使用tda2040和晶体管对的40瓦音频放大器

功率放大器是声音电子产品的一部分。它旨在最大化给定输入信号的功率幅度。在音响电子设备中，运算放大器会增加信号的电压，但无法提供驱动负载所需的电流。在本教程中，我们将使用TDA2040功率放大器IC和两个连接了4欧姆阻抗扬声器的功率晶体管构建40W放大器。

放大器的构建拓扑

在放大器链系统中，功率放大器用于负载之前或最后的阶段。通常，声音放大器系统使用以下框图中所示的拓扑

从上面的框图中可以看到，功率放大器是直接连接到负载的最后一级。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和电压控制放大器来校正信号。同样，在某些情况下，需要音频控制时，在功率放大器之前添加音频控制电路。

了解你的负担

对于音频放大器系统，放大器的负载和负载驱动能力是结构中的重要方面。功率放大器的主要负载是扬声器。功率放大器的输出取决于负载阻抗，因此连接不合适的负载可能会损害功率放大器的效率以及稳定性。

大声扬声器是一个巨大的负载，它充当感性和电阻性负载。功率放大器提供交流输出，因此扬声器的阻抗是正确传输功率的关键因素。

阻抗是电子电路或组件对交流电的有效电阻，由与欧姆电阻和电抗相关的综合效应产生。

在音频电子产品中，可以使用不同功率，不同阻抗的不同类型的扬声器。使用管道内水流之间的关系可以最好地理解扬声器阻抗。只需将扬声器视为水管，流经水管的水就是交流音频信号。现在，如果管道直径变大，水很容易流过管道，水量会更大；如果我们减小直径，则流过管道的水就会少，所以水量会变大。降低。直径是由欧姆电阻和电抗产生的效果。如果管子直径变大，阻抗会降低，因此扬声器可以得到更大的功率，放大器提供更多的功率传输方案，如果阻抗变高，则放大器将为扬声器提供更少的功率。

市场上有不同的选择以及不同的扬声器市场，通常有4 ohms，8 ohms，16 ohms和32 ohms，其中4 ohms和8 ohms的扬声器价格便宜。此外，我们需要了解，具有5瓦，6瓦或10瓦甚至更高功率的放大器是RMS（均方根）瓦数，它在连续运行时由放大器传递到特定负载。

因此，我们需要注意扬声器的额定值，放大器的额定值，扬声器的效率和阻抗。

简单的40W放大器的结构

在之前的教程中，我们使用运算放大器和功率晶体管制作了10W放大器，还使用TDA2040制作了25W放大器。但是对于本教程，我们将构建一个40W功率放大器，它将驱动一个4欧姆阻抗的扬声器。我们将使用相同的TDA2040这在使用25瓦的功率放大器，但要获得40瓦的功率输出，我们将使用额外的功率晶体管。

在上图中，显示了TDA2040。大多数通用在线商店以及eBay上都可以使用它。该封装称为“ Pentawatt ”封装，具有5个输出引脚。引脚图非常简单，可以在数据表中找到，

接线片连接到引脚3或–Vs（负电源）。更不用说，与选项卡连接的散热器也获得相同的连接。

如果我们查看数据表，我们还可以看到该功率放大器IC的功能

该IC的功能相当不错。它提供对地短路保护。此外，由于过载情况，热保护将提供额外的安全功能。如我们所见，如果连接了具有+/- 17V输出的分离式电源，则TDA2040能够向4欧姆负载提供25Watt输出。在这种情况下，THD（总谐波失真）将为0.5％。在相同的配置中，如果我们获得30瓦的功率输出，则THD将变为10％。

此外，数据表中还有另一个图形，它提供了电源电压和输出功率之间的关系。

如果看到该图，如果使用输出功率超过15V的分离式电源，则可以实现26Watt以上的输出功率。

因此，正如我们已经看到的那样，可以通过TDA2040实现25瓦的连续输出。但是我们要制造40瓦功率放大器。因此，这额外的15瓦功率，我们需要添加两个功率晶体管NPN和PNP，以在4欧姆扬声器上提供额外的放大和输出功率。

