Na stiahnutie

V nefunkčnej spotrebnej elektronike (napr. TV...) sa často vyskytujú koncové zosilňovače triedy D, ktoré sú v mini-pidi SMD puzdrách ako napr. TSSOP28. Napriek tomu, že spotrebič je už nefunkčný, tieto integrované obvody audio zosilňovačov bývajú funkčné, dajú sa vyspájkovať a ešte použiť.

Viem, viem, trieda D... nie je to nič pre audiofilov. Tiež je jasné, že moduly zosilňovačov triedy D sa dajú kúpiť z Číny za pár drobných... ale kde je tam potom tá zábava?

Táto konštrukcia môže potešiť využitím súčiastok, ktoré by skončili na skládke, zhotovením niečoho užitočného skoro zadarmo. Tiež sa to dá brať ako dobré cvičenie na prácu s SMD súčiastkami.

Zosilňovače triedy D sa vyznačujú vysokou účinnosťou vďaka princípu, na ktorom pracujú - spínaním, podobne ako spínané zdroje. Nepotrebujú chladič, teda môžu byť veľmi malé. Bežný spotrebiteľ si na kvalitu nepotrpí, preto sú s obľubou využívané v spotrebnej elektronike, kde sa "katujú kosty" za každú cenu, dokonca aj tam, kde by priestor v prístroji dovoľoval použiť niečo kvalitnejšie. Nevýhodou je, že sa vyskytujú prevažne v SMD puzdrách, vyžadujú opatrnosť pri návrhu plošného spoja, a LC filtre na výstupe - pretože tak ako spínaný zdroj, aj spínaný zosilňovač (triedy D) vyžaruje do okolia nežiadúce frekvencie. Dlhé prívody k IO zase môžu spôsobiť nestabilitu a kmitanie.

V tomto zapojení je použitý integrovaný obvod AD52060 v puzdre TSSOP28. Vyspájkoval som ho opatrne pomocou horkovzdušnej odspájkovacej stanice. Bežnou trafopájkou by to nešlo, pretože puzdro IO má zospodu chladiacu plochu, ktorá je prispájkovaná k plošnému spoju a zvonku neprístupná. Naviac som nechcel pokriviť vývody, ktoré sú už tak dosť krehké a veľmi nahusto...

Táto konštrukcia nemá síce navrhnutý plošný spoj ideálne pre zosilňovač triedy D, ale dôraz bol kladený skôr na to, aby sa dal zhotoviť doma z jednostranného medeného laminátu. Samotný integrovaný obvod je osadený v redukcii z TSSOP28 na štandardný raster vývodov 2,54 mm, ktorú som si navrhol a dal vyrobiť už dávnejšie. Vzdialenosť radov dier redukcie je 8 pozícii na breadboarde, teda 20,32 mm alebo 0,8 in. Je dobré priestor pod čipom ešte pred jeho osadením prevŕtať, aby bola dostupná chladiaca plocha zospodu čipu, na ktorú môžeme po osadení naletovať viac cínu na zväčšenie chladiacej plochy. Ja som na to zabudol pred osadzovaním a potom sa mi k tomu už nechcelo vracať. Čip sa potom pri vyššej hlasitosti na vyšších napájacích napätiach hrial a vypínal - zareagovala ochrana proti prehriatiu.

Vlastnosti

• Napájanie: 8 - 26 V
• Výkon: stereo 10 W alebo 20 W v závislosti od napájania a impedancie reproduktorov
• Impedancia reproduktorov: min 4,8 Ω pri napájaní nad 13 V, min. 3,2 Ω pri napájaní pod 13 V
• Rozmery plošného spoja: 6 x 5 cm
• Shutdown pin
• Možnosť obmedzenia výkonu
• Jednostranný plošný spoj

Zapojenie je navrhnuté pre 8 Ω reproduktory. Pre inú impedanciu treba zmeniť hodnoty súčiastok vo výstupnom LC filtri. Datasheet obsahuje viac informácií.

Schéma

V podstate nie je odlišná od odporúčaného zapojenia. Iba funkčnosť na obmedzenie výkonu bola vyvedená na dva pin headery. Tam je možné pripojiť odporový delič (viac info v datasheete) podľa požadovaného max. výkonu, alebo ak nechceme limitovať výkon, prepojiť RPL1 (a RPL2 nechať neprepojené).

Shutdown pin je "active low".

Osadzovací plán zhora:

Osadzovací plán zospodu (zrkadlovo otočený):

3D rendery z návrhového softvéru, a fotky ako vyzeral môj hotový plošný spoj, sú nižšie.

Zosilňovač mi fungoval na prvé zapojenie. Určite nájde využitie v niektorej z mojich ďalších konštrukcií.

SMD variant

V balíku, ktorý si môžeš stiahnuť nižšie, nájdeš aj KiCad projekt čisto SMD zosilňovača, ktorý má okrem hore uvedených, nasledujúce vlastnosti:

• podpora tzv. single-ended / balanced vstupu
• čisto SMD návrh
• rozmery plošného spoja 5 x 4,5 cm
• obojstranný plošný spoj

Dozvedel som sa, že pinout AD52060 používajú aj iné integrované obvody, a ich zapojenie je viacmenej rovnaké - napríklad TPA3110D2. Mám to vyskúšané aj na tom SMD plošnom spoji a funguje to. SMD variant plošného spoja je podomácky nevyrobiteľný, ale kto má prístup k príslušnej technike, alebo si môže zadať výrobu profi firme, môže byť pre neho užitočný.