Para cualquiera que esté buscando un amplificador de audio con una potencia de salida masiva del orden de 100 vatios a 200 vatios, utilizando un valor absoluto recuento mínimo de piezas , este circuito en particular lo logrará.
Cómo funciona el circuito
El IC OPA541 de Burr-Brown es un amplificador operacional de potencia especialmente diseñado para funcionar con fuentes de alimentación de hasta ± 40 V y para proporcionar corrientes de salida continuas de hasta 5 A y 10 A pico.
Esto simplemente significa que si el IC se enfría lo suficiente con el disipador de calor y el enfriamiento del ventilador, la salida de amplificación probable podría estar muy por encima de los 160 vatios.
La función de limitación de corriente incorporada del dispositivo puede ser programada (preestablecida) por el usuario a través de una resistencia externa solitaria, que puede proteger el amplificador y la carga de situaciones de salida erróneas.
Aunque el OPA541 está diseñado típicamente para impulsar motores, servoamplificadores y fuentes de alimentación programables, etc., según las fuentes de Burr-Brown, también puede funcionar sorprendentemente bien cuando se utiliza como amplificador de audio de alta potencia.
El esquema discutido en este artículo entregará aproximadamente 60 vatios a 160 vatios en una carga de 4 ohmios. Esto se logra mediante una tensión de alimentación simétrica de ± 40 V.
El limitador de corriente incorporado del chip está fijado a un umbral de encendido de alrededor de 8,5 A a través de resistencias conectadas en paralelo R6 / R7.
Programación de la corriente de salida
Este límite de corriente asegura que se pueda lograr el margen de excitación óptimo incluso cuando se utiliza un altavoz de 4 ohmios. Pero recuerde, aunque, que R6 y R7 limitan la corriente por debajo del umbral de sobrecarga, no hace que el amplificador sea a prueba de cortocircuitos, porque eso podría requerir un umbral de corriente de 1.8 A, si consideramos la operación 1C dentro de su SOA ( área de operación segura).
El valor de la resistencia, Rcl, (R6 + R7) que proporciona el interruptor del limitador de corriente en ON o el punto de activación, se puede determinar mediante la fórmula:
Rcl = (0.813 / Iabs) - 0.02 [Ω]
En la operación real, el semiciclo positivo de la corriente de salida se restringe bastante antes, alrededor del 10% a un nivel más bajo que el umbral preprogramado.
Podría ocurrir lo contrario para la corriente negativa, que puede ser aproximadamente un 10% más que el valor predeterminado.
Distorsión armónica total
La salida de distorsión del amplificador es apreciablemente baja. El valor de THD sigue estando muy por debajo del 0,5% dentro de todo el espectro de sonido, con una condición en la que se fija una ganancia de x6 (R5 será aproximadamente 5 kΩ) y una tensión de alimentación de ± 35 V.
Debido a que el CI funciona a una corriente de reposo de apenas 20 mA, la distorsión cruzada puede iniciarse con bastante rapidez.
Para mantener la THD a un nivel mínimo, el ancho de banda supuesto está restringido a aproximadamente 22 kHz a través del condensador C3.
La red de filtro de entrada hecha con R2-C2 ayuda a minimizar la IMD (distorsión de intermodulación) y reduce el ancho de banda real a aproximadamente 16.6 kHz.
La atenuación de baja frecuencia se fija en 6,6 Hz por R1-C1. El CI debe instalarse sobre un disipador de calor relativamente grande que tenga una resistencia térmica de 1.2 KW o más.
Diseño de PCB
FICHA DE DATOS
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