Mono Audio Leistungsverstärker 50W
Dieser Mono Audio Leistungsverstärker ist für eine Ausgangsleistung von 50 Watt an 8 Ohm Lasten ausgelegt. Alle Komponenten für einen Verstärkerkanal inklusive der Spannungsversorgung sind auf einer zweilagigen Leiterplatte aufgebaut. Die Versorgungsspannung ist auf nominal ±34 Volt im Leerlauf dimensioniert, um Netzschwankungen im Bereich von +20% Rechnung zu tragen.
Die Wechselspannungsversorgung ist über zwei Fein-Sicherungen auf dem Board abgesichert. Das Anliegen der Betriebsspannungen wird über jeweils eine LED für die positive und die negative Betriebsspannung angezeigt.
Der Audio Ausgang ist nicht kurzschlussfest aber durch die Sicherungen und eine thermische Überwachung begrenzt. Das Board selbst besitzt einen eigenen Thermosensor der für eine weiterverarbeitende Elektronik zur Verfügung steht.
Das Verstärkerboard verwendet verschiedene Steckverbinder für die folgenden Anschlüsse.
Der 4-polige Stromversorgungsstecker (5 ¼ Inch PC Stecker) dient zur direkten Verbindung mit einem Ringkerntrafo mit nominal 2 x 23 Volt Ausgangsspannung bei typ. 3 Ampere pro Wicklung. Beide Sekundär-Wicklungen des Trafos sind auf der Leiterplatte mit Feinsicherungen abgesichert. Brückengleichrichter und Sieb-Kondensatoren sind auf dem Board vorhanden und für Dauerlast ausgelegt.
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| Stromversorgungsstecker (Conn 4) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Typ | Info |
| 1 | 23.0 VAC / 3 Amp / Wicklung 1 | Eingang | Versorgung | Trafo, Wicklung 1 |
| 2 | 23.0 VAC / Wicklung 1 | Eingang | Versorgung | |
| 3 | 23.0 VAC / Wicklung 2 | Eingang | Versorgung | Trafo, Wicklung 2 |
| 4 | 23.0 VAC / 3 Amp / Wicklung 2 | Eingang | Versorgung | |
Der 2-polige PSK Stecker an der Leiterplattenkante dient für den Anschluss des Audio Eingangssignals.
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| Audio Eingang (Conn 1) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Typ | Info |
| 1 | Signal Masse (System Masse) | Masse | auch Abschirmung | |
| 2 | Signal Eingang | Eingang | Max. 700mVeff | Verstärkung: 30 dB |
Der 8-polige Systemstecker verbindet das Board mit externen Funktionen wie beispielsweise “Stand-By” und “Mute” Signalen für den Leistungsverstärker. Er liefert aber auch Ausgangsinformationen wie „Clipping Detection“ (nur falls ein TDA7294S bestückt ist) und ein analoges „Temperatursignal“ vom KTY81 Temperatur Sensor (für Lüfterregelung).
Die Belegung des System Verbinders ist nachfolgend dargestellt. Die „MicroMatch“ Buchse verwendet eine Index-Bohrung für den Stecker, die ein um 180° gedrehtes Aufstecken verhindert. Der Temperatursensor ist potentialfrei und kann an beliebige Systeme angepasst werden.
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| System Verbinder (Conn 2) | ||||
| Pin | Signal | Signaltyp | Typ | TDA7294 |
| 1 | Temperatur Sensor Terminal 1 | Nominal: 2 kOhm bei 25°C |
KTY81-120 | keine Verbindung |
| 2 | Temperatur Sensor Terminal 2 | KTY81-120 | keine Verbindung | |
| 3 | Systemmasse | Masse | Referenz | Pin 1 |
| 4 | Clip Detect Ausgang | Ausgang | "nur" TDA7294S | Pin 5 |
| 5 | Systemmasse | "Stand_By" Masse | Referenz | Pin 1 |
| 6 | “Stand-By” Eingang | "Stand By" @ <1.5 Volt | TDA 7294 Eingang | Pin 9 |
| 7 | Systemmasse | "Mute" Masse | Referenz | Pin 1 |
| 8 | “Mute” Eingang | "Mute" @ < 1.5 Volt | TDA 7294 Eingang | Pin 10 |
Der System Verbinder ist ausgelegt für die Verbindung zu einem Mikrokontroller Board das die Ein-/Ausschalt Sequenz kontrolliert und die Lüfterregelung durchführt (z.B. „Airflow“)
Der verwendete „KTY81-120“Temperatur Sensor im TO-92 Gehäuse wird mit dem TDA7294 zusammen auf die Kühlfläche montiert. Das vom Sensor gelieferte analoge Temperatursignal ist parallel zu den Pins auf dem System Verbinder auch über einen eigenen 2-poligen PSK Stecker verfügbar.
