7C6, R8C7, R9C8, R10C9 улучшают устойчивость усилителей.
Напряжение питания фильтруется конденсатором С10 и подается на соответствующие выводы микросхемы, усилитель переводится в рабочий режим подачей напряжения на вход включения дежурного режима (Stand-By), который через резистор R6 подает на вывод 4 микросхемы DA1 напряжение высокого уровня. Светодиод HL1 сигнализирует о переходе усилителя в рабочее состояние.
Для желающих модифицировать приводимую в статье схему усилителя будет полезным знать назначение выводов микросхемы:
1.    Управление выключением сигнала (Mute).
2.    Вход левого канала.
3.    Инверсный вход предварительного усилителя левого канала.
4.    Включение дежурного режима (Stand-By).
5.    Минус питания предварительных усилителей.
6.    Инверсный вход предварительного усилителя правого канала.
7.    Вход правого канала.
8.    Вывод подключения сглаживающего фильтра.
9.    Плюс питания предварительных усилителей.
10.    Плюс питания оконечных усилителей левого канала.
11.    Выход неинвертирующий правого канала.
12.    Выход инвертирующий правого канала.
13.    Минус питания правого канала.
14.    Минус питания левого канала.
15.    Выход неинвертирующий левого канала.
16.    Выход инвертирующий левого канала.
17.    Плюс питания оконечных усилителей правого канала.
Для изготовления стереофонического варианта усилителя используется одна микросхема — ТА8215Н или TA8215L (Ртах = 2x18 Вт; корпус HZIP17-P или HSIP17-P), но вместо нее можно применить более дешевую аналогичную микросхему из той же линейки — ТА8205АН или TA8205AL (максимальная мощность Ртах- 2x18 Вт). С небольшими дополнениями (к выводам 2 и 7 припаять соединяемые с общим проводом конденсаторы емкостью по 1000 пФ, предотвращающие самовозбуждение усилителя на высоких частотах) можно применить ТА8210АН или TA8210AL (Ртох= 2x22 Вт) в аналогичных корпусах, а для нагрузки сопротивлением 2 Ом можно рекомендовать микросхемы ТА8220Н, ТА8221 АН или TA8221AL (Ртах= 2x30 Вт). Работа усилителя была проверена с микросхемами ТА8205АН, ТА8210АН и ТА8215Н.
После сборки усилитель не нуждается в особом налаживании и работоспособен сразу после подачи питания, однако следует сказать о некоторых особенностях монтажа и подборе деталей.
Провода питания и выходных цепей усилителя должны быть достаточно толстыми (не менее 0,75 мм2). Все провода входных цепей усилителя должны быть экранированными, желательно использовать экранированный провод для каждого канала отдельно, чтобы исключить паразитное влияние входного сигнала одного канала на другой. Кроме того, необходимо экранировать узел регуляторов и усилитель от трансформатора питания. Не следует допускать, чтобы провода входных цепей располагались рядом (параллельно) с проводами питания и выходными цепями усилителя.
Монтаж элементов усилителя может быть как навесным, так и выполненным на печатной плате (рис. 2), но в любом случае все соединительные проводники между выводами микросхемы и элементами усилителя должны быть как можно короче.

Рис.2

Микросхема должна иметь хороший тепловой контакт с теплоотводом соответствующего размера (площадью не менее 500 см*), для уменьшения размеров можно использовать ребристый теплоотвод с вентилятором от процессоров персональных компьютеров. Теплоотвод должен быть обязательно соединен с общим проводом (электрического контакта теплоотводящей поверхности с усилителем микросхемы нет!).
При подключении акустических систем необходимо соблюдать полярность. Следует учесть, что для мостовых усилителей характерен выход из строя при замыкании выходов микросхемы на общий провод или при ошибочной подаче на нее напряжения питания обратной полярности.
Если допустить небольшое изменение характеристик усилителя с этой микросхемой, то можно допустить отклонение параметров элементов схемы, указанных на рис. 1, в относительно широких пределах. Переменный резистор R1 может состоять из двух раздельных переменных резисторов сопротивлением по 33...200 кОм; сопротивление резистора R2 допускается в пределах 10...47 кОм; конденсаторы С1 и С2 могут быть емкостью 1... 10 мкФ на напряжение 6,3—100 В; R5 — 1,2...2 кОм; резисторы R7—R10 — 2... 10 Ом; конденсаторы СЗ, С5 — 30... 100 мкФ на напряжение 6,3—100 В; С4 - 100...500 мкФ на 10—100 В; С10 — 100...470 мкФ на 16—100 В; С6—09 — 0,1...0,5 мкФ; светодиод HL1 — серий АЛЮ2, АЛ307, АЛ310, КИПД02 и им подобные (любого цвета свечения).
Для питания усилителя необходимо использовать мощный стабилизированный источник питания (микросхема ТА8215Н при максимальной мощности потребляет ток около 3 А).  После начала эксплуатации первого собранного мной усилителя в составе звуковоспроизводящего комплекса я решил изготовить для него собственный блок питания и поместить все узлы в один корпус.
Схема блока питания приведена на рис. 3.

Рис.3

Его включение и выключение производят одной кнопкой SB1. В качестве К1 использовано реле РЭС22 (РФ4.523.023-00). Понижающий трансформатор должен обеспечивать напряжение на вторичной обмотке 17...20 В при токе не менее 3 А. Напряжение на базе транзистора VT1 стабилизирует микросхема DA1, напряжение стабилизации которой устанавливают подстроечным резистором R2. Перед подключением БП к усилителю необходимо регулировкой этого резистора добиться на выходе БП постоянного напряжения, равного 15... 16 В. Блок питания не критичен к деталям, важно только, чтобы уровни напряжения и мощности рассеяния не превышали допустимых значений даже при повышенном напряжении в сети.
Д. Захаров,г. Прокопьевск Кемеровской обл.