Stopień końcowy mocy TDA7250

Głównym elementem przedstawionego stopnia końcowego mocy jest specjalizowany układ scalony TDA7250 firmy SGS Thomson. Jest to kompletny dwukanałowy sterownik tranzystorów mocy umożliwiający budowę stereofonicznego wzmacniacza mocy. Korzystając z danych katalogowych producenta układu wybrano do współpracy z nim dwie pary komplementarnych tranzystorów typu TIP142, TIP147. Zapewniają one uzyskanie mocy 70W na kanał dla obciążenia 8 Ohm przy napięciu zasilania +/-35V. Przedstawione urządzenie zasilane jest napięciem +/-37V, pozwala to na osiągnięcie 110W przy obciążeniu 4Ohm. Układ sterownika wyposażony jest w zabezpieczenie przeciwzwarciowe, funkcje PLAY, STAND-BY i MUTE oraz obwody automatycznej regulacji prądu spoczynkowego tranzystorów. Brak wbudowanego zabezpieczenia termicznego spowodował konieczność budowy takiego układu, został on przedstawiony i opisany w dalszej części tego opisu.
Wyjściem kanału pierwszego są wyjścia OUT+CH1 oraz OUT-CH1 sterują one stopniem komplementarnym złożonym z tranzystorów Darlightona Q1, Q2.
Rezystory R16, R6 połączone do tych tranzystorów dostarczają układowi TDA7250 poprzez wejścia monitorujące 17, 4 informacji o chwilowej wartości prądu płynącego w kolektorach tranzystorów. Układ wykorzystuje tą informację do automatycznej regulacji prądu spoczynkowego stopnia końcowego oraz jego zabezpieczenia przed zwarciem. Jeżeli spadek napięcia na rezystorach R16, R6 przekroczy wartość 1V układ rozpozna to jako zwarcie i poprzez wewnętrzne przerzutniki odetnie sygnał sterujący tranzystory. Sygnał z wyjścia wzmacniacza poprzez R11 i C9 trafia na wejście odwracające układu U1 (pin, 20) co zamyka pętle sprzężenia zwrotnego. Na wejście nieodwracające wejściowego wzmacniacza poprzez kondensator C28 podawany jest sygnał ze sprzężenia zwrotnego, a także poprzez kondensator C26 sygnał wejściowy. Kondensator C26 blokuje przepływ składowej stałej w obwodzie wejściowym, a rezystor R19 polaryzuje stopień wejściowy i wspólnie z C27 tłumi wejściowe składowe ponad akustyczne. Elementy dołączone do wejść 3 i 8 tworzą obwody całkujące, które chronią przed szybkimi zmianami prądu spoczynkowego. Jeżeli napięcie na wejściu 8 spadnie poniżej 250mV, układ TDA7250 zostanie zresetowany. W czasie odcięcia np.: przy pobieraniu zbyt dużego prądu, wyjścia sterujące przechodzą w stan wysokiej impedancji. Aby układ powrócił do stanu pracy, napięcie na wejściu 8 musi spaść poniżej 250mV, co uzyskujemy poprzez rozładowanie kondensatora C23 przez rezystor R22. Działanie drugiego kanału jest identyczne, dlatego też jego opis został pominięty. Układ U1 wyposażono w funkcję STAND-BY, MUTE, PLAY sterowanie nimi odbywa się poprzez podanie odpowiedniego poziomu napięcia na nóżkę sterującą (pin 5).
Napięcie wprowadzane poprzez dzielnik napięcia R28, R36 na 5 nóżkę układu U1 (TDA7250) powoduje, iż układ ten realizuje funkcję PLAY. Przejście układu do stanu STAND-BY następuje z chwilą podania sygnału sterującego mikroprocesora do optoizolatora OP1A. Powoduje to równoległe dołączenie rezystora R27 poprzez wewnętrzny tranzystor układu OP1A do R36 i zarazem zmianę napięcia doprowadzonego do wejścia sterującego układu TDA7250. Elementy R35 i OP1B odpowiadają za przejście układu do stanu MUTE a R32
i R33 ograniczają prądy płynące przez diody nadawcze optoizolatorów. Regulacja funkcjami układu U1 odbywa się poprzez zmianę napięcia względem -Vs, dlatego też zastosowanie optoizolacji jest konieczne, aby oddzielić masę układu sterującego (mikroprocesor) od napięcia -Vs. Uwaga wartości napięć sterujących mogą się nieznacznie różnić, dlatego czasami zachodzi konieczność zmiany wartości elementów dzielnika.

Zabezpieczenie termiczne

Zastosowany sterownik TDA7250 nie posiada układu zabezpieczenia termicznego tranzystorów mocy, należało wykonać układ spełniający tą funkcję. Schemat ideowy zaproponowanego układu przedstawiono na rysunku 3.
Jako czujnik temperatury wykorzystano termistor RT1 zamocowany na radiatorze w pobliżu tranzystorów mocy. Jeżeli napięcie na wejściu 2 układu U4A obniży się pod wpływem temperatury poniżej progu ustawionego poprzez P1, na wyjściu U1A pojawi się stan wysoki (napięcie bliskie zasilającemu). Spowoduje to załączenie poprzez T1 przekaźnika PK1 i odłączenie zasilania stopnia końcowego. Jeśli temperatura powróci do normy, na wyjściu U1A pojawi się napięcie bliskie masy. Dlatego też, aby całkowicie zatkać T1, napięcie zostaje zmniejszone w dzielniku R5, R6. Dodatnie sprzężenie wprowadzone rezystorem R4 wprowadza niewielką histerezę, zapobiegającą zadziałaniu przekaźnika przy niewielkiej zmianie temperatury. Dioda D1 zabezpiecza tranzystor przed przepięciami powstającymi w momencie przełączania przekaźnika PK1. Zadziałanie zabezpieczenia nastąpi po przekroczeniu przez radiator ustawionej temperatury około 80oC. Sygnalizację zadziałania zabezpieczenia termicznego realizuje optoizolator dający sygnał na wyjście Inf, wyjście to należy podłączyć do mikrokontrolera sterującego, lub zamiast optoizolatora zastosować diodę LED sygnalizującą zadziałanie zabezpieczenia.