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| Temperatur Sensor Stecker (Conn 3) | ||||
| Pin | Signal | Signalart | Typ | Wert |
| 1 | Temperatur Sensor Terminal 1 | analog | Widerstand | 2 kOhm |
| 2 | Temperatur Sensor Terminal 2 | analog | Widerstand | |
Die beiden Lautsprecheranschlüsse sind auf der Lötseite der Platine angebracht. Der dem Rand der Leiterplatte näher liegende Kontakt ist dabei die Masseverbindung, der andere Kontakt verbindet den Ausgang des Verstärkers mit dem Lautsprecher. Die Flachstecker sind 90° gewinkelt.
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| Flachstecker für Printmontage, Breite 6,35mm | Leiterplatte Unterseite mit Flachstecker |
| Lautsprecher Anschluß (Connector 5) | ||||
| Pin | Signal | Signalart | Typ | TDA7294 |
| 1 | System Masse ( | Masse | Systemreferenz | Pin 1 |
| 2 | Leistungsverstärker Ausgang | Ausgang | Pin 14 | |
Alle Komponenten des Verstärkers sind in bedrahteter Form auf das Board gelötet. Der TDA7294 und der Temperatursensor müssen mit guten thermischen Kontakt auf eine Kühlfläche montiert werden. Der TDA7294 muß überdies elektrisch isoliert auf den Kühlkörper montiert werden da die metallische Kontaktfläche des Gehäuses mit der negativen Versorgungspannung verbunden ist.
Auf der dem IC gegenüberliegenden Seite des Boards können der Versorgungsspannungs Stecker und die beiden LEDs in Durchbrüchen zu einem Netzteil-Chassis montiert werden. Dies ermöglicht einen direkten Steckkontakt der Sekundärwicklungen von den Ringkerntransformatoren ohne weitere Verdrahtung.
Die Sicherungen auf dem Board besitzen eine transparente Abdeckung zur elektrischen Isolation. Die beiden Brückengleichrichter können falls nötig an das Netzteil-Chassis zur Kühlung montiert werden.
Das Board kann mit zwei Schrauben am Kühlkörper und zwei oder vier Schrauben an einem Netzteil Chassis befestigt werden. Die LEDs ragen in das Netzteil Chassis und signalisieren die Betriebsspannung.
Der integrierte Audio Leistungsverstärker TDA7294 ist in ein 15-Pin Leistungsgehäuse verpackt und wird rechtwinkelig zur Leiterplatte montiert. Die Kühlfläche des Gehäuses muss elektrisch isoliert aber mit guter Wärmekopplung (Glimmerscheibe und Wärmleitpaste) an einer Kühlfläche montiert werden.
Achtung: Die Montageplatte des Gehäuses führt die negative Betriebsspannung !
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Der Verstärker wird intern stumm geschaltet wenn der “Mute” Eingang auf eine Spannung unterhalb von 1.5 Volt gezogen wird. Um den Mute-Zustand zu verlassen muss der Pin 8 (an Conn 2) auf +5.0 Volt gebracht werden (> 3.5 Volt). In der Schaltung des PAM50 ist ein 10 Kohm Widerstand dem Mute-Eingang vorgeschaltet. Ein 10µF Kondensator gewährleistet einen sanften Übergang zwischen den beiden Zuständen.
