TDA8954 TDA8955 amplificador de potência classe D estéreo ou mono em ponte até 420W, ou 2x 210W estéreo. Inclui a PCB onde pode ser utilizado os chips TDA8953TH, TDA8954TH para até 2x 210 Watts por canal em ambos ou TDA8955TH para 2x 150 Watts RMS. Esses Cis são pino a pino compatível, que pode entregar potência de até 210W por canal no modo SE (single ended) ou até 420W Rms no modo ponte (BTL) para o TDA8953 e 54 e 150W e 300W para o TDA8955. Normalmente o TDa8954 é mais fácil de conseguir para comprar no mercado. Nossa placa é dinâmica, pode ser utilizado no modo estéreo (SE) e em ponte (BTL).
Sobre o amplificador Classe D
Nosso circuito de amp de potência utiliza os chips TDA8953th/54th/55th. Aqui será utilizado os cis da NXP Semiconductors com sufixo TH com montagem SMD e encapsulamento HSOP24. A placa pode ser utilizada no modo estéreo ou em ponte, bastando configurar um jumper na PCB e alterar a ligação na entrada e saída. A fonte de alimentação deve ser do tipo simétrica, podendo ser de um ampla faixa de tensão.
Características
- Ampla faixa para fonte de alimentação.
- Pode configurar para estéreo (SE) ou em ponte (BTL).
- Alta capacidade de potência
- Baixo THD+N
- Baixo Ruído
- Alta eficiência
- Thermal Fold Back (TFB) selecionável e limitação de corrente para evitar interrupções de áudio.
- Baixo consumo em modo stand-by
- Frequência fixa
- Função de diagnóstico para proteção e temperatura (TDA8953 não tem)
Tabela de uso dos diferentes chips
| Dispositivo | TDA8953 | TDA8954 | TDA8955 |
|---|---|---|---|
| Alimentação (V) | +-12 a +-42,5 | +-12 a +-42,5 | +-12 a +-42,5 |
| Alimentação típica | +-41 | +-41 | +-37 |
| Potência saída SE (WRMS) | 2x 210¹ | 2x 210¹ | 2x 150¹ |
| Potência saída BTL (WRMS) | 1x 420² | 1x 420² | 1x 300² |
| Iocp (A) | 12.5 | 12.5 | 9.2 |
| Alarme de diagnóstico | Não | Sim | Sim |
| Alarme de temperatura | Não | Sim | Sim |
(1) – Carga de 4 Ohms
(2) – Carga de 8 Ohms
Tabela de descrição dos pinos do CI
| Símbolo | Pino | Descrição |
|---|---|---|
| VSSA | 1 | Fonte de alimentação analógica negativa |
| SGND | 2 | Terra do sinal |
| VDDA | 3 | Fonte de alimentação analógica positiva |
| IN2M | 4 | Canal 2 entrada de áudio negativo |
| IN2P | 5 | Canal 2 entrada de áudio positivo |
| MODE | 6 | Entrada de seleção do modo: Stand-by, Mudo ou funcionando. |
| OSC | 7 | Ajuste de frequência de oscilação ou entrada tracking |
| IN1P | 8 | Canal 1 entrada de áudio positivo |
| IN1M | 9 | Canal 1 entrada de áudio negativo |
| DIAG1 | 10 | Saída de diagnóstico 1 (open drain; TFB) |
| OSCREF | 11 | Referência para o pino de oscilação |
| DIAG2 | 12 | Saída de diagnóstico 1 (open drain; função de proteção) |
| PROT | 13 | Capacitor de desacoplamento para proteção (OCP) |
| VDDP1 | 14 | Fonte de alimentação tensão positiva canal 1 |
| BOOT1 | 15 | Capacitor bootstrap canal 1 |
| OUT1 | 16 | Saída PWM canal 1 |
| VSSP1 | 17 | Fonte de alimentação tensão negativa canal 1 |
| STABI | 18 | Desacoplamento do estabilizador interno para fonte lógica |
| n.c. | 19 | Não conectado |
| VSSP2 | 20 | Fonte de alimentação tensão negativa canal 2 |
| OUT2 | 21 | Saída PWM canal 2 |
| BOOT2 | 22 | Capacitor bootstrap canal 2 |
| VDDP2 | 23 | Fonte de alimentação tensão positiva canal 2 |
| VSSA | 24 | Fonte de alimentação analógica negativa |
Funcionamento do pino modo
- Modo Standby – Neste modo o consumo será mínimo
- Modo Mute – A etapa de potência será ligada e o ganho reduzido para 0
- Modo de operação com TFB ativo – no modo funcionando o ganho do dispositivo é incrementado gradualmente até 30dB para evitar pop no alto falante. A sequência de inicialização completa durará cerca 500mS. Fold back térmico estará ativo
- Modo de operação com TFB desligado – mesma coisa, porém com Fold back térmico desligado.
