TDA7850: характеристики, распиновка, схема включения и замена TDA7388

TDA7850 – четырехканальный усилитель мощности звука класса AB, разработанный STMicroelectronics для автомобильных магнитол и мультимедийных головных устройств. Внутри микросхемы находятся четыре независимых мостовых усилителя с MOSFET-выходами, цепи управления MUTE и ST-BY, тепловая защита и детектор постоянного напряжения на выходах.

Каждый канал работает в мостовом режиме BTL. Динамик подключается между двумя активными выходами, благодаря чему при питании от бортовой сети можно получить большую амплитуду сигнала без повышающего преобразователя.

Микросхема выпускается в корпусе Flexiwatt25. Вертикальное исполнение обозначается TDA7850, горизонтальное – TDA7850H. Для ремонта автомагнитолы важно учитывать не только маркировку, но и механическое исполнение корпуса.

TDA7850 можно заказать в каталоге Clex.kz. Официальные параметры приведены на странице TDA7850 у STMicroelectronics.

Основные параметры приведены для питания 14,4 В, частоты 1 кГц и температуры окружающей среды 25 °C, если в таблице не указаны другие условия.

Предельное постоянное напряжение 28 В и кратковременный импульс 50 В из таблицы абсолютных максимумов не являются рабочими режимами. При длительной работе питание микросхемы не должно превышать 18 В.

Обозначение 4×50 Вт относится к максимальной выходной мощности, а не к режиму длительного прослушивания без заметных искажений. При питании 14,4 В и нагрузке 4 Ом производитель указывает около 30 Вт на канал при THD 10%. Это уже область клиппинга, где искажения хорошо заметны на чистом синусоидальном сигнале.

При THD 1% мощность составляет примерно 23 Вт на канал. Именно это значение лучше использовать для оценки сравнительно чистой непрерывной мощности усилителя. На музыкальном сигнале кратковременные пики могут быть значительно выше, поэтому TDA7850 звучит мощнее, чем можно предположить по одному значению непрерывной мощности.

С нагрузкой 2 Ом микросхема отдаёт до 55 Вт на канал при питании 14,4 В и THD 10%. Но такой режим создаёт значительно большую нагрузку на источник питания, проводники платы и радиатор. Возможность подключить 2 Ом не означает, что любая плата автомагнитолы рассчитана на четыре таких динамика одновременно.

TDA7850 имеет 25 выводов. Таблица соответствует виду на корпус сверху, как в официальном даташите.

Выводы силовой земли должны соединяться с общей точкой короткими широкими проводниками. Сигнальную землю нельзя проводить длинной дорожкой рядом с выходами и силовым питанием.

Для работы TDA7850 требуется сравнительно небольшая внешняя обвязка. На каждый вход устанавливается разделительный конденсатор 0,1 мкФ. При входном сопротивлении около 100 кОм он задаёт нижнюю граничную частоту примерно 16 Гц.

Типовое подключение одного канала выглядит так:

Остальные три канала подключаются аналогично. Выходы не имеют общего минуса – оба провода каждого динамика идут непосредственно к соответствующей паре OUT+ и OUT−.

В типовой схеме ST используются:

• четыре входных конденсатора по 0,1 мкФ;
• конденсатор AC-GND 0,47 мкФ;
• конденсатор SVR 47 мкФ, при рекомендованном минимуме 10 мкФ;
• керамический конденсатор питания 100 нФ;
• электролитический конденсатор питания около 2200 мкФ;
• RC-цепи управления MUTE и ST-BY;
• резистор 10 кОм от HSD к земле, если используется детектор смещения.

TDA7850 рассчитана прежде всего на автомобильную сеть 12 В. Основные характеристики измеряются при 14,4 В – это напряжение исправной бортовой сети при работающем генераторе. При лабораторной проверке нужен стабилизированный источник с ограничением тока.

Выводы VCC 6 и 20 соединяют широкими дорожками. Рядом с микросхемой устанавливают керамический конденсатор 100 нФ, а основной электролит выбирают с учётом длины проводов и возможностей источника питания. Для готовой платы значение 2200 мкФ является разумной отправной точкой, но конденсатор не компенсирует тонкие провода или слабый блок питания.

Силовые земли P-GND принимают ток динамиков. Сигнальная земля S-GND используется входной частью и должна подключаться так, чтобы через неё не проходили выходные токи. Ошибки в разводке земли вызывают фон, возбуждение усилителя, щелчки и взаимное влияние каналов.

Для настольного четырехканального усилителя источник выбирают не по сумме рекламных 4×50 Вт. Даже при музыкальном сигнале он должен выдерживать значительный импульсный ток без сильной просадки напряжения. Для первых испытаний безопаснее использовать ограничение тока и не подключать акустику до проверки постоянного напряжения между выходами каналов.

Служебные выводы TDA7850 отвечают не только за включение усилителя, но и за отсутствие щелчков и защиту динамиков.

Для перехода в рабочий режим напряжение на ST-BY должно превысить примерно 2,75 В. Для выхода из MUTE требуется более 3,5 В. Низкий уровень до 1,5 В удерживает соответствующую функцию выключенной.

STMicroelectronics рекомендует использовать RC-цепи, которые делают изменение управляющих напряжений плавным. Это уменьшает щелчки при включении и выключении. При прямом подключении MUTE и ST-BY к питанию в цепи должно присутствовать эквивалентное сопротивление 470 кОм.

Детектор постоянного смещения контролирует опасное постоянное напряжение, способное перегреть звуковую катушку динамика. Для его правильной работы между HSD и землёй устанавливают резистор 10 кОм.

