TDA8561Q представляет собой интегральный усилитель мощности класса B в 17-выводном корпусе SOT243-1. Содержит 4 усилителя по 12 Вт с несимметричными выходами (SE - Single-Ended), которые можно объединить в мостовые схемы (BTL - Bridge Tied Load), получив 2 канала по 24 Вт. Устройство разработано в первую очередь для автомобильных приложений, поэтому имеет минимум внешних компонентов, очень высокую надежность и широкий диапазон рабочих температур.
ОСОБЕННОСТИ
- Требует всего нескольких компонентов
- Высокая выходная мощность
- Четыре канала SE (4 x 12 Вт) или стерео BTL (2 x 24 Вт)
- Низкое напряжение смещения
- Фиксированный коэффициент усиления
- Диагностический выход (искажения, короткое замыкание и температурный детектор)
- Прекрасное подавление пульсаций напряжения источник
- Выбор режима MODE (активный, приглушение (MUTE) или режим ожидания (STD-BY))
- Аварийное отключение нагрузки
- Низкая мощность рассеивания в любом состоянии короткого замыкания
- Тепловая и электростатическая защиты
- Не боится переполюсовки
- Бесшумное включение/выключение
- Низкое температурное сопротивление
- Идентичные входы (инвертирующий и неинвертирующий)
КРАТКИЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 6 ... 18 В |
| Максимальный импульсный выходной ток | 4 А |
| Ток покоя | 80 мА |
| Потребляемый ток в режиме ожидания | 0,1 ... 100 мкА |
| Включение с мостовыми выходами (стерео) | |
| Выходная мощность (RLOAD = 4 Ом, THD = 10%) | 24 Вт (typ) |
| Подавление пульсаций напряжения питания | 48 дБ (min) |
| Уровень выходных шумов (RIN = 0) | 70 мкВ |
| Входной импеданс | 25 кОм |
| Максимальное напряжение смещения | 150 мВ |
| Включение с несимметричными выходами (четыре канала) | |
| Выходная мощность (RLOAD = 4 Ом, THD = 10%) | 7 Вт |
| Выходная мощность (RLOAD = 2 Ом, THD = 10%) | 12 Вт |
| Подавление пульсаций напряжения питания | 48 дБ (min) |
| Уровень выходных шумов (RIN = 0) | 50 мкВ |
| Входной импеданс | 50 кОм |
Рис. 1. Структура микросхемы TDA8561Q
| Вывод | Символ | Описание |
| 1 | -INV 1 | Неинвертирующий вход 1 |
| 2 | GND(S) | Общий провод (сигнальный) |
| 3 | INV 2 | Инвертирующий вход 2 |
| 4 | RR | Подавление пульсаций напряжения питания |
| 5 | VP1 | Питание |
| 6 | OUT 1 | Выход 1 |
| 7 | GND 1 | Общий провод 1 (силовой) |
| 8 | OUT 2 | Выход 2 |
| 9 | n.c. | Не используется |
| 10 | OUT 3 | Выход 3 |
| 11 | GND 2 | Общий провод 2 (силовой) |
| 12 | OUT 4 | Выход 4 |
| 13 | VP2 | Питание |
| 14 | MODE | Выбор режима работы |
| 15 | INV 3 | Инвертирующий вход 3 |
| 16 | VDIAG | Диагностический выход |
| 17 | -INV 4 | Неинвертирующий вход 4 |
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
Усиления каждого из каналов TDA8561Q фиксировано и составляет 20 дБ (26 дБ – BTL).
Использование вывода 14 (MODE) позволяет получить:
- режим ожидания с потребляемым током меньше 100 мкА
- малый ток управления включением, удешевляющим схему коммутации
- режим MUTE
Чтобы избежать щелчка при включении, производитель рекомендует держать усилитель с отключенным звуком (вывод 14) не менее 100 мс (для того чтобы успели зарядиться входные конденсаторы). Для этого можно использовать микроконтроллер или внешнюю цепь задержки. На рис. 2 показана схема, медленно увеличивающая управляющее напряжение для 14 вывода микросхемы.
