1、一、TDA2030簡介:TDA2030是許多音頻功放產品所采用的Hi-Fi 功放集成塊。它接法簡單,價格實惠,使用方便,在現有的各種功率集成電路中,它的管腳屬于最少的一類,總共才5個引腳,外型如同塑封大功率管,給使用帶來不少方便。TDA2030 在電源電壓±14V ,負載電阻為4時輸出14瓦功率(失真度0.5%;在電源電壓 ±16V ,負載電阻為4時輸出18瓦功率(失真度0.5%。電源電壓為±6±18V 。輸出電流大,諧波失真和交越失真小( ±14V/4歐姆,THD=0.5%。具有優良的短路和過熱保護電路。其接法分單電源和雙電源兩種,如圖3-3

2、-2所示。TDA2030集成音頻功率放大器組裝與維修 二、集成音頻功率放大器組裝 (一電路組成與工作原理電路原理如圖3-3-3,該電路由左右兩個聲道組成,其中W101為音量調節電位器,W102低音調節電位器,W103為高音調節電位器。輸入的音頻信號經音量和音調調節后由C106、C206送到TDA2030集成音頻功率放大器進行功率放大。該電路工作于雙電源(OCL 狀態,音頻信號由TDA2030的1腳(同向輸入端輸入,經功率放大后的信號從4腳輸出,其中R108、C107、R109組成負反饋電路,它可以讓電路工作穩定,R108和R109的比值決定了TDA2030的交流放大倍數,R110、C108和R

3、210、C208組成高頻移相消振電路,以抑制可能出現的高頻自激振蕩。圖3-3-4為電源電路,為功放電路提供15-18V 的正負對稱電源。圖3-3-2 TDA2030應用電路圖圖3-3-3TDA2030集成音頻功放電路原理圖 圖3-3-4TDA2030集成音頻功放供電電路原理圖(二電路元器件選擇(套件:TDA2030為功率元件,使用過程中將會產生大量熱量,要求安裝到足夠大的散熱片上。信號輸入插座采用雙孔蓮花插座,功放輸出插座和電源連接采用便于接線的接線端子。其余元件的選擇可以參見表3-3-2。表3-3-2 集成音頻功放電路元件清單規格型號元件名稱編號封裝數量5.08-3P接線端子輸入輸出接線端子

4、AC9-12V, OUT DZX3 2 2200u/25V 電解電容C1, C2 CD12 2 104 瓷片電容C5, C6, C108, C208 CB2 4 472 瓷片電容C101, C201 CB2 2 223 瓷片電容C102, C104, C202, C204 CB2 4 224 獨石電容C103, C203 CB2 2 10u/25-50V 電解電容C106, C206 CD5 2 47u/25V 電解電容C107, C207 CD5 2 1N4007 整流二極管D1、D2, D3, D4 4007 4 待定散熱器Designator2 SR01 1 TDA2030A 功放塊IC

5、1, IC2 2030S 23.5mm立體聲插座音頻輸入插座IN IN3.5 1XH2.54-3P插件座音頻輸入插件座J1 CJ3 1 1K 1/4W直插電阻R101, R105, R106, R201, R205, R206 1/4W 6 10K 1/4W直插電阻R102, R202 1/4W 2 1K5 1/4W直插電阻R103, R203 1/4W 2 5K6 1/4W直插電阻R104, R204 1/4W 2 33K 1/4W直插電阻R107, R207 1/4W 2 47K 1/4W直插電阻R108, R208 1/4W 2 300 1/4W直插電阻R109, R209 1/4W 2

6、10 1/4W直插電阻R110, R210 1/4W 250K 雙聯電位器W101, W102, W103 W50K 3 專用PCB專用電路板 1 總數53(三電路安裝與調試元件分布圖如圖3-2-6本電路按圖安裝一般可以一次成功。 圖3-3-5 TDA2030集成音頻功放元件分布圖二、TDA2030集成音頻功放電路故障的維修由于集成音頻功放電路結構簡單,元件數量較分立元件功放少了很多,其維修方法可以參考分立元件OCL 功放電路進行。維修中要求熟悉集成電路的相關引腳功能,可以通過在線測量各引腳的電阻和工作電壓,對比正常時的相關參數進行檢修。一、常用集成音頻功放電路簡介上個世紀80 年代以前,輸出

