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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전원 공급 장치가 있는 자동차 UMZCH. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 자동차 전력 증폭기 온보드 네트워크의 전압은 자동차 UMZCH의 전력을 제한하며 이러한 상황은 스위칭 공급 전압 변환기를 사용하여 극복할 수 있습니다. 이 기사에서는 KR1114EU4 칩을 기반으로 하는 강력한 컨버터가 내장된 강력한 XNUMX채널 UMZCH의 설계에 대해 설명합니다. 현재 자동차 오디오 장비 시장에는 다양한 모델의 자동차 라디오가 있습니다. 최신 라디오 테이프 레코더에는 일반적으로 4채널 증폭기가 있으며 제조업체에서 선언한 출력 전력은 수십 와트입니다. 그러나 예를 들어 40x4, 50x14,4W와 같은 출력 전력을 나타내는 전면 패널의 비문이 일반적으로 허용되는 매개 변수에 해당합니까? 더 자주 최대 출력 전력이 표시됩니다 (일반적으로 4ohm 부하에서 XNUMXV 공급 전압). 실제로 자동차 라디오의 정격 출력 전력은 일반적으로 채널당 10~12W를 넘지 않습니다[1]. 실제 전력 증가를 위해 UMZCH는 브리지 연결에 사용됩니다. 보다 강력한 부하를 위해 자동차 라디오에는 전력 증폭기가 추가됩니다. 거의 모든 자동차 스피커 시스템과 널리 사용되는 대부분의 스피커의 전기 저항이 4옴이라는 사실에 근거하여 차량 온보드 네트워크의 전압이 부족하므로 UMZCH에는 보조 전원 공급 장치를 사용해야 합니다. 여기에 기술된 자동차용 0,5채널 전력 증폭기는 스위칭 전원 공급 장치와 결합되며, 간단한 회로 설계와 라디오 아마추어 제작이 가능한 장비가 특징입니다. "스테레오" 모드에서 비선형 왜곡 계수가 2%인 UMZCH의 정격 출력 전력은 "모노" 모드에서 약 70x2W(4x150옴), 약 8W(XNUMX옴)입니다. 튜닝이 거의 필요하지 않습니다. 증폭기. 증폭기는 두 개의 칩 DA1, DA2에서 만들어집니다. TDA7294 집적 회로는 고성능 전력 증폭기이며 상대적으로 저렴합니다. TDA7294의 최종 및 사전 단자 단계는 전계 효과 트랜지스터를 기반으로 하며 출력에서 과열 및 단락을 방지합니다. 크리스탈 온도가 145°C에 도달하면 보호 장치가 미세 회로를 "MUTE" 모드로 전환하고 150°C에 도달하면 "STAND-BY" 모드로 전환합니다. 광범위한 공급 전압으로 인해 TDA7294 칩은 출력 전력의 상당한 손실 없이 저항이 8옴 이상인 부하와 함께 사용할 수 있습니다. 브리지 회로에 연결된 두 개의 미세 회로를 사용하는 경우 저항의 상한이 16ohm으로 상승합니다. 공급 전압을 최적으로 선택하면 저저항 부하(4옴 이하)에서 최대 출력 전력은 10A와 동일한 최종 단계의 최대 허용 전류에 의해서만 제한되며 100W에 도달합니다. 고조파 왜곡률이 0,5%인 이 마이크로 회로는 최대 70와트의 전력을 부하에 전달합니다. 마이크로 회로에 대한 자세한 정보는 [2] 또는 ST Microelectronics 웹 사이트에서 얻을 수 있습니다. 전원 공급 장치가 없는 UMZCH의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX.
제안된 방식에서는 증폭기가 전원 공급 장치에서 켜져 있기 때문에 "STAND-BY" 및 "MUTE" 기능을 사용하지 않습니다. 저항 R1, R4는 UMZCH의 입력 임피던스를 설정합니다. 요소 쌍 R1, C1 및 R4, C4는 두 채널의 입력에서 고역 통과 필터를 형성하여 증폭기의 대역폭을 아래에서 제한합니다. 마찬가지로 OOS 체인의 요소 R2, C2 및 R5, C5는 대역폭의 하한을 정의합니다. 저항 비율 R3/R2, R6/R5는 UMZCH 이득을 설정합니다. 요소 R2, R3, R5, R6의 지정된 정격에서 전압 이득은 30dB입니다. SA1 스위치는 UMZCH "스테레오/모노" 작동 모드를 선택합니다. "스테레오" 모드에서 DA1 및 DA2 마이크로 회로는 두 개의 독립적인 비반전 증폭기로 작동하고, "모노" 모드에서 DA2 증폭기는 Kj = R6 / R5 + 1의 이득을 가진 비반전 증폭기에서 단일 이득을 갖는 반전 증폭기. 다이어그램의 위치 SA1은 "스테레오" 모드에 해당합니다. 브리지 모드에서 UMZCH를 사용할 때 출력 "+" AC는 출력 DA1에 연결되고 출력 "-"는 출력 DA2에 연결됩니다. 증폭기 전원 변환기 (그림 2)는 주로 Texas Instruments에서 TL1114CN의 수입 아날로그인 KR4EU494 칩을 기반으로 제작되었습니다.