Рис. 2. Схема задержки включения для TDA8561Q
TDA8561Q имеет на своем борту динамический детектор искажений (DDD - Dynamic Distortion Detector), который активируется в случае появления значительных искажений выходного сигнала в любом из каналов. Происходит это ввиду эффекта насыщения: когда с увеличением входного сигнала выходной перестает увеличиваться, «упираясь» в напряжение питания усилителя. На графике такого процессы будет виден сигнал, теряющий свою форму за счет «обрезания» в граничных значениях (рис. 3). В зарубежной литературе такой процесс называется клиппингом (англ. clipping - обрезание, срезывание).
Рис. 3. Работа схема DDD (слева BTL режим, справа - SE)
При срабатывании DDD напряжение на 16 выводе микросхемы становится близкой к нулю. Эта информация может быть использована аудио процессором для уменьшения уровня подаваемого сигнала на усилитель, чтобы ограничить искажения. Уровень напряжения на 16 выводе не зависит от того, какое количество каналов имеют искаженные сигналы, достаточно появления искажений в любом из них. При проектировании следует знать, что 16 вывод имеет выход с открытым коллектором.
При замыкании одного или нескольких выводов на силовые цепи (GND или Vp) выходные каскады сразу выключаются, и 16 вывод TDA8561Q переходит в низкий уровень. В таком состоянии микросхема будет находиться до момента снятия КЗ. Время восстановления составляет 20 мс.
Если КЗ происходит в нагрузке, то выходные каскады отключаются на 20 мс. В последующих 50 мкс схема контроля проверяет состояние нагрузки на присутствие КЗ. Если ситуация не изменилась, то схема вновь отключает выходные каскады на 20 мс, и так далее. Благодаря рабочему циклу 20 мс / 50 мкс средний ток потребления при КЗ в нагрузке составляет около 40 мА, при этом мощность рассеивания очень мала. Состояние 16 вывода так же периодически меняется: 20 мс низкого уровня, затем 50 мкс высокого (рис. 4).
Рис. 4. Осциллограма диагностического выхода при КЗ в нагрузке
К диагностическому выходу так же подведен температурный детектор. При нагревании кристалла микросхемы до Tvj = 1500 C, вывод 16 становиться активным и переходит низкий уровень.
МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ (в соответствии с IEC 134)
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания в активном режиме | 18 В |
| Напряжение питания в неактивном режиме | 30 В |
| Пиковый выходной ток (непериодический) | 6 А |
| Пиковый выходной ток (периодический) | 4 А |
| Температура хранения | -55 ... +150 0С |
| Температура окружающей среды | -40 ... +85 0С |
| Температура кристалла | +150 0С |
| Безопасное напряжение КЗ | 18 В |
| Обратное напряжение (переполюсовка) | 6 В |
| Общая мощность рассеивания | 60 Вт |
Тепловое сопротивление (в соответствии с IEC 747-1) «кристалл - окружающая среда» Rth j-a = 40 К/Вт, сопротивление «кристалл – корпус» Rth j-c = 1.3 К/Вт. На рис. 5 показаны эквивалентные схемы тепловых сопротивлений.