7、功率僅幾瓦的聲頻功率放大器都要采用分立元件來制作。進入80年代后,國內開始研制生產出一些小功率的功放IC ,但由于這些功放IC 的性能指標不佳,尤其是可靠性比較差,很快就被國外生產的功放IC 所取代。日本生產的HA1392、TA7240曾經是80年代用得非常普遍的功放IC 。 HA1392與TA7240的輸出功率都只有4W 6W 。HA1392的工作頻率上限較低,電源極性接反就即刻損壞。TA7240知識拓展的外圍電路設計難度較大,靜音控制易受外界干擾而產生誤動作。意法SGS公司在80年代初開發生產的TDA2030A算是比較好的一款功放IC,它的輸出功率能夠達到12W以上。盡管SGS公司在TDA

8、2030A基礎上又研制出TDA2040、TDA2050功放IC,使輸出功率能夠達到24W,但由于它們的電源適用范圍只有±22V,如果使用未經穩壓的整流濾波直流電供電,它們實際上都只能給4負載輸出12W功率。美國NS公司在80年代開發生產的LM1875功放IC,比SGS公司生產的TDA2030A功放IC輸出功率高出一倍,原因就在于它的電源適用范圍可以達到±30V。如果使用穩壓直流電供電,TDA2030A與LM1875實際上都能在±18V供電條件下給4 負載輸出24W正弦波有效功率。而且提高供電電壓,除了使LM1875在更低的輸出功率下發生功耗過載保護動作外,并不能增

9、大輸出功率。作為早期開發的功放器件,TDA2030A與LM1875都沒有靜音控制功能,對電源紋波的抑制能力也不夠強。荷蘭菲利普公司在意法SGS公司推出TDA2030A之后不久,也開發生產出一款性能指標類同的TDA1521Q雙功放IC。該款功放IC的電源適用范圍也是±22V,能夠同時給兩個4負載分別輸出12W功率。由于TDA1521Q已把決定放大倍率的負反饋電路做在IC內部,使用上相對比較簡便。此后,菏蘭菲利普公司又推出一款型號為TDA1514A的高性能功放IC,產品介紹資料上稱它能夠輸出40W的功率。但是,實際的使用實驗證明:在使用穩壓直流電源供電的情況下,TDA1514A能夠可靠工

10、作的電源電壓只到±18V,給4負載輸出的正弦波有效功率為24W。如果將電源電壓提高到±20V以上電壓, TDA1514A將出現過載保護動作,而且所進行的過載保護動作表現為半波截止輸出。這樣,人們只能把TDA1514A的工作電壓設計為與LM1875相同的工作電壓。在90 年代以前,電子器件生產廠商提供的功放IC輸出功率實際都在30W以下。在經過10多年的努力后,美國NS公司和意法SGS公司都在90年代期間相繼開發生產出多款輸出功率超過30W的功放IC芯片。其中,LM3876、LM3886是美國NS公司的代表作,TDA7294、TDA7295、TDA7296是意法SGS公司的代

11、表作。這些功放IC芯片都具有很小的安裝體積和多項安全保護功能,使用上很可靠。但同時也正因為功放IC 芯片需要有很可靠的過熱、過流、過壓、過功耗等多項安全保護功能,生產廠家在設計IC芯片的內部保護電路時,可能會因為所采取的檢測方式過于敏感或欠成熟,出現一些不夠良好的問題。生產廠家沒有在其產品介紹說明中將這些缺陷寫出來,固然有可能是不希望自己的產品銷售受到影響,但更多的原因是他們自己也未必發現了這些缺陷,而需要用戶在使用過程中將發現的問題反饋給生產廠家,他們再去改進開發新的器件。譬如,美國NS公司的音響工程師曾給我推薦使用他們生產的功放IC,其中有一款型號為LM4701(樣品型號為LM4700,該

