Усилитель мощности 2+1 (два канала+сабвуфер) на TDA2030


В обзоре изучаем радиоконструктор УНЧ класса АВ (2+1) на микросхемах TDA2030.
Схема, описание конструктора, замена микросхем на TDA2050/LM1875, измерения, возможный апгрейт.

Характеристики УНЧ
1. Класс АВ
2. Напряжение питания двойное 12V АС 30W. Лучше использовать трансформатор мощностью 40W и больше.
3. Максимальная выходная мощность 15 Ватт на канал
4. Сопротивление нагрузки 4 to 8 Ω
5. Микросхемы защищены от перегрева, короткого замыкания.
6. Возможность подключить пассивный сабвуфер.
7. THD 0.1% или меньше.

Упаковка



Конструктор:

Двухсторонняя печатная плата (качественная):


Детальки подробно

Конденсаторы:

Потенциометры (все на 50 кОм, линейные):


Фурнитура:


TDA2030, ОУ NE5532, стабилизаторы на 12 В.

Радиатор для одной TDA2030. Двумя ножками впаивается в плату:


Считаем площадь: (3*3+1,5*3*2+0,7*3*6)*2=61.2 см^2
Трансформатор для питания (мой) 40 Ватт, две обмотки по 12 В переменки:


Схема УНЧ
Схему по печатке восстанавливал. Возможно где-то ошибся. Если кто-то ошибку заметит — пишите, исправлю.

По даташиту TDA2030 соетуют ставить два конденсатора (электролит в 100 мкФ и шунтирующий пленку-керамику 0.1 мкФ) и два диода на питание каждой микросхемы:

Тут нету их.
Две TDA2030 стоят на правый-левый каналы, две включены в мост и используются для сабвуфера. Один предуслитель на NE5532 на общий вход работает, второй на сабвуфер.
На входе усилителя два электролита 4.7 мкФ, то же не очень хорошо. На входе каналов стоит керамика 0.1 мкФ. Тоже не хорошо.
Регулятор громкости после преда стоит. Можно сильным сигналом пожечь операционники.


Сразу напишу, что заменил все электролитические конденсаторы Chang на Jamicon 50 V. На фильтр питания поставил два кондера на 4700 мкФ*50 В (максимальные по емкости, которые залезли на плату). Планировал потестить усилок на питании 22-25 В, но из-за маленьких радиаторов от этой идеи отказался. В другом радиаторе 4 отверстия лень было сверлить и конденсаторы перепаивать тоже.

Прежде чем полностью распаивать усилитель, решил собрать только диодные мост на питание, фильтры питания и два канала — правый и левый. Предусилки и усилитель для сабвуфера решил не распаивать. Провел несколько экспериментов.
Результаты опытов с разными конденсаторами и микросхемами TDA2030/TDA2050/LM1875
Подключалось через плату защиты АС на всякий случай, АС Mission M51 8 Ом, источник ЦАП DAC Constantine + (Philips TDA 1545A + Analog Devices 826 opamp) по USB.

Первый тест. Керамика VS пленка
Сначала установил две микросхемы TDA2030 из набора. На одном канале установил керамические конденсаторы в 0.1 мкФ, на втором Wima MKP-4 0.1 мкФ 250 В. Конденсаторы Wima без проблем разместились на печатке:

Включил питание, послушал — результат очевиден. С Wima MKP-4 0.1 мкФ играет заметно лучше. Звук детальней. С керамикой «песочит» немного. Если на входе УНЧ вместо 0.1 мкФ установить пленку на 2 мкФ, то звук улучшается — басы лучше играет.
Звук микросхем TDA2030 достаточно жесткий. ВЧ (тарелочки, например) играет. с НЧ тоже ок на слух (особенно если на вход поставить пленку 2 мкФ).
Для дальнейших опытов убрал керамику, поставил везде Wima MKP-4 0.1 мкФ.

Дальше будем тестировать УНЧ с разными микросхемами. Напряжение питания оставил то же — 12 В двойной переменки.
Пациенты:

Справа налево: TDA2030 из набора, TDA2030 оффлайн куплена (левак видимо), TDA2050 оффлайн куплена, LM1875 оффлайн куплена. Все микросхемы взаимозаменяем. Отличаются друг от друга макс. напряжением питания, мощностью и уровнем искажений.
Крупным планом:
TDA2030 из набора:

TDA2030 оффлайн:

TDA2050 оффлайн:

LM1875 оффлайн:

Все тесты с трансформатором 12 В.

Второй тест. TDA2030 из набора VS TDA2030 оффлайн
Звук китайских микросхем из набора оказался лучше купленных оффлайн. На оффлайновых звук смазан. Китайские TDA2030 из набора больше понравились.

Третий тест. TDA2030 из набора VS TDA2050 оффлайн
Микросхема TDA2050 — более мощная микросхема. Если поднять напряжение питания до 22 В может выдать до 20 Вт на нагрузку в 8 Ом при THD 0.03% на 1кГц.
Установил. Послушал. С этим TDA2050 играет хуже. Звук как-то «размазан», вялый и немного приглушен. Странно, народу на форумах и обзорах TDA2050 больше нравится почему-то.