Рис. 5. Эквивалентные схемы тепловых сопротивлений (слева BTL режим, справа - SE)
DC ХАРАКТЕРИСТИКИ (VP = 14.4 В, Tamb = 250 C, схема измерения на рис. 6)
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания | 6 ... 18 В |
| Ток покоя | 80 ... 160 мА |
| Выходное напряжение (DC) (прим. 1) |
6.9 В |
| Напряжение смещения (DC) | 150 мВ |
| Вывод 14 (MODE) | |
| Напряжение включения | 8.5 В (min) |
| Напряжение для активации режима MUTE | 3,3 ... 6,4 В |
| Выходное напряжение в режиме MUTE | 2 мВ |
| Напряжение для активации режима STD-BY | 0 ... 2 В |
| Ток управления для STD-BY | 100 мкА |
| Ток включения | 12 ... 40 мкА |
| Вывод 16 (диагностический выход) | |
| Напряжение активного состояния выхода (КЗ или клиппинг) | 0.6 В |
AC ХАРАКТЕРИСТИКИ (VP = 14.4 В, Tamb = 250 C, RLOAD = 4 Ом, f = 1 кГц)
| Параметр | Значение |
| Стерео BTL схема (рис. 6) | |
| Выходная мощность THD = 0.5% (прим. 5) | 15 ... 19 Вт |
| Выходная мощность THD = 10% (прим. 5) | 20 ... 24 Вт |
| Коэффициент нелинейных искажений POUT = 1 Вт | 0.1% |
| Полоса пропускания (THD = 0.5%, POUT = 15 Вт) | 20 ... 15 000 Гц |
| Завал на низких частотах по уровню -1 дБ | 45 Гц |
| Завал на высоких частотах по уровню -1 дБ | 20 кГц |
| Коэффициент усиления по напряжению | 26 дБ (typ) |
| Подавление пульсаций источника питания (прим. 2) | 48 дБ |
| Входной импеданс | 25 ... 38 кОм |
|
Уровень шумов на выходе RIN = 0 (прим. 3) |
70 мкВ (typ) |
| Уровень шумов на выходе RIN = 10 кОм (прим. 3) | 100 мкВ (typ) |
| Уровень шумов на выходе в режиме MUTE (прим. 3 и 4) | 60 мкВ (typ) |
| Разделение каналов RIN = 10 кОм | 40 дБ |
| Разбаланс каналов | 1 дБ (max) |
| Четыре канала SE выход (рис. 7) | |
| Выходная мощность THD = 0.5% (прим. 5) | 4 ... 5 Вт |
| Выходная мощность THD = 10% (прим. 5) | 5,5 ... 7 Вт |
| Коэффициент нелинейных искажений POUT = 1 Вт | 0.1% |
| Выходная мощность RLOAD = 2 Ом THD = 0.5% (прим. 5) | 7,5 ... 10 Вт |
| Выходная мощность RLOAD = 2 Ом THD = 10% (прим. 5) | 10 ... 12 Вт |
| Завал на низких частотах по уровню -3 дБ | 45 Гц |
| Завал на высоких частотах по уровню -1 дБ | 20 кГц |
| Коэффициент усиления по напряжению | 20 дБ |
| Подавление пульсаций источника питания (прим. 2) | 48 дБ |
| Входной импеданс | 50 ... 75 кОм |
| Разделение каналов RIN = 10 кОм | 40 дБ |
Примечания
1. В диапазоне 18 В < VP < 30 В постоянное напряжение на выходе ≤ VP/2
2. Подавление пульсаций (RR) измеряется на выходе микросхемы при подключении источника сигнала с импедансом 0 Ом с максимальным значение амплитуды 2 В (пик-пик) и частотой от 100 Гц до 10 кГц
3. Измерение шума производиться в диапазоне 20 … 20 000 Гц
4. Уровень шума на выходе при Vi = 0 В
5. Выходная мощность измеряется непосредственно с выводов микросхемы
Рис. 6. Схема BTL включения TDA8561Q
Рис. 7. Схема SE включения TDA8561Q
Рис. 8. Схема SE включения (вариант 2)
Рис. 9. Чертеж корпуса SOT243-1
На рис. 6 показана схема включения TDA8561Q для BTL (мостового) выхода, которая используется чаще всего, так как с микросхемы можно снять максимально возможную мощность 2 х 24 Вт. Для такой схемы минимальное сопротивление нагрузки 4 Ом.
На рис. 7 и 8 в двух вариантах показаны схемы с SE выходами. Отличаются они построением выходных цепей, а именно, использованием конденсаторов. Как видно, на рис. 7 к каждому выходу подключен свой конденсатор, а в следующей схеме такой конденсатор всего один, но имеющий большую емкость - 2200 мкФ. Если этот конденсатор выйдет из строя и произойдет КЗ его пластин, то через открытый диод D1 (катод окажется на общем проводе) сигнал придет на внутреннюю схему TDA8561Q, которая в свою очередь, активирует режим MUTE, что позволяет микросхеме снизить выходной ток и не перегреться.
За более подробной информацией следует обратиться к заводскому техническому описанию TDA8561Q Datasheet
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