Симулятор теплового режима усилителя на TDA7294 (TDA7293)

Рассказать в:

На сайте производителя микросхем я наткнулся на довольно интересную (и не очень бесполезную) програмку по моделированию нагрева микросхемы (Audio Power Amplifiers Simulator): http://www.st.com/stonline/products/support/designin/audpowl.htm . Там дан список микросхем которые можно промоделировать в on-line режиме (для этого должна быть установлена последняя версия Java). Из него выбираем нужную микросхему и видим следующее:

Симулятор теплового режима усилителя на TDA7294 (TDA7293)

В правом нижнем углу выбираем тип сигнала с которым предстоит работа (по первому впечатлению музыка имеет довольно правдоподобные статистические характеристики). Вверху слева задаем напряжение питания, сопротивление нагрузки, величину перегрузки (которая задается почему-то уровнем нелинейных искажений - это понятно для синусоиды, не очень понятно для музыки и совершенно неприемлимо для прямоугольного сигнала), температуру воздуха внутри усилителя и тепловое сопротивление радиатор-окружающая_среда (RTHEXT).

Нажимаем кнопку Calculate.

В результате получаем среднюю и пиковую мощности, пик-фактор, коэффициент нелинейных искажений, пиковый и средний потребляемые токи и температуру микросхемы.

Что полезного можно получить?

Среднюю и пиковую выходные мощности для оценки громкости. Эта мощность может получиться полько при питании микросхемы от хорошего стабилизированного источника, что бывает редко (так что в реальности она куда меньше из-за просадок напряжени питания).
Средний и максимальный потребляемые токи (для расчета блока питания).
Температуру микросхемы при заданном радиаторе.
Рассмотрим температуру подробнее.

При установке микросхемы на радиатор, микросхема лучше охлаждается. Эффективность охлаждения оценивается тепловым сопротивлением: перегревом (т.е. насколько температура микросхемы выше, чем температура окружающей среды) по отношению к подведенной мощности - градусами на ватт. Если, например, при подведении мощности 6 Вт температура на 30 градусов выше, чем температура окружающей среды, то тепловое сопротивление Rt = 30 / 6 = 5 град/Вт.

Тепловое сопротивление радиатора точно рассчитать невозможно. Оно либо известно изначально (производитель постарался), либо его можно измерить экспериментально, либо его можно оценить, зная площадь радиатора. В последнем случае:

Rt_радиатора = 1400 / S[см2] , град/Вт

Здесь S - площадь всего радиатора (точнее той части, которая свободно обдувается воздухом) в квадратных сантиметрах. Формула очень приблизительная, так как степень охлаждения зависит от формы радиатора, толщины пластин (тонкие хуже передают тепло в окружающую среду), расположения в корпусе, и прочее.

Кроме того, нужно учесть потери тепла при передаче его от корпуса к радиатору. При этом формула усложняется:

RTHEXT = 1400 / S[см2] + (0,2... 1,2), град/Вт

Меньшее значение (=0,2) берется, если не используется изоляционная прокладка, если изоляционная прокладка есть, то в зависимости от ее толщины берем слагаемое = 0,8...1,2. Эти цифры подразумевают, что при монтаже используется термопаста.

Результаты получаются неутешительными: для микросхемы, установленной на радиатор с площадью 280 см2 (процессорный радиатор средних размеров) без прокладки, при напряжении питания 27 вольт и сопротивлении нагрузки 4 ома, на музыкальном сигнале (с минимальными искажениями) температура достигает 153 градусов и срабатывает тепловая защита (это при температуре окружающей среды 40 градусов, что вполне реально)!

Обратите внимание на величину средней мощности PowerRMS = 4,1 Вт - это реальная мощность музыки!

Что же делать? Вариант 1: не делать звук громко. Это ведь при расчете предполагается, что регулятор громкости у нас на максимуме. А если сделать тише, то и температура снизится. Но есть опасность перегрева, если забыв о плохом охлаждении прибавим громкость! Вариант 2: поставить вентилятор. Причем не обязательно его включать на номинальное напряжение питания. Можно подавать пониженное напряжение (примерно от 6 вольт), при этом все равно эффективность охлаждения улучшится, а шуметь будет не сильно. Вариант 3: применить радиатор большей площади!

