RE: Про TDA1540 поговоримо..!? / 01-05-2013 00:01
Прежде чем подавать что-то на цап сначала скачивается даташит на него. Свободно в нете гугл рулит. А по поводу питающих напряжений это уже обсасывалось 150 раз. Онин из самых лудших и простых вариантов стабилитрон прямо на соответсвующие ноги цапа. До него мост - дросель - конденсатор небольшой до 500 мкф - гасящий резистор стабилитрон.
Вот рекомендации с параллельного форума одесского лаборанта Игоря Гапонова по применению и расчету стабилитронов сначала для 1541, потом 1540 если вы сами найти не можете. Все разжевано до мелочей. Только сначала проверяйте на эквивалентной нагрузке цапы нынче дорогие.
http://www.sky.od.ua/~eugeny/16to20.pdf
получается, что при 220V в сети на выходе выпрямителя будет напряжение (практически) ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ниже (по абсолютной величине). Т.е. (220/237)х22,2=20,6V. Обычно, ток через ста-трон в номинальном (расчётном, штатном) режиме принимают равным номинальному току через потребителя, который к нему подключён. "Необычные" случаи здесь не рассматриваю. Ток потребления 1541 по линии -15V(по даташиту)=25mA. Тогда суммарный ток, потребляемый нашей цепью с 1541 и стабилитроном станет 50mA. Напряжение на стабилитроне и 15 ноге 1541 равно 15V- коню понятно. А напряжение на входе нашей "линии стабилизации" при стандарте 220V равно 20,6V. Надо погасить 20,6-15=5,6V. Для этого нужен резистор (по закону Ома R=U/I ) 5,6/0,05= 110 Ом. Мощность на этом резисторе P=UI=5,6х0,05=280mW, чтобы всё хорошо работало выбираем резистор на удвоенную мощность- 0,5W. Мощность нагревания стабилитрона Ps=UsxIs=15x0,025=375mW. Теперь проверим, как поведёт себя нагрев стабилитрона и гасящего сопротивления при стандартном превышении сетевого напряжения на 10%. Получается на выходе выпрямителя (на входе наших потребителей) напряжение составит 20,6х1,1=22,7V. напряжение стабилизации изменится очень мало (на то он и стабилитрон), как и сопротивление резистора (на то он и резистор). Т.е. изменилось падение напряжения на "гасяке" 110 Ом. 22,7-15=7,7V. При этом ток потредления возрос до (опять закон Ома!) 7,7/110=0,07 ампер (70ma). Мощность нагрева резистора стала 7,7х70=539mW. Ага! А мы выбрали 0,5W. Ну, тогда выберем одноваттное сопротивление. Теперь мощность нагрева стабилитрона. Из 70mA потребления в предельном режиме по сетевому питанию напряжение не ножке 15 TDA1541 практически не изменилось и микруха как работала, так и работает. Т.е. потребляет тот же ток 25mA. Тогда остальной ток 70-25=45mA (как и в номинально-расчётном режиме 50-25=25mA) режиме будет выпускаться через "предохранительный клапан"- стабилитрон. Мощность нагрева стабилитрона будет 15х45=675mW. Ещё необходимо вычислить минимальный ток через стабилитрон. Потому, что "предохранительные клапаны" открываются и держат стабильное давление (напряжение) при какой-то минимально необходимой "утечке вещества (электричества)" . По нормам сеть может иметь минимальное напряжение на 10% ниже номинала. Т.е. на выходе нашего выпрямителя будет 20,6х0,9=18,5V. На "гасяке" упадёт 18,5-15=3,5V (слава Богу, что не 0 или отрицательное, есть надежда ). Ток составит 3,5/110=32mA. Из них 25 уйдёт в 15 ногу ЦАПа. Останется 7mA. Это всё нужно для ВЫБОРА типа стабилитрона.
Нужен
1. маломощный (микромощный не потянет) стабилитрон с корпусом рассеивающим до 0,7-1W тепловыделений в нормальных условиях эксплуатации;
2. с напряжением стабилизации 15V в пределах допуска TDA1541;
3. с максимальным током стабилизации больше 45mA;
4. с минимальным током стабилизации меньше 7mA.
Теперь, как обычно думают, самое главное. А какой же коэффициент стабилизации у нашего стабилизатора? Приблизительно ответить можно так. чем меньше т.н. дифференциальное сопротивление стабилитрона в точке стабилизации (Us;Is), и чем больше "гасяк", тем больше коэфф. стабилизации. Но в нашем применение важно не выходить за рамки допуска TDA1541, избегать применения ОС и обеспечить широкополосность для удаления всех паразитов, медленных-быстрых, через этот предохранительный клапан.