마이크로 회로에 대한 자세한 설명은 [3]에서 찾을 수 있으며 블록 다이어그램은 그림 3에 나와 있습니다. 7294. 펄스 폭 변조기(PWM)와 제어 회로를 포함합니다. 마이크로 회로는 출력 펄스의 지속 시간을 제어할 수 있는 충분한 기회를 제공합니다. TDAXNUMX 마이크로 회로에는 자체 보호 노드가 있으므로 전원 공급 장치 자체에서 사용할 필요가 없습니다.
KR1114EU4 마이크로 회로는 푸시-풀 및 단일 사이클 컨버터에서 모두 작동할 수 있습니다. 작동 모드는 OTS 입력(핀 13)에 의해 설정됩니다. 이 전원 공급 장치에서 핀 13은 +5V 기준 전압 소스에 연결되고 컨버터는 푸시-풀 모드에서 작동합니다. 펄스의 듀티 사이클은 넓은 범위에서 변할 수 있습니다. 마이크로 회로의 출력은 출력 전류의 상한 값(최대 16mA)으로 인해 저항 R17, R1을 통해 컨버터의 강력한 바이폴라 트랜지스터 VT2 및 VT200 베이스에 직접 연결할 수 있습니다. 변환기 칩에는 출력 트랜지스터(핀 8-11)에 대한 컬렉터 및 에미터 출력이 있으므로 트랜지스터 VT1 및 VT2의 구조에 따라 공통 에미터 또는 공통 컬렉터 회로에 따라 켤 수 있습니다. npn 구조의 트랜지스터가 있는 설명된 블록에서 두 번째 옵션이 사용됩니다. 전계 효과 트랜지스터(n채널 FET)를 키로 사용하는 경우 저항 R18 및 R19를 제거하십시오. KR1114EU4 칩에는 자체 톱니파 펄스 발생기가 있습니다. 요소 R8, C8은 타이밍이며 생성 빈도는 공식 f = 1/(R8C8)에 의해 결정될 수 있습니다. 푸시풀 모드에서 작동할 때 마이크로 회로의 발진기 주파수는 변환기 출력 주파수의 두 배여야 합니다. 다이어그램에 표시된 타이밍 회로 값의 경우 생성기 주파수는 약 160kHz이고 출력 펄스 주파수는 약 80kHz입니다. 광범위한 공급 전압에서 컨버터의 안정성은 내장 기준 전압 소스(핀 14) +5V에 의해 제공됩니다. R9C7 회로는 장치의 출력 펄스 폭과 부하의 전력을 부드럽게 증가시킵니다. 전원을 켠 후. 다이오드 VD1은 공급 전압의 극성이 바뀔 때 장치의 고장을 방지합니다. 이 경우 퓨즈 FU1만 끊어집니다. 전원 공급 장치는 피드백으로 인해 부하에서 전압 안정화가 있습니다. 정류기의 각 암에서 저항 R10 - R15를 통해 수행됩니다. 이 저항은 전원 공급 장치 출력의 전압 일부가 오류 증폭기(핀 1, 15)로 전달되는 두 개의 전압 분배기를 형성합니다. 전원 공급 장치의 출력 전압을 비교하는 전압 표준으로 기준 전압 소스(ION)가 사용됩니다. DA1 내부 오류 증폭기의 출력은 다이오드를 통해 함께 연결됩니다. 핀 3은 증폭기의 이득을 제한하는 로컬 피드백용입니다. 이 블록에서 핀 3은 컨버터를 구동하는 데 사용되며 증폭기는 비교기 역할을 합니다. 펄스 변압기 T1에서 전압은 다이오드 VD2-VD5에 의해 정류되고 커패시터 C11-C14에 의해 평활화됩니다. UMZCH DA1 및 DA2 마이크로 회로의 전력 손실을 줄이고 증폭기의 최대 출력을 높이려면 부하 저항을 기준으로 변환기의 출력 전압을 올바르게 선택해야 합니다. 이 UMZCH는 "스테레오" 모드에서 4옴의 부하와 브리지 모드에서 8옴의 부하와 함께 작동하도록 설계되었습니다. 주어진 부하 저항에 대해 제조업체에서 권장하는 공급 전압 DA1, DA2의 값은 ±25입니다. ..27 V, 펄스 변환기는 이 전압용으로 설계되었습니다. 도 2에 도시된 것에서. XNUMX 전원 공급 회로를 켜려면 충분히 강력한 스위치가 필요합니다. 종종 이러한 포함 방법은 불편하거나 수용할 수 없습니다. 무화과. 4는 변환기 시작을 자동 제어하는 장치의 다이어그램을 보여줍니다. 저항 R20에 1V 이상의 정전압이 인가되거나 적어도 15V의 유효 전압 값으로 커패시터 C0,6에 오디오 신호가 인가될 때 UMZCH가 켜지도록 합니다.