Помните, что если используется вентилятор для охлаждения, то он создает большое количество горячего воздуха в корпусе. И если для этого воздуха нет подходящего выхода, температура внутри корпуса будет расти, что вредно для электроники, и ухудшит охлаждение микросхемы. Хорошие результаты дает размещение вентилятора над радиатором, чтобы выдувать нагретый воздух наружу.


Раздел: [Конструируем усилители]

Сохрани статью в:

Оставь свой комментарий или вопрос:


Наше сообщество в VK, а ты с нами? Присоединяйся!!!
Тясячи схем в категориях:
-> Прочее
-> Измерительная техника
-> Приборы
-> Схемыэлектрооборудования
-> Источники питания (прочие полезные конструкции)
-> Теоретические материалы
-> Справочные материалы
-> Устройства на микроконтроллерах
-> Зарядные устройства (для батареек)
-> Зарядные устройства (для авто)
-> Преобразователи напряжения (инверторы)
-> Все для кулера (Вентилятора)
-> Радиомикрофоны, жучки
-> Металоискатели
-> Регуляторы мощности
-> Охрана (Сигнализация)
-> Управление освещением
-> Таймеры (влажность, давление)
-> Трансиверы и радиостанции
-> Конструкции для дома
-> Конструкции простой сложности
-> Конкурс на лучшую конструкцию на микроконтроллерах
-> Конструкции средней сложности
-> Стабилизаторы
-> Усилители мощности низкой частоты (на транзисторах)
-> Блоки питания (импульсные)
-> Усилители мощности высокой частоты
-> Приспособления для пайки и конструирования плат
-> Термометры
-> Борт. сеть
-> Измерительные приборы (тахометр, вольтметр итд)
-> Железо
-> Паяльники ипаяльные станции
-> Радиопередатчики
-> Вспомогательные устройства
-> Телевизионная техника
-> Регуляторы тембра, громкости
-> Блоки питания (лабораторные)
-> Усилители мощности низкой частоты (на микросхемах)
-> Другие устройства для усилителей
-> Cветовое оформление новогодней ёлки или праздничного зала
-> Глушилки
-> Телефонные жуки
-> Инфракрасная техника
-> Медицинская техника
-> Телефония
-> Для животного мира
-> Конструируем усилители
-> Антенны и усилители к ним
-> Звонки
-> Электронные игрушки
-> Усилители мощности низкой частоты (ламповые)
-> Управление двигателями (питание от однофазной сети)
-> Программаторы микроконтроллеров
-> Сверлилки
-> Изучаем микроконтроллеры
-> Радиоприемники
-> Сигнализации
-> Сотовая связь
-> USB-устройства
-> Блоки питания (трансформаторные)
-> Радиостанции простые в изготовлении
-> Источники питания (для усилителей)
-> Прочеее
-> защита от короткого замыкания (электронные предохранители)
-> Зарядные устройства (для радиостанций)
-> Мигалки
-> Cварочное оборудование
-> Кодовые электронные замки
-> Блоки питания (бестрансформаторные)
-> Часы
-> Управление поворотниками
-> Зажигание
-> Управление водой (насосы для скважин или колодцев, полив растений)
-> Моделирование
-> Блоки управления стеклоочистителями
-> Предварительные усилители
-> Защита от перегрузки и перегрева
-> Динамики
-> Ремонт бытовой техники
-> Дистанционное управление компьютером
-> Акустические микрофоны и преобразователи
-> Спутниковое ТВ
-> Gsm антенны, примочки, усилители, ретрансляторы.
-> Пищалки
-> Роботы
-> Ретрансляторы
-> Паяльники и паяльные станции
-> Звуковые сигнализаторы
-> Рули и джойстики
-> Схемы электрооборудования
-> Все для "кулера" (Вентилятора)
-> Работа с BGA микросхемами
-> Фильтры
-> Сабвуферы
Рейтинг@Mail.ru