12、款功放IC據說是替代LM1875的器件,它具有靜音控制功能,輸出功率比LM1875高。但實際的使用證明:LM4701在推動4負載時能夠正常工作,不出現誤保護動作的電源電壓不可以超過±20V,最大輸出功率只有20W。如果電源電壓超過±20V,譬如為±22V時,輸出功率不但不會增大,100Hz以下低聲頻段能夠正常輸出的功率會降低到只有10W。雖然在±26V穩壓電源供電下,LM4701可以給8負載輸出25W功率,但因其電源實用范圍只有±32V,在使用非穩壓直流電源供電情況下,LM4701可以給8負載輸出的功率還達不到20W。又譬如,意法SGS公司生產

13、的TDA7264雙功放IC,產品介紹資料中標明它的最高工作電壓為±25V,最大輸出電流為4A,比TDA2030A的性能指標(最高工作電壓為±22V,最大輸出電流為3.5A要高。但實際的使用證明:TDA7264在推動4負載時,能夠可靠工作,不出現誤保護作的電源電壓不可以超過±15V,相應的輸出功率只有2×12W。此外,TDA7264工作時器件上的發熱溫度(測試點放在IC 金屬片上應保持在70以下。否則,TDA7264的內部過熱保護電路會因為IC在較高的發熱溫度下工作產生累積效應,在連續工作30分鐘后出現“軟保護”而使其能夠輸出的功率降低到正常值的1/4以下

14、。本來,理想的過熱保護功能應該是在功放IC的發熱溫度達到最高允許值時關斷輸出,待其溫度冷卻至比最高允許值低若干度時重新恢復輸出。TDA7264工作之后,發熱溫度在短時間內達到110也沒有出現過熱保護,工作情況良好,人們會因此誤認為TDA7264具有很好的溫度特性而降低對它的散熱要求。美國NS公司在80年代生產的LM1875功放IC雖然沒有靜音功能,但其內部設計的過熱保護功能已接近理想要求,因此直到如今還繼續被音響生產廠大量選用。但是美國NS公司在90年代生產的LM3875、LM3886大功率功放IC,在過熱保護功能方面的表現卻很令人失望!尤其是采用陶瓷絕緣封裝的功放IC,因其導熱狀況不佳,LM

15、3875在推動4負載時,連10W以上的正弦波額定功率都不能連續輸出。就是改成8負載,陶瓷絕緣封裝的LM3875能夠正常輸出30W正弦波額定功率的時間也僅能維持幾秒鐘就開始出現雜波。同樣,陶瓷絕緣封裝的LM3876,在推動4負載時能夠正常輸出40W正弦波額定功率的時間也只能維持幾秒鐘就開始出現雜波。必須使用金屬片導熱的封裝器件,并保持功放IC金屬片上的發熱溫度不超過85,LM3875(或LM3876、LM3886才能分別給4負載正常的長期輸出30W與50W正弦波額定功率。因此,人們在使用LM3875、LM3886等功放IC器件時,一定要給它們配上足夠大的散熱器。同時,用于給功放IC金屬片絕緣的導

16、熱片厚度應盡可能薄,不要超過0.3mm,這樣才能確保功放IC與散熱器之間的溫差只有幾度。二、前置放大器在功率放大器之前,往往需要加入前置放大器,用于將各種音源送出的較微弱的電信號進行電壓放大,對重放聲音的音量、音調和立體聲狀態等進行調控。它通常由輸入選擇與均衡放大電路、等響音量控制電路、音調控制電路等組成,見圖3-3-6。 圖3-3-6 前置放大器組成方框圖前置放大器由于工作在功放電路的前端,它產生的聲音失真將由功放電路放大,產生更大的失真。因此,對前置放大器要求信噪比要高、諧波失真度要小、輸入阻抗要高、輸出阻抗要低、立體聲通道的一致性要好、聲道的隔離度要高等。1. 音源選擇電路用于音源與前置