__
остараюсь здесь привести описание схемы и монтажа простейшего, но тем не менее хорошего, БП для питания ЦАП TDA1540. Можно по образцу и подобию организовать питание "реклока" от свободных обмоток силового трансформатора (см. ниже). Учтите, пожалуйста, что это не "единственно верное" решение ИП. Это моё решение для данного случая.
Используется дополнительный силовой трансформатор от другого 303-го. Тут есть некоторая "неопределённость", которая легко устраняется практически: неизвестны потери трансформатора, неизвестны напряжения ХХ. Поэтому там, где необходимо, я буду обращать на это внимание читателя. "Неопределённость" есть и для "реклока", т.к. тут, кроме вероятных "+5V", ток не известен. Однако, ясно, что "небольшой". Короче, трансформатор выдержит . Но более серьёзным здесь может оказаться временнАя неопределённость. Для большинства приложений нужно, чтобы при включении девайса, тактовые импульсы мастерклока появлялись в схеме раньше всех! Это означает первоочередную подачу питания на "главный генератор". Но, думаю, для данного случае никаких затыков произойти не должно. Хотя....
Итак.
Для ЦАПа нужны следующие напряжения и токи (по даташиту, относительно "0").
+5V, +14mA (max) на 4-й ноге.
-5V, -24mA (max) на 7-й ноге.
-17V, -13mA (max) на 11-й ноге.
Предлагается разводку "земель" (точнее- "нулей") вести по схеме "звезда". Т.е. электрически должна быть одна точка, куда все "нули"-лучи сводятся, и она должна быть как можно ближе к потребителю. Т.е. "0" должен быть на 6-й ноге TDA1540. Так как физически "нулей"-лучей у нас получится много, то надо предусмотреть около 6-й ноги место для довольно мощной (толстой) шинки, на которою и будут припаиваться лучи. Можно допустить облегчение "звезды", что обычно и делается практически. Единственную "звезду" разбивают на несколько мелких. Принцип разбиения в данном случае довольно прост: всё, что до (отсчёт от нагрузки, т.е. TDA1540!!!) первого последовательного элемента фильтра питания "звездится"() в 6-ю ногу, а всё остальное - на ноль "своего" выпрямителя. Следовательно, в ИП будет три общих точки для +5,-5 и -17 вольтовых источников, которые тремя лучами связываются на 6-й ноге нагрузки. При этом, если не соединять эти источники с нагрузкой, то сами выпрямители и фильтры источников будут меж собой гальванически не связаны! Таким образом, для каждого напряжения нужна отдельная вторичка силового трасформатора. С "нулями" ясно? Упомянутый выше "последовательный элемент" фильтра на самом деле не один. Их будет здесь три. Для каждого напряжения свой. Т.к. предполагается не экономить на электричестве, то проще всего, чтобы это были резисторы, на которых в той или иной степени гасятся всякие неприятные всякости. Эти резисторы могут сильно греться (см. ниже). И, как мне кажется, их лучше ставить около выпрямителей, чем около нагрузок. Рекомендую. Таким образом, от трансформатора с выпрямителями и фильтрами будет идти к TDA1540 три пары (желательно свить каждый "горячий" со своим "нулём"!) проводов. И всё!
Но вспомним про "первый параллельный элемент фильтра питания" (отсчёт от нагрузки, т.е. TDA1540!!!). Предполагается использовать вместо обычного конденсатора стабилитрон (настойчиво рекомендую!). В данном случае их должно быть три на соответствующие напряжения: два на 5 вольт, один на 17 вольт. Можно на 17,5 V . Эти стабилитроны впаиваются чуть ли не на соответствующую ногу питания (4,7,11) одним, но правильным (!!!!) концом, а другим, все три,- как можно ближе к 6-й ноге. Причём здесь же должны припаиваться "нули" ИП, сигнальные "нули" каналов аналогового выхода и "цифровая земля" цифровых входов, включая клок (I2S)! Всего (как минимум!) 9 плюс 6-я нога=10 контактов. Реально получается не меньше 13-ти контактов ("токовые" резисторы, корпус). Это, между прочим, уже без пресловутого "декоуплинга" по референсным токам . Вот для этого шинка и нужна.
Если использовать стабилитроны, то надо учитывать их разогрев. Т.е. с одной стороны зенеры должны быть как можно ближе к микросхеме, с другой - на достаточном для вентиляции расстоянии. Ориентировочно на каждом рассеивается около 0,5W.
