Amplificador de 70 W com o TDA7294 (ART1301)

O circuito integrado TDA7294 da ST Microelectronics (www.st.com) consiste num amplificador de áudio analógico de alta potência capaz de entregar uma potência de 70 W rms numa carga de 4 ?. O circuito também opera com carga de 8 ? e tem excelente qualidade de som. Nesse artigo mostramos como implementar um amplificador completo com base nesse 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, conforme mostra a figura 1.

Figura 1 - Distorção causada pelas características de condução dois transistores bipolares

O resultado é uma distorção que se traduz na geração de harmônicas e também na deformação dos sinais originais. Conforme mostra a figura 2, os transistores de efeito de campo são controlados por tensão e não têm esse ponto de crossover apresentando portanto uma distorção muito menor.

Figura 2 -0 Como MOSFETs é possível obter sinais sem distorção

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 musical nas mesmas Características: 100 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 k?

Shutdown térmico: 145º C

Função mute: Mute on = 1,5 V

Na figura 3 temos um gráfico em que mostramos a potência de saída em função da tensão de alimentação.

Figura 3- Potência em função da tensão de alimentação

A figura 4 mostra a curva de resposta desse amplificador.

Figura 4 - Curva de resposta

Montagem

Na figura 5 temos o diagrama completo do amplificador.

Figura 5 - Diagrama completo para um canal do amplificador

Observamos que, como todo amplificador de áudio de potência é preciso tomar cuidado especial com o layout da placa, deixando-se trilhas largas para a condução das altas correntes. Assim, o leitor deve ter experiência prévia com esse tipo de projeto. Na figura 6 temos a placa de circuito impresso usada na montagem.

Figura 6(a) - Lado dos componentes

Figura 6(b) - Lado cobreado

Observe que o circuito integrado é posicionado na borda da placa de modo a possibilitar a fácil colocação do dissipador de calor. Esse dissipador de calor deve ser grande, dada a potência de operação do circuito, que gera bastante calor..

O radiador de calor deve ser do tipo 1,2º C /W e posicionado em local que tenha boa ventilação dentro do equipamento.

Os resistores são comuns e os capacitores devem ter os tipos e tensões mínimas de trabalho especificados na lista de material.

O leitor deve apenas tomar uma certa precaução em relação às dimensões dos capacitores eletrolíticos de 10 000 µF x 63 V. Esses capacitores são grandes e a separação entre os terminais pode mudar conforme a marca do componente. Assim, recomendamos que, antes de confeccionar a placa, tenha em mãos esses componentes, fazendo eventuais alterações no layout para que eles possam encaixar sem problemas.

A fonte de alimentação deve ser capaz de fornecer uma corrente de pelo menos 10 A de pico, o que significa pelo menos uns 5 A contínuos e para uma versão estéreo, essa capacidade deve ser dobrada. Na figura 7 temos uma sugestão de fonte simétrica para o amplificador.

Figura 7 - Sugestão de fonte para o amplificador.

O transformador tem secundário de 22 + 22 V a 30 + 30 V com uma corrente de pelo menos 5 A e enrolamento primário conforme a rede de alimentação local.

Um fusível de 5 a é suficiente para proteger a entrada, pois no primário do transformador, como a tensão é mais elevada a corrente de pico será bem menor do que os 10 A do secundário.

A corrente consumida pelo amplificador é da ordem de 3 A para uma carga de 8 ? com 35 V e da ordem de 4,3 A com 4 ? e alimentação de 27 V.

Lembramos também que o sistema de alto-falantes deve ser capaz de suportar a potência total desse amplificador.

Prova e Uso

Confira muito bem a montagem antes de ligar o amplificador à fonte de alimentação.

Ligue como carga um alto-falante que suporte a potência do circuito, ou se preferir, uma carga fantasma e um osciloscópio para analisar a forma de onda do sinal reproduzido.

Na entrada aplique o sinal de uma fonte como um pré-amplificador ou ainda um gerador de funções ajustado inicialmente para 1 kHz com 1 Vpp.

Observe o desempenho do circuito e principalmente se não há excesso de aquecimento do circuito integrado, o que pode indicar a necessidade de um dissipador maior do que o usado.

Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva numa caixa apropriada. Se ocorrerem roncos encurte os fios da fonte de alimentação à placa e verifique as blindagens do cabo de entrada de sinal.