첫 번째 옵션은 자동차 라디오에 전기 개폐식 안테나와 같은 외부 장치를 제어하기 위한 출력이 있는 경우 사용할 수 있습니다. 차에 서브우퍼가 설치된 경우 다른 옵션도 적합합니다. 그런 다음 커패시터 C15는 UMZCH 자동차 라디오의 출력 중 하나에 연결되며 이제 자동차 라디오의 출력 전력이 0,15 ... 0,2W 이상이면 증폭기가 자동으로 켜지고 그 이하에서는 꺼집니다. 라디오에 두 개의 입력을 동시에 연결하는 것은 허용되지 않습니다. 이렇게 하면 라디오가 비활성화될 수 있습니다. 커패시터 C16은 동시에 AC 전압 리플을 완화하고 입력 신호가 사라진 후 증폭기 끄기를 지연시킵니다(약 30초 지연). 다이오드 VD7, VD8은 SHI 변조기 작동에 대한 스위칭 회로의 영향을 방지합니다. 또한 VT3 컬렉터의 전압 임계 값을 설정합니다. 그 이상에서는 DA3 출력의 펄스 지속 시간이 점차 감소하기 시작하고 4 ... 4,5 V에 도달하면 전원 공급 장치가 꺼집니다. 이 증폭기가 서브우퍼에만 사용되는 경우 노드가 필요하며 그 다이어그램은 그림에 나와 있습니다. 5. 차단 주파수가 80Hz인 2차 저역 통과 필터입니다. UMZCH에 들어가기 전에 켜집니다. 다이어그램에서 괄호 안에 두 번째 채널의 연산 증폭기 결론이 표시됩니다. 통합 전압 조정기 DA3, DAXNUMX은 전원 회로에 설치됩니다. 증폭기가 브리지 모드에서만 사용되도록 계획된 경우 이중 연산 증폭기 대신 단일 연산 증폭기를 사용할 수 있습니다.
세부 사항 및 디자인. 증폭기 스위치 SA1, 퓨즈 FU1 및 입력 및 출력 커넥터(그림에 표시되지 않음)를 제외한 증폭기 및 전원 공급 장치의 모든 부품은 한 면이 박힌 2mm 두께의 유리 섬유로 만든 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 보드의 그림과 그 요소의 위치는 무화과에 나와 있습니다. 6.