Даже MOSFET-выходы не делают усилитель класса AB холодным. Часть энергии источника питания превращается в тепло, особенно при большой громкости, низком сопротивлении нагрузки и длительном клиппинге.

Корпус TDA7850 необходимо плотно установить на алюминиевый радиатор. Поверхности должны быть ровными, а между корпусом и радиатором наносится тонкий равномерный слой термопасты. Если конструкция требует электрической изоляции, применяется подходящая теплопроводящая прокладка с изолирующей втулкой крепёжного винта.

Для работы с четырьмя динамиками по 4 Ом ST приводит ориентир около 2 °C/Вт для радиатора при тяжёлом режиме, температуре окружающей среды 70 °C и частом клиппинге. В более прохладных условиях требования могут быть мягче, но маленькая декоративная пластина всё равно не заменяет полноценный радиатор.

TDA7850 имеет развитый набор защит, рассчитанный на условия автомобильной электроники. Микросхема защищается от короткого замыкания выхода на землю, питание и другой выход канала, от слишком высокой температуры и работы с индуктивной нагрузкой.

Также предусмотрена защита от переполюсовки, случайного обрыва земли, импульса load dump и электростатического разряда. При снижении напряжения питания усилитель автоматически приглушает выходы, чтобы уменьшить неконтролируемые искажения и щелчки.

Отдельный детектор выявляет постоянное смещение, возникающее из-за неисправности входной цепи. Без него такое напряжение усилилось бы и могло привести к перегреву динамика.

Проверку начинают без подключённых динамиков и, по возможности, от лабораторного источника с ограничением тока. До подачи питания осматривают пайку, проверяют отсутствие перемычек между соседними выводами и измеряют сопротивление между VCC и землёй.

После включения контролируют напряжение питания непосредственно на выводах 6 и 20. Затем проверяют уровни ST-BY и MUTE. Если они остаются ниже порогов включения, исправная микросхема будет молчать.

Постоянное напряжение измеряют между OUT+ и OUT− одного канала, а не между отдельным выходом и землёй. В исправном канале дифференциальное смещение должно быть близко к нулю. По даташиту типовой допустимый выходной offset находится в пределах ±50 мВ.

Динамики подключают только после проверки питания, управляющих сигналов и постоянного смещения на всех четырёх каналах.

TDA7388 и TDA7850 выпускаются в корпусе Flexiwatt25 и имеют одинаковое назначение основных выводов 1-24. Поэтому TDA7850 действительно используют для модернизации некоторых автомагнитол на TDA7388.

Однако это не полностью равнозначные микросхемы. TDA7388 имеет биполярный выходной каскад PNP/NPN и рассчитана преимущественно на нагрузку 4 Ом. TDA7850 использует MOSFET-выходы, допускает 2 Ом и способна отдавать больший ток. Из-за этого требования к питанию, дорожкам и радиатору становятся выше.

Отдельного внимания требует вывод 25. У TDA7388 он не подключён, а у TDA7850 используется для HSD и детектора постоянного смещения. Если требуется работа детектора, от вывода 25 к земле устанавливают резистор 10 кОм.

Перед заменой необходимо проверить:

1. Что установлена именно 25-выводная TDA7388, а не другая микросхема с похожей маркировкой.
2. Совпадение разводки питания, выходов, MUTE, ST-BY и сигнальной земли.
3. Отсутствие нежелательного соединения на контактной площадке вывода 25.
4. Состояние радиатора, разъёма питания и электролитических конденсаторов.
5. Сопротивление подключённых динамиков.

Характеристики и схема включения TDA7388 разобраны в отдельной статье.

TDA7850 и TDA7851F относятся к одной группе четырехканальных автомобильных MOSFET-усилителей класса AB. Обе микросхемы имеют коэффициент усиления 26 дБ, поддерживают нагрузку 2 Ом, оснащены MUTE, ST-BY, автоматическим приглушением при низком питании и детектором постоянного смещения.

По официальным характеристикам TDA7850 немного мощнее. При этом разница в несколько ватт сама по себе редко даёт заметное увеличение громкости. В реальной автомагнитоле большее значение имеют напряжение под нагрузкой, состояние акустики, качество охлаждения и отсутствие клиппинга.

Перед взаимной заменой всё равно необходимо сверить конкретный суффикс микросхемы, корпус и распиновку по даташиту. Обозначение TDA7851 встречается в нескольких вариантах, поэтому одного совпадения первых цифр недостаточно.

По фотографии корпуса нельзя достоверно установить происхождение микросхемы. Шрифт, оттенок пластика, углубления и следы обработки могут помочь заметить грубую перемаркировку, но сами по себе не подтверждают оригинальность.

Надёжнее учитывать происхождение компонента, упаковку поставщика и результаты электрической проверки. Подозрение должны вызывать следы шлифовки корпуса, неравномерная маркировка, окисленные или повторно залуженные выводы, остатки припоя и заметное отличие параметров от даташита. При этом отсутствие таких признаков ещё не доказывает подлинность.

После установки оценивают ток покоя, постоянное смещение выходов, нагрев без сигнала и работу всех каналов на эквиваленте нагрузки. Проверку максимальной мощности проводят только с подходящим источником, радиатором, генератором сигнала и осциллографом.

Купить TDA7850 для ремонта или сборки усилителя можно в каталоге Clex.kz.

Точные электрические параметры, типовая схема и размеры корпуса приведены в официальном даташите TDA7850.