Wzmacniacze na układach TDA7294

Przeglądając strony internetowe zauważyłem, że funkcjonuje wiele różnych opinii na temat jakości układów TDA7294 i ich przydatności do budowy wzmacniaczy audio.

Buduję wzmacniacze m.cz. od lat 60-tych, zarówno lampowe jak i krzemowe (wcześniej także germanowe). Pojawienie się na rynku scalonych wzmacniaczy mocy, spowodowało, że stały się one względnie proste. Gdy pojawił się TDA7294 postanowiłem zbudować na nim wzmacniacz, by wyrobić sobie prywatny pogląd o jego jakości. Dane zawarte w nocie katalogowej, dotyczące jego parametrów, dodatkowo do tego zachęcały. Zbudowałem 9 wzmacniaczy audio: dwa z układami pojedynczymi, w tym jeden w postaci dwóch mono bloków w jednej obudowie i jeden ze wspólnym transformatorem zasilającym oraz sześć w układzie mostkowym ze wspólnym transformatorem zasilającym. Zbudowałem także wzmacniacz gitarowy z mostkową końcówką mocy. Oczywiście zniszczyłem po drodze kilka układów, ale czegoś się nauczyłem. W każdym przypadku stosowałem typową aplikację producenta. Pragnę podzielić się doświadczeniem jakie zebrałem. Nie chcę snuć tu bardzo teoretycznych rozważań i skupię się nad rzeczami praktycznymi. W przyrodzie tak jakoś jest, że im więcej uwagi czemuś poświęcamy tym lepiej to poznajemy, a i to coś ukazuje nam coraz więcej swoich zalet lub wad. To jest właśnie doświadczenie.

Błąd popełniany przez wielu konstruktorów wzmacniaczy dotyczy sprawy podstawowej – zasilacza. Co to jest wzmacniacz? Wzmacniacz jest urządzeniem (układem), który pozwala małą mocą doprowadzoną do jego wejścia sterować dużą mocą pobieraną z zasilacza. Zrozumienie tej reguły i jej stosowanie pozwoli uniknąć wielu niespodzianek przy konstruowaniu wzmacniaczy. W czasie pracy wzmacniacza w klasie AB występuje zmienne obciążenie zasilacza. Prąd zmienny płynący przez cewkę głośnika (kolumnę głośnikową) płynie także przez zasilacz. Jeżeli oporność zasilacza będzie „duża”, to prąd ten będzie ograniczany. Inaczej, jeżeli przez zasilacz płynie prąd to powstaje na nim spadek napięcia, tym większy im większy jest ten prąd. Dotyczy to głównie częstotliwości najniższych (basów), bo prąd jest wówczas duży. O oporności zasilacza, dla prądu zmiennego, decyduje pojemność kondensatorów w jego filtrze. Wzmacniacz czerpie energię zgromadzoną w tych kondensatorach. Ale to nie wszystko. Podczas pracy wzmacniacza kondensatory te muszą być w krótkim czasie doładowywane. O tym decyduje „wydolność” transformatora zasilającego czyli jego moc i oporność uzwojeń. Z tego wynika, między innymi, różnica w budowie transformatorów zasilających do zastosowań audio.

Transformatory większych mocy, a szczególnie toroidalne, w chwili załączenia pobierają bardzo duży prąd (rozruchowy). Prąd ten związany jest z przemagnesowaniem rdzenia transformatora i z jego obciążeniem dużą pojemnością kondensatorów filtrujących. Należy więc załączać je w chwili gdy wartość amplitudy napięcia sieci przechodzi przez zero. Nie jesteśmy w stanie zrobić tego wyłącznikiem zasilania, a już jeśli, to przypadkowo. W swoich wzmacniaczach stosuję układ

2

miękkiego startu, który działa na następującej zasadzie. Prąd płynący przez transformator, w chwili jego włączenia, jest ograniczony opornikiem, który po pewnym czasie zostaje zwarty przez przekaźnik sterowany układem czasowym. Ten sam przekaźnik, lub inny, można wykorzystać do załączania kolumn głośnikowych, dzięki czemu nie słychać w nich efektów „stanów nieustalonych”. Układ miękkiego startu ogranicza także prąd ładowania kondensatorów w chwili załączenia wzmacniacza.

Podstawową „wadą” TDA7294, o czym już dużo napisano, jest określona konstrukcyjnie oporność termiczna na jego złączu z radiatorem. Mała powierzchnia styku uniemożliwia szybkie odprowadzenie ciepła z jego struktury, niezależnie od wielkości radiatora. W związku z tym należy się zdecydować czy chcemy uzyskać bardzo dużą moc i większe zniekształcenia czy rozsądną moc i małe zniekształcenia. Jeśli chodzi o pierwszy przypadek, to sprawa jest trochę kłopotliwa i nie będę jej rozwijał. Zajmę się drugim przypadkiem, w którym problem „grzania” nie występuje. Swoje wzmacniacze projektowałem do słuchania muzyki. Mniej zależało mi na mocy wyjściowej, a bardziej na jakości brzmienia.