为了实现这种额外的功率放大，我们使用了匹配对晶体管BD712和BD711功率晶体管。两个晶体管均采用TO-220C封装。

BD711和BD712的引脚排列图为

为了在不损害THD的情况下实现完美的运行，我们需要36V电源以实现40瓦输出。尽管可以使用15V至40VDC为该电路供电。

所需组件

要构建电路，我们需要以下组件-

1. Vero板（点缀或连接任何人都可以使用）
2. 烙铁
3. 焊锡丝
4. 钳和剥线钳工具
5. 电线
6. 铝制散热器KS-58
7. 36V单电源
8. 4欧姆40瓦扬声器
9. 4个1.5R电阻1/2瓦电阻
10. 4pcs 100k电阻1/4 ^th瓦
11. 12k电阻
12. 额定功率为2瓦的1R电阻
13. 470nF电容器
14. 100uF电容器
15. TDA2040
16. 1N4148二极管2个
17. 220nF电容器
18. 2200uF电容器
19. 4.7uF电容器
20. BD711和BD712晶体管对。

电路图和说明

原理图是40瓦音频放大器，非常简单；TDA2040正在放大信号并提供25W RMS瓦数。使用BD711和BD712晶体管对可以进行额外的功率放大。输入电容器470nF是隔直电容器，它将仅允许交流信号通过。一件事是单电源电压。由于放大器是通过单电源供电的，因此需要将输入信号提升到几伏以上，以便放大器可以放大正峰值和负峰值中的信号。电阻器R6，R9和R7，R8向功率晶体管和功率放大器提供偏置电压。R10和C5是缓冲或RC钳位电路，用于保护放大器免受扬声器的巨大感性负载的影响。

测试40瓦放大器电路

我们使用了变形仿真工具来检查电路的输出；我们在虚拟示波器中测量了输出。您可以查看下面给出的完整演示视频。

我们使用36VDC为电路供电，并提供了输入正弦信号。示波器的输出端连接到通道A（黄色）上的4欧姆负载，输入信号连接到通道B（蓝色）上。

我们可以在视频中看到输入信号与放大输出之间的输出差异：

另外，我们检查了输出功率，如前所述，放大器的功率高度依赖于多种因素。它高度依赖于扬声器阻抗，扬声器效率，放大器效率，结构拓扑，总谐波失真等。我们无法考虑或计算所有与放大器功率相关的可能因素。实际电路与模拟电路不同，因为在检查或测试输出时需要考虑许多因素。

放大器功率计算

我们用一个简单的公式来计算放大器的功率

放大器功率= V ² / R

我们在输出端连接了一个交流万用表。万用表中显示的交流电压是峰峰值交流电压。

我们提供了非常低频的200Hz正弦信号。与低频情况一样，放大器将向负载提供更多电流，而万用表将能够正确检测交流电压。

万用表显示+ 12.5V AC。因此，根据公式，功率放大器在4欧姆负载下的输出为

放大器功率= 12.5 ² /4放大器功率= 39.06（约40W）

构造40w放大器时要记住的事情

构成电路时，功率放大器TDA2040需要正确连接散热器。较大的散热器可提供更好的效果。另外，最好使用音频级额定箱型电容器，以获得更好的效果。

使用PCB进行音频相关应用总是一个不错的选择。构造PCB的最佳方法是参考IC制造商指南。

1. 使音频信号走线尽可能短，以减少不必要的噪声耦合。
2. 功率晶体管需要连接适当的散热器。可以使用KS-58系列散热器。
3. 请勿使用单个大型散热器并固定TDA2040，BD711和BD712。对单独的组件使用单独的散热器，否则会发生短路。
4. 请注意扬声器的功率，否则扬声器可能会烧毁或损坏。
5. 请勿卸下钳位电路或缓冲电路，这对于功率晶体管和功率放大器的安全至关重要。
6. 不要在放大器中施加较大的放大信号，THD会增加。