Falls erforderlich kann der Leistungsverstärker in einen “Stand-By” versetzt werden, dazu muß der „Stand-By“ Eingang (Pin 6 am Steckverbinder Conn 2) auf eine Spannung unter 1.5 Volt gezogen werden. Pin 6 ist über einen 10 kOhm Widerstand mit dem “Stand-By“ Eingang des ICs verbunden. Ein 10 µF Kondensator verzögert überdies die Aktivierung des Stand-By Betriebs. Ab einer Spannung von 3.5 Volt wird das System wieder in den Normalbetrieb versetzt.
Es wird empfohlen beim Einschalten den Stand-By vor der Freigabe des „Mute“ Signals, zu verlassen. Im Ausschalt-Fall werden die Signale in umgekehrter Reihenfolge angelegt.
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Das Verstärker-Board besitzt die notwendigen Komponenten für eine ungeregelte Doppel-Spannungsversorgung. Die Zuführung der beiden 23VAC Versorgungsspannungen vom Transformator erfolgt über den 4-poligen Steckverbinder Conn 4. Die Gleichrichtung der beiden Wechselspannungen wird durch zwei getrennte Brückengleichrichter und nachfolgende Siebung mit jeweils zwei 4700µF Kondensatoren erreicht. Die Grenze der Betriebsspannungen liegt bei ± 40 Volt. |
Die Eingänge der Wechselspannungen auf dem Board sind mit zwei 20x5 mm Feinsicherungen von jeweils 3.0A abgesichert.
Die 6 Ampere Brückengleichrichter sind mit genügend Spielraum dimensioniert, benötigen aber gegebenenfalls eine zusätzliche Kühlung um die maximale Verlustleistung von etwa 1.4V x 3 Amp = 4.2 Watt abzuleiten.
Das ordnungsgemässe Anliegen der beiden Versorgungsspannungen wird über zwei blaue LEDs signalisiert die im Falle einer defekten Sicherung dunkel bleiben. Die beiden LEDs ermöglichen darüber hinaus einen „optischen Effekt“ wenn diese durch entsprechende Bohrungen , zusammen mit dem Versorgungsspannungsanschluß, in ein separates Chassis das die Ringkerntrafos enthält, montiert werden.
Der Leistungsverstärker ist für eine Spannungsverstärkung von 30 dB (= 31,62) durch die beiden Widerstände R2 und R3 dimensioniert. Die maximale Signal-Spannung ohne “Clipping” am Eingang ist deshalb 700 mVeff oder 1000 mVp.
| Nr. | Name | Value | Type | RM | Beschreibung (Reichelt Type) |
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1 |
C1 |
0.47µF / 63V |
Kunststoff |
RM5 | WIMA MKS2 |
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2 |
C2, C7 |
22µF / 63V |
Elektrolyt |
RM2.5 | RAD FC 22/63. +105°C |
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3 |
C3, C4 |
47µF / 50V |
Elektrolyt |
RM2.0 | RAD FC 4,7/50, +105°C |
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4 |
C5, C6, C14, C15, C16 |
0.1µF / 63V |
Folienkondensator |
RM7.5 | MKS-4 100N Wima |
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5 |
C8, C9 |
10µF / 50V |
Elektrolyt |
RM2.0 | RAD FC 10/50, +105°C |
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6 |
C10,C11, C12, C13 |
4700µF / 50V |
Elektrolyt |
RM10 | BSN 4.700/63(Ø 25mm, h 40mm) |
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7 |
R1, R3, R4 |
22 kOhm |
Metallfilm |
0207 |
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8 |
R2 |
680 Ohm |
Metallfilm |
0207 |
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9 |
R5 |
10 kOhm |
Metallfilm |
0207 |
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10 |
R6, R7 |
2.2 kOhm |
Metallfilm |
0207 |
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11 |
R8 |
2.7 Ohm |
Metallfilm |
0207 |
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12 |
GL1, GL2 |
Brückengleichrichter |
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RM5.08 | KBU6A (50V / 6A / -~~+) |
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13 |
LED1, LED2 |
5mm LED blue |
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RM2.54 | Gehäuse klar |
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14 |
Si 1, Si 2 |
Sicherungshalter |
Schurter |
RM22.5 | PL OGN-22,5 (PCB mount) |
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15 |
Si1,Si2 |
20x5mm Fuse |
3 A träge |
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3 A , träge |
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16 |
Conn 1 |
PSK 2-polig |
gerade |
RM2.54 | PSS 254/2G |
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17 |
Conn 2 |
MicroMatch 8-pin |
gerade |
RM1.27 | MM FL 8G |
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18 |
Conn 3 |
PSK 2.polig |
gerade |
RM2.54 | PSS 254/2G |
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19 |
Conn 4 |
2 x 23 VAC Eingang |
4-pin |
RM5.08 | PSG 5 ( 5 ¼ Zoll Drive Conn) |
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20 |
Conn 5 |
Flachstecker ( 2 Stck.) |
6.35 mm / 90° |
RM5.0 | FS-PW-6,35 gewinkelt |
Alle Komponenten des Verstärkers mit Ausnahme der beiden Flachstecker (Conn 5) sind von der Bestückungsseite montiert.