Получается, что выгодно монтировать ЦАП на отдельной плате (есть такие в продаже, "макетные" называются), где общий провод организован как надо. Стабилитроны и токовые резисторы можно приторочить с другой стороны платы, т.е. "под" TDA1540. Необходимо также предусмотреть на плате ЦАПа монтаж "реклока" и рациональный ввод шины I2S.
Вот сколько, и всё про ЦАП . Но уже и ИП вырисовывается: он "кончается" стабилитронами, установленными прямо на TDA1540. Ну, ладно.. Почти на... Гасящие резистры (первые последовательные элементы фильтров) достаточно большой мощности устанавливаются в ИП. Выгодно и ИП монтировать на "макетной плате". Тем более, что там особо толщину нулевых шин блюсти не требуется: помехи от нагрузки (сигнальных цепей) как-никак подавлены, остались сетевые...
А вот и ИП. Рисуем дальше. Гасяки упираются в "свои" выпрямители и конденсаторы (батареи конденсаторов). Выпрямители- мосты. Причём довольно малогабаритные: до 1А, до 100V. "Ультрафасты" здесь неуместны, как мне кажется: ведь достаточновысокоомные резисторы последовательно с достаточнонизкоомной нагрузкой включены (см. расчёт). Таким образом на плате ИП установлено три гасящих резистора, три ординарных диодных моста, три батареи конденсаторов. Можно три предохранителя до мостов присобачить. Но они мало чем помогут. TDA1540 сгорит гораздо раньше. Но о грустном не будем. С одной стороны плата соединена тремя витыми парами с нагрузкой, с другой- тремя витыми парами с силовым трансформатором. Всё
.________________
Попозже- расчёт. Но сейчас замечание-исправление по предыдущему.
Меня с толку сбивает: 1541- двухканальный, 1540- одноканальный . Так вот. Надо удвоить количество фильтров (а, значит, и балластов), "горячих проводов" (от ИП) и стабилитронов. "Холодные провода" (нулевые), обмотки и мосты можно не удваивать. Три "одноимённых" питания будут гальванически связаны "парами" в ИП. Два корпуса 1540 надо рационально разместить на "макетной" плате, чтоб стабилитроны и прочее поместились и не мешали друг другу, и чтоб 6-е ноги микрух были рядом.
Дроссельный вопрос прост, как весь хай-енд. Бум считать, что дроссель готов . Измеряем его активное сопротивление. Эту величину учитываем в гасящем (балластном) резисторе, если она меньше расчётного значения балласта (добавляем резистор), или поднимаем напряжение на выходе выпрямителя, если она больше расчётного значения балласта (повышенное напряжение потребует повышенного сопротивления балласта, например, равного активному обмотки дросселя плюс-минус лапоть). Всё.
Расчёт.
В расчёте нам надо выбрать стабилитрон и сопротивление гасящего резистора по известным (выбранным) току нагрузки и напряжению на выходе выпрямителя для каждого питающего напряжения. Т.к. потери в трансформаторе неизвестны, то рассчитывать будем максимальное значение сопротивления гасящего резистора как-будто потерь в трансформаторе нет. Затем, собрав ИП и подключив эквивалент нагрузки, будем этот резистор потихоньку уменьшать до тех пор, пока ток через стабилитрон не увеличится до рекомендованного (выбранного заранее) значения (см. продолжение).
Но для этого надо узнать, какие напряжения ХХ присутствуют на вторичках выбранного силового трансформатора и скоммутировать их нужным образом. Для этого трансформатор полностью отсоединяют от всех нагрузок и подают на первичку (соответственно скоммутированную под нужное стандартное напряжение сети) ровно ~220V (от ЛТРа, или можно обойтись без него, см. продолжение). Затем замеряют вольтметром переменного тока напряжения на всех вторичках и записывают их. Полезно сразу нарисовать схему силового трансформатора, на которой всё это можно записывать и пририсовывать коммутационные перемычки (на вторичной и первичной стороне). В данном случае по рисунку malay (не понял, как там на первичке, предположим, что уже на "220" скоммутировано) получим четыре обмотки, в каждой из которых, кроме "концов-начал", есть отвод от какого-то там витка. Т.к. ток потребления от каждой обмотки у нас не превысит 0,35А (по -5V: нагрузка постоянного тока 24х2=48мА + через два стабилитрона по 0,1А=0,25А, переменный ток вторички приблизительно 1,4х0,25=0,35А) , то, скорее всего, под любое напряжение можно использовать любую обмотку и/или их комбинации (для 0,35А при плотности тока в 3,5А/мм^2 необходим провод диаметром не меньше 0,34мм по меди, что вероятнее всего имеет место быть здесь ). Исключение может составить довольно высоковольтная обмотка для питания катодов-анодов люминесцентного индикатора: её не используем. Измеряем эти напряжения. Получили числа A, B, C, D. Выбираем из них пару с приблизительно одинаковыми напряжениями (скорее всего это обмотка для напряжений +5V-7V и обмотка для напряжения +5V) и пару с самыми высокими напряжениями (скорее всего это обмотка для напряжений +12V-12V и обмотка для напряжения +18V). Корректно (последовательно согласованно) соединяем обмотки в последней паре между собой. Получим три обмотки на три напряжения. Допустим, это ~U1, ~U2 (приблизительно равные), ~U3 (max).