Четвертый тест. TDA2030 из набора VS LM1875 оффлайн
LM1875 — более мощная микросхема. Если поднять напряжение питания до 25 В может выдать до 20 Вт на нагрузку в 8 Ом при THD 0.015% на 1кГц.
Установил. Послушал. У LM1875 звук более детальный, чуть-чуть мягче TDA2030, но тоже достаточно жесткий, не вялый.

Итог — в моих тестах победила LM1875.
Есть в инете известный обзор на ютубе по тестам микросхем TDA2030, TDA2050,LM1875: www.youtube.com/watch?v=6DpjYgfU1R8
Там победила TDA2050. Выбор за вами.


Собрал конструктор. Все микросхемы, керамические конденсаторы из набора. Электролиты, как писал выше заменил. Операционники установил на панельки (их в наборе не было, свои поставил). Помыл плату. Вот что вышло:


Регуляторы справа налево: регулятор громкости, регулятор тональности, уровень сабвуфера. Два резистора — нормальные (нет треска, звука на мин положении, дисбаланса каналов и т.д.). Один (регулятор тональности) — немного трещит при вращении. Обычная лотерея на подобные дешевые детали.
Регулятор тональности работает на АЧХ так:

Проведем стандартные измерения напряжения в УНЧ.
Измерения напряжений
Переменное напряжение на трансформаторе питания
Одна обмотка:

Другая:

После диодного моста без нагрузки
Одна полярность:

Другая полярность:

Под нагрузкой (усилитель в клиппинге)

После стабилизаторов на ОУ



Подключим нагрузку (2 резистора 8 Ом на 100 Вт на каждый канал и 6 Ом 100 Вт на сабвуфер) и померим постоянку на выходе УНЧ при минимальном положении регулятора громкости:
Правый канал:

Левый канал:

Сабвуфер:

Померим работает ли УНЧ (подадим на вход сигнал 1 кГц и посмотрим осциллографом сигнал на выходе) и посчитаем мощность основных каналов (нагрузка 8 Ом). Два термометра — один на каналы, второй на усилитель для сабвуфера:

На входе:

На выходе:

Чуть больше и получаем клиппинг:


Pmax=(23,6/2)*(23,6/2)/8=17,4 Ватт
Prms=8.7 Ватт
Прямоугольник (крутим регулятор тональности до крайнего положения в право — иначе он кривой получается)

Все ок и тут.
Усилок для сабвуфера работает так:
На входе так:

На выходе так:

Если увеличить амплитуду сигнала на сабвуфере крайним левым резистором, получаем так:

Если еще больше — тогда так получается:

При увеличении частоты (например, до 400 Гц) получаем так:


Сдулось сабвуфер…

При температуре в примерно в 110 градусов на моих датчиках, срабатывает термозащита и микросхемы отключаются. Маленькие радиаторы и обдува нету.

Еще заметил, что встроенный преамп на ОУ усиливает звук всего процентов на 20%.

Тесты правого и левого канала с помощью программы RMAA
Тестировалось на нагрузке в 8 Ом, мощность выходная максимальная около 10 Ватт, при большей мощности появляются искажения.
Регулятор тональности на максимум:






Подключил усилитель к колонкам АС Mission M51 8 Ом, источник ЦАП DAC Constantine + (Philips TDA 1545A + Analog Devices 826 opamp) по USB. В качестве сабвуфера подключил старую колонку.
Послушал на разных треках. Усилитель в почти стоковом варианте работает неплохо. Так сказать, «весьма сбалансированно». Звезд не хватает, но свою цену отлично отыгрывает. Немного правда «песочит» и дает жесткий звук. Видимо из-за керамических конденсаторов. Лучше недорогих D-класса (например, микросхем PAM)

Тут на сайте есть обзор на подобный (идентичный видимо по схеме, но с другими деталями и цветом платы) усилок — mySKU.pro/blog/aliexpress/25098.html. Автор его в корпус оформил.

Что имеем в итоге.
За свои деньги играет даже при в базовом наборе деталей достаточно неплохо. Конструктор можно использовать, если у вас завались пара колонок и сабвуфер (например от домашнего кинотеатра, автомобильная акустика, комповой акустики и проч). Там ему и место. Если только стерео, то продают кучу наборов в разных вариантах на этих микросхемах УНЧ только для стерео. Если акустика дешевая, то
смысла апгрейта по деталям нету. Если по-дороже — тогда меняем все конденсаторы 0.1 мкФ на приличную пленку, усиливаем батарею в блоке питания, меняем все проходные кондеры на пленку 2 мкФ, меняем микросхемы (УНЧ и ОУ) и регуляторы, для увеличения мощности поднимаем напряжение питания и ставим новый радиатор и т.д. правда после апгрейта стоить УНЧ будет дороже 10$.

Спасибо за внимание.


Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.