Funcionamento do circuito de modo
A impedância no pino modo é de 50K segundo o Datasheet, com a chave S1 conectado ao terra teremos 0V no pino mode e o chip estará em stand-by (0 – 0.8V), com chave S1 (ON-OFF) desligado do terra termos cerca de 2,5V no pino modo do TDa9854, entrando no modo mute (2,2 a 3V), com a chave S3 (mute) desligada do terra teremos cerca de 4,5V no pino mode entrando modo de funcionamento (4,2 a 5,5V), com a chave S3 (TFB) desligada do GND teremos cerca de 6,5V no pino mode, o chip estará no modo em funcionamento com TFB inativo (6,6 a 8V). Com o zener Dz1, a máxima tensão será de 7,5V. C39 fará com que o processo acontece de modo suave, sem ruídos no alto falante.
Foi adicionado pequenas chaves a placa de circuito impresso, porém pode ser adicionado chaves a parte frontal do gabinete e conectado por fios a placa de circuito impresso. Também se preferir pode ignorar a chave de mute e adicionar somente chave de stand-by, também é recomendado fazer um jumper no lugar da chave TFB, deixando ativado.
Mas se preferir não é obrigatório utilizar nenhuma das chaves.
O Fold back térmico (TFB) – quando ativo irá diminuir a potência do amplificador caso a temperatura suba até 150º, também conta com a seguinte proteção:
- Proteção de janela WP
- Proteção de sub tensão UVP
- Proteção de sobre tensão OVP
- Proteção de desbalanceamento UBP
- Proteção de sobre corrente OCP
- Proteção de sobre temperatura OTP
- Proteção de clock CP
O CIS TDA8954 e TDA8955 conta com 2 pinos de diagnóstico, que mostrará a condição de alarme ou de sobre temperatura (139º). Na nossa placa foi utilizado leds de 3 mm para indicar tal situação, porém caso prefira poderá utilizar os leds fixados na parte frontal do gabinete onde o amplificador for montado e conectado a placas por fios.
Acabei montando a bobina em posição errada, ficando em curto as saídas e o led de diagnóstico acendeu. Também acabei “testando” o led de alarme de excesso de temperatura, deixando o chip sem dissipador por um tempo.
- Veja outra montagem utilizando TDA8954
- Veja nossos projetos de amplificadores
- Veja nossos projetos de fontes de alimentação
Tabela de configuração de alto-falante e impedância
Para uma resposta plana de frequência (filtro Butterworth de segunda ordem) é recomendado alterar os componentes do filtro L1/L2 e C29/C30 conforme a impedância do alto-falante. A tabela abaixo mostra valores práticos para um frequência de ressonância de 50KHz. Em nossa placa montada utilizamos indutor de 15uH e capacitor de 680nF.