Выбираем стабилитроны.
1. На питание +/-5V (ноги 1540-х 4 и 7) одинаковые из номинала 5,1V на макс. мощность 1-5W, четыре штуки. Покупаем десяток (затраты очень небольшие!), чтоб можно было уложиться в требуемый даташитом TDA1540 зазор напряжений (4,7-7V, особенно "по минимуму"!). Да и желательно две пары подобрать, как можно более одинаковыми и близкими к 5V. Подбор производим на уже собранном ИП, подключив к нему все эквиваленты нагрузок (вместо микросхем, см. продолжение). Допустим, это оказались диоды 1N4733A от FAIRCHILD (что не так важно, лишь бы были надёжны), мощность до 1W, ток до 178мА, диффсопротивление 7 Ом при токе 49мА (при токе 100мА будет порядка 2 Ом). Выбираем ток стабилитрона больше, чем ток нагрузки , т.е. больше 24мА. Чем выше ток стабилитрона, тем ниже его диффсопротивление и больше температура корпуса. Попробуем 100мА.
2. На питание -17V (нога 1540-х 11-я), две штуки той же фирмы Покупаем десяток для выбора, нам таки нужно 17V, а не 18V (см. даташит). Это будет или 1N4745 (номинал 16V), или 1N4746 (номинал 18V). Учитывая положительный температурный коэфф. для этих напряжений стабилизации, прикупим десяток 16-ти вольтовых, среди которых выберем парочку с макс. и, на всякий пожарный, как можно более одинаковыми напряжениями стабилизации. После разогрева стабилитрона это напряжение станет ещё немного выше. Думаю, как раз 17V . Выбираем ток стабилизации больше 13мА. Для мощности в 0,5W требуется 30мА. Попробуем это. Т.к. это напряжение используется для питания разрядных источников тока, то диффсопротивление (как вн. сопротивление ист. напряжения) не особо влияет на эти токи. Оно влияет на "отвязку" по взаимным помехам потребителей. Чем диффсопротивление меньше, тем лучше. Ориентировочно будем иметь 4 Ом дифференциального (см. даташит на диоды).
Рассчитываем ориентировочные (макс., см. выше) величины балластов.
Для этого надо знать напряжения ~U1, ~U2 , ~U3 (см. выше). Здесь просто будет пример расчёта на выбранные лично мной напряжения (думаю, где-то так на самом деле и будет). Принимаю ~U1=~U2=15V, ~U3=49V. Когда malay измерит реальные значения, то "по образцу и подобию" сможет вычислить свои более корректные значения.
1. Для +5V. Макс. ток равен сумме токов через 4-ю ногу микросхемы и через диод. Т.е. 14+100=114мА. Напряжение на выходе выпрямителя (ориентировочно, с ошибкой в большую сторону! см. выше) равно 15Х1,4-1V=20V (1V - падение на мосте). Напряжение на балласте равно 20-5=15V (5V- напряжение стабилизации). Сопротивление балласта равно 15/0,114=132 Ом. Проверяем мощность рассеиваемую на стабилитроне при завышении напряжения на входе выпрямителя на 10%. Оно, напряжение, будет равно 16,5V. Напряжение на выходе выпрямителя будет 16,5х1,4-1= 22,1V. Падение напряжения на балласте составит 22,1-5=17,1V. Ток через него 17,1/132=130мА. Ток через стабилитрон 130-14=116мА (14мА- ток через 4-ю ногу микросхемы). Мощность на стабилитроне 5х0,116=0,58W. Приемлемо. За одно по максимальному току потребления рассчитываем мощность рассеиваемую на балласте (выбор мощности резисторов). Ток через балласт 130мА, падение напряжения на балласте 17,1V. Мощность 17,1х0,13=2,22W. Выбираем 5W, не меньше! Смотрим минимальный ток через стабилитрон (определяет возможности стабилизации при заниженном сетевом). Напряжение на вторичке (вход выпрямителя) ниже на 10%, т.е. 13,5V. Напряжение на выходе выпрямителя будет 13,5х1,4-1= 17,9V. Падение напряжения на балласте составит 17,9-5=12,9V. Ток через него 12,9/132=95мА. Ток через стабилитрон 95-14=81мА (14мА- ток через 4-ю ногу микросхемы). Приемлемо.
