Amplificador em ponte de 150 W - TDA7294 (ART579)

O projeto apresentado se baseia diretamente em documentação da STMicroelectronics de 2007. Trata-se portando de projeto bastante recente e que é viável, dependendo apenas da disponibilidade do circuito integrado utilizado. Assim, para os leitores que desejam montar seu próprio amplificador potente trata-se de algo para ser analisado, lembrando que os 150 W rms corresponde a aproximadamente 600 W PMPO. Trata-se portanto de um amplificador que na versão estéreo pode oferecer uma potência muito alta. É claro que, pelas potências envolvidas, recomendamos este projeto aos leitores que já tenham boa experiência com este tipo de montagem.

A ST Microelectronics (www.st.com) possui na sua linha de componentes o circuito integrado TDA7294 que consiste num amplificador de áudio analógico de alta potência capaz de fornecer uma potência de 70 W rms numa carga de 4 ?. Na montagem em ponte (BTL ou Bridge Tied Load) pode-se obter 150 W de potência RMS. O circuito também opera com carga de 8 ? e tem excelente qualidade de som. Nesse artigo mostramos como implementar um amplificador completo na configuração em ponte, já que em edição anterior mostramos a montagem simples usando esse circuito integrado.

A linha de circuitos integrados de amplificadores de áudio TDA oferece uma excelente gama de potências para quem deseja montar seu próprio equipamento, quer seja ele um simples reforçador de som para um home theater, um amplificador para guitarra ou violão como para um sistema de distribuição de áudio ou equipamento profissional mais completo.

O TDA7294 tem a vantagem de ser completo precisando de poucos componentes externos de baixo custo e ainda possuindo uma entrada de mute que pode cortar o sinal a qualquer momento a partir de um comando externo.

Uma característica notável desse amplificador que merece ser destacada é que diferentemente da maioria dos amplificadores de áudio integrados que usam tecnologia bipolar, a saída desse amplificador é feita com transistores MOS de potência (POWER MOSFETs).

Esse fato elimina um problema comum nos amplificadores bipolares que é a distorção por crossover (cruzamento) que ocorre quando um transistor bipolar comuta, pois ele precisa de pelo menos 0,6 V para fazer isso.

O resultado é uma distorção que se traduz na geração de harmônicas e também na deformação dos sinais originais. Os transistores de efeito de campo, por outro lado, são controlados por tensão e não têm esse ponto de crossover apresentando portanto uma distorção muito menor.

O resultado final aparece na qualidade excepcional de áudio do amplificador que descrevemos.

 

Características Elétricas

Faixa de tensões de alimentação: +/-10 V a +/- 40 V (fonte de alimentação simétrica)

Corrente quiescente: 30 mA (tip)

Corrente de polarização de entrada: 500 nA

Potência contínua de saída RMS (d = 0,5%)

Vs = +35 V, RL - 8 ? - 70 W (tip)

Vs = +31 V , RL = 6 ? - 70 W (tip)

Vs = +27 V , RL = 4 ? - 70 W (tip)

Potência contínua de saída RMS (d= 0,5%) na configuração em ponte com 25 V (simétrica) e 16 ? de carga:

Pd = 150 W

Com 35V (simétrica) = 170 W

Potência musical nas mesmas Características: 100 W (tip)

Potência musical em ponte: 200 w (tip)

Ganho sem realimentação: 80 db

Ganho com realimentação: 30 dB

Distorção harmônica total: 5 W, 1 kHz = 0,005%

0 a 50 W, 20 kHz a 20 kHz = 0,1%

Resposta de freqüência: 20 Hz a 20 kHz

Resistência de entrada: 100 kHz

]shutdown térmico: 145º C

Função mute: Mute on = 1,5 V

 

Na figura 1 temos um gráfico em que mostramos a potência de saída em função da tensão de alimentação.

 

Gráfico potência de saída X Tensão de alimentação.
Gráfico potência de saída X Tensão de alimentação.

 

A figura 2 mostra a curva de resposta desse amplificador.

 

Curva de resposta.
Curva de resposta.

 

Configuração em ponte:

Na configuração em ponte, dois amplificadores são ligados à carga, mas de modo que forneçam a essa carga o mesmo sinal mas em oposição de fase, conforme mostra a figura 3.

 

Configuração de ponte
Configuração de ponte

 

Dessa forma, num determinado instante, a diferença de tensão nos extremos da carga será igual à duas vezes a amplitude do sinal. Como a potência é proporcional ao quadrado da tensão, a potência para uma mesma carga, fica multiplicada não apenas por 2, mas sim por 4.

Além dessa vantagem, como as saídas são ligadas diretamente à carga, elimina-se a necessidade do caro capacitor eletrolítico de alto valor usado no acoplamento.

 

Montagem

Na figura 4 temos o diagrama completo do amplificador.

 

Diagrama elétrico
Diagrama elétrico

 

A carga nesse circuito deve ser de 8 ? ou maior. Nunca deve ser usada carga de menor impedância devido às limitações de dissipação e de corrente do circuito integrado.

Uma aplicação recomendada para esse amplificador é em sub-woofers para TV e Home-Theater e alta-fidelidade.

O circuito integrado TDA7294 é fornecido em invólucro de potência para a montagem num excelente dissipador de calor. Na figura 5 temos o aspecto do circuito integrado usado, assim como sua pinagem.

 

Aspecto do CI e sua pinagem.
Aspecto do CI e sua pinagem.

 

A fonte de alimentação deve ser simétrica com uma corrente de pelo menos 10 A. Na figura 6 damos uma sugestão de fonte de alimentação para esse amplificador.

 

Sugestão de fonte de alimentação.
Sugestão de fonte de alimentação.

 

Os capacitores de 22 nf e 56 nF devem ser de mylar e os eletrolíticos de filtragem da fonte devem ter tensões de trabalho de 63 V ou mais. O alto-falante deve estar dimensionado para suportar a potência máxima do amplificador.

 

Circuitos integrados:

CI-1, CI-2 - TDA7294 - circuitos integrados

 

Resistores:

R1, R5, R6, R8, R10 - 22 k ? x 1/8 W - resistores - vermelho, vermelho, laranja

R2 - 20 ou 22 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, preto, laranja

R3 - 10 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, laranja

R4 - 30 ou 33 k ? x 1/8 W - resistor - laranja, preto, laranja ou laranja, laranja, laranja

R7, R9 - 680 ? x 1/8 W - resistores - azul, cinza, marrom

 

Capacitores:

C1, C9 - 220 nFx 63 V- mylar

C2, C8 - 2 200 µF x 63 V - eletrolíticos

C3, C7 - 560 nF x 63 V - mylar

C4, C5, C6, C10 - 22 µF x 63 V - eletrolíticos

 

Diversos;

Placa de circuito impresso, material para fonte de alimentação, radiadores de calor para os circuitos integrados, terminais de entrada e saída, fios blindados para entradas de sinais, fios, etc.

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