Brzmienie

Zastosowanie w strukturze TDA7294 końcowych tranzystorów DMOS powoduje, że brzmienie wzmacniacza odbiega od klasycznych wzmacniaczy tranzystorowych i zbliża się do brzmienia wzmacniaczy lampowych (słychać więcej szczegółów). Szerokie pasmo przenoszenia i równomierna charakterystyka TDA7294 wymaga jednak podłączenia do niego dobrych kolumn głośnikowych. Początkowo słuchałem muzyki na kolumnach podłogowych „Dali”i „Magnat” oraz na kolumnach Vision DS 2 z głośnikami B&W. Od pewnego czasu słucham na kolumnach własnej konstrukcji wykonanych na: GDMN Peerless HDS-164 Nomex-830875 i GDW USER AUDIO UA 025-10 - na zdjęciu niżej: http://skarabo.net/sid-23-kolumny-jozef.htm. Brzmienie wzmacniacza przedstawionego w punkcie 4. na tych kolumnach jest znakomite i porównywalne z brzmieniem moich lampowych wzmacniaczy audio „Flexi-Vox” i „Flexi-Vox II”. Opis konstrukcji wzmacniaczy „Flexi-Vox przedstawiłem w http://skarabo.net/sid-23-flexi-vox2.htm.

3

,

Obiecałem, że będzie praktycznie, więc do rzeczy. Niżej przedstawiam układy zasilaczy dla różnych rodzajów wzmacniaczy jakie wykonałem. Dotyczą one wzmacniaczy stereo o obciążeniu 8. Moc wyjściowa tych wzmacniaczy, to sprawa drugorzędna. Do słuchania muzyki w domu jest absolutnie wystarczająca.

1. Wzmacniacz na układach pojedynczych

Jeden transformator TST450/008 INDEL 230V/2x24V. (stosowałem również przewinięty transformator 300VA do zasilania lamp halogenowych, w którym dowijałem dodatkowe uzwojenie). Jeden prostownik mostkowy 25A. Dwa kondensatory po 44000F. (równolegle połączone 22000F). Niżej zdjęcia i schemat wzmacniacza. Obudowa pochodzi z odtwarzacza CD „Sony”.

4

4k7

27k 8k2

1

1

2

2

3

3

4

4

7

7

6

6

8

8

15

15

9

9

10

10

14

14

13

13

22k

22k

50kALPS

ALPS50k

1k

2k4

150k

33k

15k

2k4

33k

22k

22k

230VAC

25A

TST450/008230V/2x24V

5A

SELECT

SELECT

BD13

8

LED nieb.

BC558

6,8V

IN L

IN R

2A

34

FILTR

POWER

7915

F

F

F

F

F

F

TDA 7294

TDA 7294

7

7

OUT R

OUT L

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

xF

xF

F

5A -33V

+33V

PH

ON

ES

Schemat ideowy wzmacniacza audio z pojedynczymi układami TDA7294

2. Wzmacniacz na układach pojedynczych (2 wzmacniacze we wspólnej obudowie) dual-mono

Dwa oddzielne zasilacze, z których każdy składa się z transformatora

zasilającego TST200/014- 230V/2x24V, prostownika 10A i dwóch kondensatorów po 22000F. Wzmacniacz wykonałem w takiej samej obudowie jak wzmacniacze mostkowe. Zmieściły się tam oba transformatory zasilające. W ostatnim czasie zamieniłem w nim gniazda wejściowe Jack na trzy pary cinch. Niżej jego zdjęcia i schemat.

5

10k 10k

51k

10k

10k

1

1

2

2

100p

100p

3

3

4

4

7

7

6

6

8

8

15

15

9

9

10

10

14

14

13

13

22k

22k

27k 5,6k

5,6k27k

1k

1,8k

3,9k

TST200/0,142x24V

TST200/0,142x24V

F

F

1000 F

F

F

F

F

F

F

1000 F

230VAC

OUT R

TDA 7294

TDA 7294

IN R

IN L

IZC21F380

Schemat ideowy wzmacniacza01.10.2007

LEDnieb.