Das PCB ist eine doppellagige Leiterplatte mit entsprechendem Layout für die zu erwartenden hohen Ströme im Betrieb. Die Masseverbindungen sind sternförmig ausgeführt und besitzen einen zentralen Massepunkt zwischen den beiden Brückengleichrichtern und den Siebkondensatoren. Eine 3.2 mm Bohrung ermöglicht gegebenenfalls eine massive Masseverbindung.
| Technische Spezifikation | ||||||
| Parameter | Name | Bedingung | Min. | Typ. | Max. | Wert |
| Betriebsspannung | ||||||
| Prim. Versorgungsspannung 1 | ~V(+) | 23 Volt nominal | 10 V | 23 V | 24 V | ~Volt eff. |
| Prim. Versorgungsstrom 1 | ~I(+) | Externe Sicherung | 3.0 A | ~Ampere eff. | ||
| Prim. Versorgungsspannung 2 | ~V(+) | 23 Volt nominal | 10 V | 23 V | 24 V | ~Volt eff. |
| Prim. Versorgungsstrom 2 | ~I(+) | Externe Sicherung | 3.0 A | ~Ampere eff. | ||
| Leistungsverstärker | ||||||
| Ausgangsleistung | P out | ±23V, 8Ohm | 50 | 60 | Watt | |
| Ausgangsspannung | Vout | Volt rms | ||||
| Ausgangsstrom | Iout | 10.0 | A | |||
| Lautsprecher Impedanz | Rout | 4 | 8 | Ohm | ||
| Rauschen (Eingang) | 20Hz..20kHz | 2 | 5 | µV | ||
| Verzerrungen | THD 4 Ω | ±27V, 50W, 20Hz/20kHz | 0.1 | % | ||
| THD 8 Ω | ±35V, 5W, 20Hz/20kHz | 0.005 | 0.01 | % | ||
| Frequenzgang | ||||||
| Frequenzgang | f (3dB) | 20Hz | 20kHz | |||
| Eingangswiderstand | ||||||
| Eingangswiderstand | Rin | 18k | 20k | 22k | Ohm | |
| MUTE Eingang | ||||||
| MUTE Eingang | Vmute | Mute EIN | 1.5 | Volt | ||
| Mute AUS | 3.5 | Volt | ||||
| Dämpfung | 60 | 80 | dB | |||
| Stand-By Eingang | ||||||
| Stand-By Eingang | Vstd-by | Std-By EIN | 1.5 | Volt | ||
| Std-By AUS | 3.5 | Volt | ||||
| Dämpfung | 70 | 90 | dB | |||
| Std-By Stromverbrauch | 1 | 3 | mA | |||
| ON-LED Ausgänge | ||||||
| ILED_ON | 4 | 17 | 42 | mA | ||
| Dok. Revision | Datum | Author | Änderungen und Kommentare |
| 1.2d | 5.1.2017 | F.Henkel | Deutsche Version |
| 1.2e | 12.1.2019 | F.Henkel | Format Überarbeitung HTML |
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