| Configuração | Impedância | L1/L2 (uH) | C29/C30 (nF) |
|---|---|---|---|
| SE | 3 – 6 | 15 | 680 |
| 4 – 6 | 22 | 470 | |
| 6 – 8 | 33 | 330 | |
| BTL | 6 – 12 | 15 | 680 |
| 8 – 12 | 22 | 470 | |
| 12 – 16 | 33 | 330 |
A bobina deve ter seu valor selecionado de acordo a tabela acima. Aqui utilizei indutor comercial de 15uH utilizando núcleo T80-2, tem núcleo de 22 mm de diâmetro e cerca de 52 voltas de fio 18 AWG. Enfim pode se utilizar indutor pronto ou enrolar o seu próprio utilizando núcleos, equivalente, ou melhores, para fazer o enrolamento é interessante ter um medidor de indutores.
Dissipador de calor
Foi utilizado um dissipador de calor de 35 mm (L) x 100 mm (C) x 30 mm (A), o dissipador deve ter uma parte lisa onde será feito 2 furos para ser parafusado a placa. Deverá adicionar um isolante entre o dissipador e a pad metálico do CI está conectado ao VSS. Também o dissipador de calor será ligado ao terra via R3 de 10 Ohms ou C9 de 100nF (use o resistor ou o capacitor), para uma melhor performance de EMC.
Fonte de alimentação
Pode utilizar fonte de alimentação simétrica com ampla faixa de tensão, aqui nos testes utilizei uma fonte chaveada simétrica de ±35V com o CI TDA8954 na PCB. O circuito em volta de Q1 será a fonte de 5V para alimentar os circuito de diagnóstico de alarme e temperatura.
Ligação Estéreo (SE) e ponte (BTL) do amplificador de potência.
Para ligar estéreo é só conectar os jumpers SJ1 e SJ2 de 1 para 2. A conexão de entrada será em ambos conectores, respeitando a polaridade, mesma coisa para saída de áudio.
Para ligar em ponte (BTL) é só conectar os jumpers SJ1 e SJ2 de 2 para 3. A conexão de entrada de áudio será no pino IN1 (J1), respeitando polaridade. A saída de áudio será ligada nos pinos (+) dos conectores OUT1(J5) e OUT2(J4).
Para uma versão 2.1 com 3 canais, basta montar 2 placas desta e utilizar uma como estéreo e outra como canal de graves em ponte para o subwoofer.
Esquema do amplificador de potência
Sugestão de placa de circuito impresso
Lista de componentes para montar o amplificador com TDA8954TH
| Componente | Valor | Descrição | Quantidade |
| Capacitores | |||
| C1, C38 | 100pF/50V | Capacitor SMD 0805 NP0 5% | 2 |
| C2, C15 | 47uF/50V | Capacitor eletrolítico L2 mm, D5.6 mm | 2 |
| C3, C4 | 470uF/50V | Capacitor eletrolítico L5mm, D13mm | 2 |
| C5 | 22µF/160V | Capacitor eletrolítico L3.5mm, D8mm | 1 |
| C6, C7, C35, C36 | 470n/63 ou 100V | Capacitor filme L5mm, D5.5mm | 4 |
| C8, C9 | 100nF 50V | Capacitor SMD 0805 10% | 7 |
| C10, C37 | 330p/50V | Capacitor SMD 0805 NP0 5% | 2 |
| C12, C13 | 220nF/50V | Capacitor SMD 0805 X7R 10% | 2 |
| C14 | 220pF/50V | Capacitor SMD 0805 NP0 10% | 1 |
| C16 | 470nF/50V | Capacitor SMD 0805 X7R10% | 1 |