LEDgałka

820

820

F

220p

220p

50k

50k

ALPS

ALPS

ON

2A

4A

4A

10A

10A

5A

4A

4A

22000 F

22000 F

22000 F

22000 F

F

F

F

F

F

51k OUT L

F

5A

F

Schemat ideowy wzmacniacza z pojedynczymi układami TDA7294, dual-mono

3. Wzmacniacz mostkowy

Jeden wspólny transformator zasilający TST500VA/230V/4x18V. Dwa odrębne, galwanicznie rozdzielone, zasilacze z prostownikami 10A i dwoma kondensatorami po 22000F. Wykonałem 6 takich wzmacniaczy. Jego zdjęcia i schemat niżej.

6

Konstrukcja wzmacniaczy mostkowych wraz z prostownikami i kondensatorami filtrującymi. Układy TDA7294, poprzez podkładki mikowe i pastę silikonową , są przykręcone do płytki miedzianej lub aluminiowej, a ta jest przykręcona bezpośrednio do radiatora.

7

10k 10k

1

1

2

2

3

3

4

4

7

7

6

6

8

8

15

15

9

9

10

10

14

14

13

13

22k

22k

10k

15k

1,8k

22k

27k

22k

22k

TST500VA 230V/4x18V

F

F

F

F

F

F F

F

F

F

FOUT R200WTDA 7294

TDA 7294

IN R

620

10n

50k

5A

+-

- +

5A

3

3

2

1

1

10A

F

F

F

F

F

FF

F

230VAC

SELECT

SELECT

18V

18V

18V

18V

GREEN BLUERED

24V

ON

2,5A

10k 10k

1

1

2

2

3

3

4

4

7

7

6

6

8

8

15

15

9

9

10

10

14

14

13

13

22k

22k

22k

27k

22k

22k

F

F

F

F

F F

F

F

F

FOUT L200W

TDA 7294

TDA 7294

IN L

620

50k

5A

5A

10A

F

F

F

FF

F

2

Schemat ideowy mostkowego wzmacniacza audio na układach TDA7294

4. Wzmacniacz mostkowy ze „specjalnym” transformatorem zasilającym Jeden wspólny transformator zasilający, ok. 400VA, (2,5zw/V) na rdzeniu zwijanym (jedna połowa rdzenia transformatora wyjściowego pochodzącego z medycznego, lampowego generatora mocy 27MHz). Uzwojenie pierwotne transformatora nawinąłem drutem 0,9mm, a wtórne drutem 2,3mm. Napięcie wtórne transformatora wynosi 2x18V, do którego są przyłączone dwa prostowniki 10A z dwoma kondensatorami po 22000F (niezależnie dla każdego kanału). Transformator posiada odczepy, które umożliwiały zmianę napięcia zasilacza w zależności od oporności kolumn głośnikowych. Były one przełączane dwoma

8

przekaźnikami sterowanymi przełącznikiem umieszczonym na tylnej ścianie chassis: (2x12V dla 4, 2x18V dla 8 i 2x24V dla 16). W ostatnim czasie zrezygnowałem z tego „przełączania” i wykorzystałem tylko napięcie 2x18VAC. Wydajność prądowa (mała oporność uzwojeń) transformatora spowodowała, że wzmacniacz gra znakomicie. Bas jest zdecydowany i krótki. Brzmienie jest bardzo szczegółowe. Jest to mój najlepiej brzmiący wzmacniacz krzemowy. Był porównywany z innymi wzmacniaczami, również z lampowymi i testowany przez wielu Melomanów. Konfrontacja z „Nadem” wypadła niekorzystnie dla tego ostatniego. Niżej zdjęcia i schemat wzmacniacza.

9

20k 10k

1

1

1

2

2

3

3

4

4

4

7

7

6

6

8

8

15

15

9

9

10

10

14

14

13

13

22k

8k2

2k2

22k 22k

30k

22k

22k

F

xF

F

F F

F

F

F

F OUT RTDA 7294

TDA 7294

50k

ALPSSELECT

SELECT

SELECT

50kALPS

F

FF

F

20k 10k

1

1

2

2

3

3

4

4

7

7

6

6

8

8

15

15

9

9

10

10

14

14

13

13

22k

22k 22k

30k

22k

22k

7812

22k

F

F

F F

F

F

F

F OUT LTDA 7294

TDA 7294

F

FF

F

5A

5A

1N4007

10A

F

F

F

F

F

F

F

400

W

5A

5A

10A

F

F

10nON

230VAC

Filtr sieciowy

2.5A

10

9

12

80V

0V

12V

12V

18V

18V

24V

24V

CDTUN

DVD

MIX

CD

INPUT R

Układ miękkiego startuI wyłączania kolumn gł.

