如何设计基于TDA7294的高功率音频放大器

TDA7294 IC 是一种流行的低成本声音放大器 IC，具有大量的功率处理能力，确切地说是 100W。在本教程中，我们将在桥式配置中使用其中两个TDA7294 IC来构建一个功能更强大的放大器，可以处理高达 170W 的 RMS 功率。在本教程中，我们将引导您完成构建过程，首先，我们将向您展示如何计算电源所需的电压和电流，然后我们将找到如何根据给出的热数据获得合适的散热器在 TDA7294 IC 的数据表中，最后，我们将讨论如何通过稍微调整电路的值来改变放大器的增益。

为项目和计算选择合适的电源

TDA7294 IC 可以采用双电源或分体电源供电，从而大大提高了器件的性能和效率。这就是为什么我们将使用分体式电源而不是单个电源。这里的目标是找到合适的变压器，它可以提供足够的电压和电流来正确驱动放大器。

如果我们考虑上面显示的 30-0-30 变压器，如果输入电源电压为 230V，它会输出或多或少的 30-0-30V 交流电。但由于交流电源输入总是漂移，输出也会漂移。考虑到这一事实，现在我们可以计算放大器的电源电压。变压器为我们提供交流电压，如果我们将其转换为直流电压，我们将得到

VsupplyDC = 30*（1.41） = 42.3VDC

这个值比我们最初的目标值要高一点，但它在数据表中器件的绝对最大额定值范围内。可以清楚地说明，当输入为230V AC时，变压器可以输出42.3VDC。现在如果我们考虑 5% 的电压漂移，我们可以看到最大输出电压变为

VmaxDC = （42.3 +2.4） = 44.77V

这完全在 TDA7294 IC 的最大电源电压范围内。

散热要求（寻找合适的散热器）

现在我们已经计算了最大功率要求，我们可以将注意力转向为我们的放大器电路寻找合适的散热器。对于这个构建，我选择了一个铝制挤压型散热器。铝是一种众所周知的散热器材料，因为它相对便宜并且具有良好的热性能。要验证 TDA7294 IC 的最高结温，我们可以使用流行的热方程，您可以在此Wikipedia链接中找到该方程。

我们使用一般原理，即在给定的绝对热阻 RØ 上的温降 ΔT 以及通过它的给定热流 Q。最后的公式是，

Qmax = （TJmax – （Tamb + Δ THS）） / （R Ø JC + R Ø B + R Ø HA）

TJmax = 150 °C（硅器件的典型值）

Tamb = 29 °C（室温）

RØJC = 1.5 °C/W（对于典型的 TO-220 封装）

RØB = 0.1 °C/W（TO-220 封装的弹性体导热垫的典型值）

RØHA = 2 °C/W

所以，最终的结果变成

Q = （150 - 29） / （1.5+0.1+2） = 15.14W

这意味着我们必须消耗 15.14 瓦或更多功率，以防止设备过热和损坏。

注意： 请注意，在制作这个项目时，我的库存中没有任何其他大的散热器，所以我必须使用我拥有的最大的一个，为了顺利运行，建议使用更大的散热器。

基于 TDA7294 的放大器电路图

TDA7294放大器电路的电路图如下：

构建基于 TDA7294 的放大器电路所需的组件

该电路很容易复制，因为我们使用通用组件来构建它，您可以在本节中找到该项目的 pars 要求。

TDA7294 集成电路 - 2

螺丝端子 2.54 mm - 2

螺丝端子 5mm - 1

22k 欧姆电阻器 - 5

680欧姆电阻 - 2

33k 欧姆电阻 - 1

10k 欧姆电阻 - 1

0.56uF 电容 - 2

22µF 电容 - 4

复合板 50x 50mm - 1

6安培二极管 - 4

2200µF 电容 - 2

0.22uF 电容 - 2

散热器 - 1

基于TDA7294的放大器电路详解

现在我们已经看到了电路的完整原理图，我们可以理解电路是如何工作的。我们将从设置放大器的增益开始，因为它是最重要的部分。

设置放大器的增益

设置放大器的增益是构建过程中最重要的一步，因为低增益设置可能无法提供足够的功率。高增益设置肯定会使电路的放大输出信号失真。根据我的经验，我可以说将增益设置在 30 到 35 dB 之间非常适合使用智能手机或 USB 音频套件播放音频。这就是为什么我们要专注于这一点。

在上述电路中，引脚 14 的输出通过分压器配置反馈到引脚 2

注意： 要设置放大器增益 1% 或 0.5%，必须使用电阻器，否则立体声通道会产生不同的输出。

设置放大器的输入滤波器

电阻器 R1 与 C2 一起用作确定带宽下端的高通滤波器。除此之外，电容器C2用作隔直电容器。

放大器的截止频率可以通过使用下面显示的公式找到。

FC = 1 / （2πRC）

其中 R 和 C 是组件的值。

为了找到 C 的值，我们必须将等式重新排列为：

C = 1 / （2π x 22000R x 3.5Hz） = 4.7uF

注意：建议使用金属膜油电容以获得最佳音频性能。

设置输出和配置引导程序

接下来，我们将通过配置 TDA7294 IC 的引导引脚来设置输出。

正如您可以清楚地看到 IC 的引脚 6 是放大器的自举引脚，它需要连接到 IC 的输出引脚（引脚 14），这就是该 IC 如何知道它配置在引导配置。

单信号 ST-BY/MUTE 控制电路

上图显示了对待机和静音功能仅使用一个命令的可能性。在两个引脚上，最大适用范围对应于工作电源电压，这意味着通过施加一定范围的输入电压，该器件可以进入待机或静音模式。

放大器电源

需要使用带有适当去耦电容的双极性电源为放大器供电，原理图如下所示。虽然电源部分不是原理图的一部分，但我们将使用此桥式整流器配置为电路供电。

电路结构

为了演示，电路是在原理图的帮助下在手工制作的点状穿孔板上构建的。请注意，如果我们将大负载连接到放大器的输出端，将会有大量电流流过，为了克服这一问题，我们使用单股 CAT6 电缆连接 perf 板中的电源线。

为了使电路更小并降低复杂性，我将一些电阻器焊接到 perf 板的背面，如下图所示。

TDA7294放大器电路测试

测试过程非常简单，我们将电源和负载连接到放大器。此外，我们将在放大器上连接一个温度传感器来监控温度，然后让它运行。

为了测试电路，使用了以下设备。

具有 30-0-30 分接头的变压器

16Ω 180W 扬声器系统作为负载

Meco 108B+TRMS 万用表作为温度传感器

和我的三星手机作为音频源

使用的扬声器系统如下所示。如前所述，这是一个 180 瓦扬声器系统，带有一个 150 瓦 RMS 主扬声器、一个用于高音的 15 瓦高音扬声器，以及另一个用于输出人声的 10 瓦扬声器。

此外，您可以看到在测试期间室温为 22°C。此时，放大器处于关闭状态，万用表只显示室温。一般来说，这个放大器的音频输出非常好，可以通过在它旁边添加一个音频控制电路来改善。

从上图可以看出；结果或多或少都很好，并且在测试期间IC的温度没有超过41°C。使用一个小时后，温度没有超过 55°C。