| C17, C18, C19, C20,C21, C22, C31, C32 | 100nF/100V | Capacitor SMD 1206 X7R 10% | 8 |
| C23, C24 | 15nF/50V | Capacitor SMD 0805 X5R 10% | 2 |
| C25, C26, C27, C28 | 220p/100V | Capacitor SMD 0805 NP0 10% | 4 |
| C29, C30 | 680n/63 ou 100V | Capacitor filme L5mm, D5.5mm | 2 |
| C33, C34 | 1n/100V | Capacitor SMD 0805 X7R 10% | 2 |
| C39 | 100uF/16V | Capacitor eletrolítico L2.5 mm, D5.6 mm | 1 |
| Conectores | |||
| J1 | IN1 | Borne Conector KRE 2 Vias 5.08mm | 1 |
| J2 | IN2 | Borne Conector KRE 2 Vias 5.08mm | 1 |
| J3 | DC | Borne Conector KRE 2 Vias 5.08mm | 1 |
| J4 | OUT2 | Borne Conector KRE 2 Vias 5.08mm | 1 |
| J5 | OUT1 | Borne Conector KRE 2 Vias 5.08mm | 1 |
| Bobinas | |||
| FB1, FB2 | Murata BL01RN1A1D2 ou equivalente | Ferrite Bead Axial 7A | 2 |
| L1, L2 | 15uH | Bobina núcleo toroidal | 2 |
| Semicondutores | |||
| IC1 | TDA8953TH ou TDA8954TH ou TDA8955TH | Circuito integrado amplificador de áudio Classe D – NXP Semiconductors | 1 |
| LED1 | TEMP | Led 3mm Amarelo (Aviso sobre temperatura OTP) | 1 |
| LED2 | ALARM | Led 3mm Vermelho (Aviso de erro) | 1 |
| D3, D4, D5, D6 | US1MG ou equivalente | Diodo Fast Recovery 1kV 1A SMA | 4 |
| DZ1 | 5V6 – Zener 5.6V 500mW | Diodo Zener SMD LL-34 | 1 |
| DZ2 | 7V5 – Zener 7.5V 500mW | Diodo Zener SMD LL-34 | 1 |
| Q1 | MBT5551 (G1) ou equivalente | Transistor NPN 160V SMD SOT23 | 1 |
| Q2, Q3 | S9015 (M6) ou equivalente | Transistor NPN -50V SMD SOT23 | 2 |
| Resistores | |||
| R1, R4, R20, R22 | 220 (221) | Resistor SMD 0805 5% | 4 |
| R2 | 0 (0) | Resistor SMD 0805 | 1 |
| R3 | 10 (100 ou 10R0) | Resistor SMD 0805 5% (opcional) | 1 |
| R6, R7, R19, R21, R31, R32 | 5.6K (562 ou 5601) | Resistor SMD 0805 1% | 6 |
| R9, R10, R13, R14 | 10 (100 ou 10R0) 0.25W | Resistor SMD 1206 1% | 4 |
| R11 | 30K (303 ou 3002) | Resistor SMD 0805 1% | 1 |
| R12, R25, R26, R28, R29 | 10k (103) | Resistor SMD 0805 5% | 5 |
| R15, R16 | 22 Ohms 1W (220) | Resistor SMD 2512 5% | 2 |
| R27, R30 | 1k (102) | Resistor SMD 0805 5% | 2 |
| R33 | 3.3k (332) | Resistor SMD 0805 5% | 1 |
| R34 | 12k (123) | Resistor SMD 0805 5% | 1 |
| Diversos | |||
| S1 | ON/OFF (Liga Desliga) | Chave SPDT SS-12D02-VG4 -Korean Hroparts Elec | 1 |
| S2 | MUTE (Mudo) | Chave SPDT SS-12D02-VG4 – Korean Hroparts Elec | 1 |
| S3 | TFB ( Thermal FoldBack ) | Chave SPDT SS-12D02-VG4 – Korean Hroparts Elec | 1 |
| Solda, Fios, Pci, Caixa, fonte, dissipador de calor | |||
Download dos arquivos para montar o amp de potência Classe D
Incluis arquivos em PDF, PNG e Gerber das placas.
Download do datasheet em PDF dos componentes utilizados
- Datasheet em PDF TDA8953TH
- Datasheet em PDF TDA8954TH
- Datasheet em PDF S9015
- Datasheet em PDF MMBT5551
- Datasheet em PDF US1MG
Comentar via Facebook