2. Для -5V. Тот же алгоритм. Макс. ток равен сумме токов через 7-ю ногу микросхемы и через диод. Т.е. 24+100=124мА. Напряжение на выходе выпрямителя (ориентировочно, с ошибкой в большую сторону! см. выше) равно 15Х1,4-1V=20V (1V - падение на мосте). Напряжение на балласте равно 20-5=15V (5V- напряжение стабилизации). Сопротивление балласта равно 15/0,124=121 Ом. Проверяем мощность рассеиваемую на стабилитроне при завышении напряжения на входе выпрямителя на 10%. Оно, напряжение, будет равно 16,5V. Напряжение на выходе выпрямителя будет 16,5х1,4-1= 22,1V. Падение напряжения на балласте составит 22,1-5=17,1V. Ток через него 17,1/121=141мА. Ток через стабилитрон 141-24=117мА (24мА- ток через 7-ю ногу микросхемы). Мощность на стабилитроне 5х0,117=0,59W. Приемлемо. За одно по максимальному току потребления рассчитываем мощность рассеиваемую на балласте (выбор мощности резисторов). Ток через балласт 141мА, падение напряжения на балласте 17,1V. Мощность 17,1х0,141=2,41W. Выбираем 5W, не меньше! Смотрим минимальный ток через стабилитрон (определяет возможности стабилизации при заниженном сетевом). Напряжение на вторичке (вход выпрямителя) ниже на 10%, т.е. 13,5V. Напряжение на выходе выпрямителя будет 13,5х1,4-1= 17,9V. Падение напряжения на балласте составит 17,9-5=12,9V. Ток через него 12,9/121=107мА. Ток через стабилитрон 107-24=83мА (24мА- ток через 7-ю ногу микросхемы). Приемлемо.
3. Для -17V. Ещё раз тот же алгоритм . Макс. ток равен сумме токов через 11-ю ногу микросхемы и через диод. Т.е. 13+30=43мА. Напряжение на выходе выпрямителя (ориентировочно, с ошибкой в большую сторону! см. выше) равно 49Х1,4-1V=67,6V (1V - падение на мосте). Напряжение на балласте равно 67,6-17=50,6V (17V- напряжение стабилизации). Сопротивление балласта равно 50,6/0,043=1177 Ом. Проверяем мощность рассеиваемую на стабилитроне при завышении напряжения на входе выпрямителя на 10%. Оно, напряжение, будет равно 53,9V. Напряжение на выходе выпрямителя будет 53,9х1,4-1=74,5V. Падение напряжения на балласте составит 74,5-17=57,5V. Ток через него 57,5/1177=49мА. Ток через стабилитрон 49-13=36мА (13мА- ток через 11-ю ногу микросхемы). Мощность на стабилитроне 17х0,036=0,61W. Приемлемо. За одно по максимальному току потребления рассчитываем мощность рассеиваемую на балласте (выбор мощности резисторов). Ток через балласт 49мА, падение напряжения на балласте 57,5. Мощность 57,5х0,049=2,82W. Выбираем 5W, не меньше! Смотрим минимальный ток через стабилитрон (определяет возможности стабилизации при заниженном сетевом). Напряжение на вторичке (вход выпрямителя) ниже на 10%, т.е. 44,1V. Напряжение на выходе выпрямителя будет 44,1х1,4-1= 60,7V. Падение напряжения на балласте составит 60,7-17=43,7V. Ток через него 43,7/1177=37мА. Ток через стабилитрон 37-13=24мА (13мА- ток через 11-ю ногу микросхемы). Приемлемо.
Последний раз редактировалось Игорь Гапонов; 03.10.2010 в 03:20.
Четыре шт. на 5.1В (1N4733A) и две на 18В (1N4746А) подобрал 17,4В.
|
,теперь можно и вторым каналом заняться.Еще хотел узнать,по обвязке самого ЦАПа кондеры есть смысл менять,или лучше усилия направить на правильное(чистое) питание чипа?
Эту ветку питания классикой(через мост) можно сделать,или такой вариант специально предусмотрен?Пятивольтовые стабы на выходных,благо праздники, втулю-уже приготовил.Попробую двухступенчатые,через пару КРЕНов на плечо.Есть ли смысл поднимать емкостя по питанию +-12v,у меня после моста стоят 330мкФ и 100мкФ? Еще прошу, специально для чайника,в каких случаях активируются полевики исключая резистор в обратной связи опера?