Przekaźniki kontaktronowe

TUNDVD

DVD

MIX

7

2

4

4

3

11

6

5

CD

INPUT LTUN

BC237D400

100k1k

100k 3k9

F

Schemat ideowy mostkowego wzmacniacza audio na układach TDA7294

Konstrukcja

Zdaję sobie sprawę z trudności w wykonaniu obudowy wzmacniacza. Zdaję sobie również sprawę z niecierpliwości konstruktorów, która „goni” ich do szybkiego osiągnięcia celu. Osobiście uważam, że warto jest poświęcić nawet dużo uwagi w przemyślenie konstrukcji wzmacniacza. We wzmacniaczach audio niedopuszczalne jest stosowanie jakichkolwiek wentylatorów chłodzących. Konieczność ich zastosowania, to porażka konstruktora. Nie dopuszczalne jest również stosowanie „brumiących” transformatorów zasilających. Proszę sobie wyobrazić ciche słuchanie muzyki wieczorową porą gdy musimy selektywnie wyłapywać z szumu wentylatorów (są ciche gdy są już nieskuteczne, a najlepiej gdy się nie obracają) i z brumu transformatora - interesującą nas „treść” muzyczną. Zachowanie niezmienności parametrów naszego wzmacniacza zależy również od czystości jego wnętrza. Duża ilość otworów wentylacyjnych obudowy, a w szczególności wymuszony przez wentylatory ruch powietrza przez jej wnętrze, po roku czasu zrobi w niej wystarczające zbiorowisko kurzu, który z parą wodną i lotnymi węglowodorami wyraźnie ją „zapaskudzi”. Wnętrza obudów (punkt 3) moich mostkowych wzmacniaczy, nawet po

10

kilku latach, zachowują absolutną „czystość”. To co ma się grzać, jest na zewnątrz. Pracujący we wnętrzu obudowy transformator prawie się nie grzeje. Komfort jego pracy polega na jego parametrach, które mają zapewnić dobre brzmienie wzmacniacza, o czym pisałem wyżej, a przy okazji jest mu „lekko”. Mam jeszcze jedną, praktyczną uwagę. Masę (ekran) przewodu przychodzącego do wejścia TDA7294 (od potencjometru), niezależnie od rodzaju płytki drukowanej, należy przyłączyć jak najbliżej końcówki 4, najlepiej wprost do niej.

Podsumowanie

Może się wydawać, że piszę o rzeczach oczywistych. Myślę jednak, że dla wielu

moje uwagi mogą być pomocne. Proszę je porównać z powszechną „modą kablową”, chodzi o kable przyłączeniowe i odpowiedzieć sobie: co pierwsze, a co drugie? Scalone wzmacniacze mocy, to „raj” dla konstruktorów. Pamiętać jednak należy, że wzmacniacz jest tylko jednym z elementów całego toru elektroakustycznego. Jeżeli chcemy uzyskać dobre brzmienie wzmacniacza, to zasilacz pod względem energetycznym, powinien być zaprojektowany nie dla warunków średnich lecz dla skrajnych. „Siadający” zasilacz zepsuje brzmienie wzmacniacza.

Obiektywny sposób oceny brzmienia wzmacniaczy audio nie istnieje. Podstawowe zasady kultury i współżycia nakazują uszanować odmienne zdania innych. Odnoszę jednak wrażenie, że Ci, którzy źle oceniają brzmienie wzmacniaczy z TDA7294 nie zawsze opierają się na rzetelnych przesłankach. Czytałem taką wypowiedź, że TDA7294 szumi. Skąd taki wniosek? Jak się do tego odnieść? Nie zamierzam pisać, że za tę cenę itp., bo przecież nie ma to żadnego znaczenia. Układ TDA7294 jest jednym z wielu i już. Po wielu latach prób i doświadczeń stwierdzam, że jest on warty zainteresowania. Mam nadzieję, że moje uwagi pomogą lepiej go wykorzystać. Przypominam, że dwukrotny wzrost mocy wyjściowej wzmacniacza wywoła przyrost natężenie dźwięku, jaki wytworzą kolumny głośnikowe, tylko o 2 . Jest to różnica prawie nie zauważalna. Warto o tym pamiętać przy dążeniu do podnoszenia mocy wyjściowej wzmacniacza. Istnieją lepsze, bardzo drogie konstrukcje wzmacniaczy, które brzmią lepiej i nie chodzi tu o parametry, bo nie zawsze one decydują o brzmieniu, ale czy ja i wielu innych to usłyszymy? Nie jestem tego taki pewny.

Na zakończenie zachęcam do zajrzenia na http://skarabo.net/sid-23-wzmacniaczJ-LM3886.htm i http://skarabo.net/sid-23-dual-monoJ-LM38.htm, gdzie przedstawiam konstrukcje wzmacniaczy na LM3886. Polecam także doskonały tekst: http://mdcs.elektroda.net/teoria/perfekcja.html

Życzę udanych konstrukcji i miłych wrażeń muzycznych.

Józef Łukaszuk Jlukas200@wp.pl

2014.04.27