17、放大器的選通。圖3-3-7為飛利浦公司生產的TDA1029音源電子開關電路。該音源電子開關可以對輸入的4組立體聲信號進行選通。 圖3-3-7 音源選擇電路2. 前置放大電路通常由分立元件或集成電路構成,集成電路的特點是增益高,噪聲小,含有補償電路,雙通道一致性好,電路簡單,安裝、調試方便,在實際產品中常常使用集成電路小信號音頻電壓放大電路,如NE5532、TL082等,見圖3-3-8。 圖3-3-8 集成前置放大電路3. 音調控制電路主要用于對音頻信號各頻段內的信號進行提升或衰減控制。一般分為RC衰減式音調控制電路、RC負反饋式音調控制電路兩種形式。(1RC衰減式音調控制電路,如圖3-3-9。

18、RP1是低音控制電位器,調節RP1對中高音的影響不大,而對低頻信號的影響較顯著;RP2是高音控制電位器,調節RP2對中低音的影響不大,而對高頻信號的影響較顯著。 圖3-3-9 RC衰減式音調控制電路(2RC負反饋式音調控制電路,如圖3-3-10。RP1是低音控制電位器,當動片滑到最左端時,低音呈最大提升狀態,當動片滑動到最右端時,低音呈最大衰減狀態。RP2是高音控制電位器,當動片滑到最左端時,對高音呈最大提升狀態,當動片滑到最右端時,對高音呈最大衰減狀態。 圖3-3-10 RC負反饋式音調控制電路4. 音量控制電路其作用是調節饋入功放的信號電平,以控制揚聲器的輸出音量。包括電位器音量控制和電子

19、式音量控制電路兩種形式,如圖3-3-11。電位器音量控制電路(左圖采用指數型電位器構成分壓電路,直接控制信號電平。電子音量控制電路采用間接方式控制音量大小,可以克服電位器音量控制電路的缺點。偏流調節型音量控制電路如下圖右圖所示。 圖3-3-11 音量控制電路5.等響控制電路其作用是在小音量放送音樂時利用頻率補償網絡適當提升低音和高音分量,以彌補人耳聽覺缺陷,達到較好的聽音效果,常有以下兩種電路形式。(1抽頭電位器響度控制電路,如圖3-3-12所示。R1,C1,C2和抽頭電位器組成頻率補償網絡,電位器滑動觸點既能控制輸出音量,又能實現響度控制。 圖3-3-12 抽頭電位器響度控制電路(2獨立響度

20、控制電路,如圖3-3-13所示。獨立于音量控制的響度控制電路,常應用于在音量遙控的音響系統中,電路中的響度控制開關(圖中S1由遙控電路控制。當S1置于ON位置時,響度控制電路具有低音補償作用,在不同音量的情況下具有相同的低音提升量;當S1置于OFF位置時,電容C1被短路,因而電路無響度頻率補償作用。 圖3-3-13 獨立響度控制電路6.平衡控制電路其作用是調整左、右聲道增益,使兩聲道增益相等,即用來校正左右聲道的音量差別,使左右揚聲器聲級平衡,電路非常簡單,通常由一個同軸雙聯電位器便可完成。7.圖示均衡器(Graphic Equalizer,縮寫為GEQ,也稱為多段頻率音調控制電路。它可以對整

21、個音頻范圍內以若干個頻率點為中心的頻段分別進行提升或衰減的控制,從而實現對音質的精細調整。根據分段的多少可以分為5段、7段、10段、15段、27段、31段等幾種。各個頻率點的分布可以根據1/3倍頻、2/3倍頻、2倍頻或3倍頻進行變化。如按照3倍頻變化的5段頻率圖示均衡器的頻率點為100Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、10kHz。其電路結構如圖3-3-14,各LC串聯諧振支路對其諧振頻率f0的信號呈現最小阻抗。中心頻率f0分別為100 Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、10kHz。調節RP1RP5可分別對各頻率點信號的輸出進行衰減或提升。 圖3-3-14 LC串聯諧振式圖示均衡電路【做一做】根據你的理解和實際條件,制作一