VD1로 KD2997, KD2999 시리즈의 다이오드를 문자 색인과 함께 사용할 수 있습니다. 다이오드 KD2997B(VD2 - VD5)는 KD2997A, KD2999A, KD2999B로 교체할 수 있습니다. 트랜지스터 KT898A (VT1, VT2) 대신 문자 색인이있는 KT890, KT896A, KT896B, KT898B, KP958A - KP958V, KP954A - KP954V와 같은 다른 항목을 사용할 수 있습니다. 저항 R48, R44를 제거하여 가져온 전계 효과 트랜지스터 IRFZ540, IRFZ640, IRF530, IRF11, IRF22, BUZ18 A, BUZ19 또는 그 유사품을 사용할 수 있습니다. 강력한 PSU 트랜지스터 VT1, VT2 및 증폭기 미세 회로 DA1, DA2는 별도의 방열판에 설치됩니다. 절연없이 하나의 방열판에 미세 회로를 설치하는 것이 허용되지만 동시에 미세 회로의 금속 기판이 공통 와이어에 비해 -Upit의 전압을 갖기 때문에 증폭기 케이스에서 분리하십시오. 절연 없이 하나의 방열판에 트랜지스터를 설치하는 것은 허용되지 않습니다. 운모는 단열재로 사용할 수 있습니다. 방열판에 전원 요소를 장착할 때 열 전도성 페이스트 KPT-8을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 이러한 요소의 열 작동을 크게 촉진합니다. 다이오드 VD1 - VD5는 보드에 수직으로 설치됩니다. 펄스 변압기 T1의 자기 회로는 M40NM25 페라이트로 접착된 K11x2000x1 크기의 4개 링으로 구성됩니다. 권선 I, II는 2개의 와이어 PEV-1,2 10mm 묶음으로 2회 감겨 있습니다. 권선 III, IV는 0,8개의 와이어 PEV-5 XNUMXmm 묶음으로 XNUMX회 감겨 있습니다. 권선 I, II 및 III, IV는 대칭이어야 합니다. 감기 전에 접착 링의 날카로운 모서리를 바늘 줄로 둥글게 만들어야 합니다. XNUMX개 또는 XNUMX개의 불소 수지 테이프 절연 층이 권선 사이에 놓여 있습니다. 변압기는 중앙에 구멍이 있고 너트가 있는 MXNUMX 또는 Mb 나사로 상단을 누르는 직사각형 또는 원형 플레이트를 사용하여 인쇄 회로 기판의 중앙에 설치됩니다. 컨버터 시작 제어 회로에서 모든 저전력 실리콘 다이오드는 VD1 - VD3에 적합하고 KT3102A (VT1)는이 시리즈 또는 KT315의 문자 인덱스가있는 트랜지스터로 대체됩니다. 저역 통과 필터(그림 5 참조)에서 OU KR574UD2, KR140UD20, KR544UD4를 설치할 수 있습니다. 안정기 DA2, DA3 대신 통합된 15V 포지티브 및 네거티브 전압 안정기를 사용할 수 있습니다. 다른 전류 소비자의 영향을 배제하기 위해 증폭기의 전원 와이어를 자동차 배터리(퓨즈 박스 위)에 최대한 가깝게 연결해야 합니다. 증폭기가 끌어들이는 피크 전류는 최대 15A일 수 있으므로 전원 회로에는 대형 게이지 와이어(3...5mm2)를 사용해야 합니다. 온보드 네트워크에서 고주파 전압 리플에 중요한 장치가 있는 경우 커패시턴스 C9를 증가시켜야 하며, 이것이 원하는 효과를 가져오지 않으면 다음에서 고주파 필터를 켭니다. 컨버터의 전원 회로. 설립. 서비스 가능한 요소를 사용하면 앰프가 즉시 작동하기 시작합니다. 전원 공급 장치만 구성하면 됩니다. 따라서 설치 및 구성은 다음과 같이 XNUMX단계로 진행하는 것이 좋습니다. 인쇄 회로 기판에는 전원 공급 장치 요소만 설치됩니다(앰프 부품은 납땜되지 않음). 다음으로 R14 저항이 납땜되고 공통 와이어와 전원 공급 장치의 양극 출력 사이에 부하 등가물이 연결됩니다. 저항이 6 ... 7 옴이고 전력이 100 와트 이상인 와이어 저항입니다. 전원을 켠 후 이 저항의 전압을 측정합니다. 26 ~ 28V 범위에 있어야 합니다. 또한 부하 저항이 50옴으로 증가합니다. 튜닝 된 저항 R13의 엔진을 회전시켜 100 와트 부하와 동일한 전원 공급 장치 출력 전압을 얻습니다. 그런 다음 R14가 납땜되고 R12가 납땜됩니다. 두 번째 안정화 회로 설정은 비슷합니다. 조정이 끝나면 저항 R12를 납땜하십시오. 그런 다음 UM34 부품을 장착하고 가청 주파수 발생기의 부하 등가물에 대해 조립된 장치의 작동성을 확인합니다. 증폭기를 자동으로 켜는 장치 (그림 4 참조)는 구성 할 필요가 없지만 입력 신호가 없어도 변환기가 시작되면 저항 R21이 VT1의 전압이 감소하는 값으로 감소합니다. 컬렉터의 범위는 6 ... 6,5 V 입니다. 저자: A.Kolganov, 칼루가
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