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| Amplificador de 170W en Puente usando CI TDA7294 + PCB |
💡 Consejo del especialista: Este proyecto es ideal para quienes buscan un amplificador de alta potencia con excelente calidad de sonido para sistemas de audio residenciales, pequeños eventos o estudios de grabación caseros.
¡Hola, entusiastas de la electrónica!
Presentamos hoy un Amplificador de Audio de Potencia Clase AB que utiliza dos Circuitos Integrados TDA7294 en configuración Bridge (puente) para accionar uno o más altavoces de potencia.
Este circuito proporciona una potencia de salida total de 170W, con excelente calidad de sonido, alimentado por una fuente de alimentación simétrica. Imagina la potencia necesaria para animar una pequeña fiesta o para proporcionar una experiencia de audio inmersiva en tu sala de estar - es exactamente lo que este amplificador puede ofrecer!
El Amplificador responde excepcionalmente bien a todos los rangos de frecuencias audibles, y posee un diseño minimalista y compacto, lo que convierte a este amplificador en una excelente opción para una gama sin precedentes de aplicaciones, desde sistemas de sonido domésticos hasta pequeños estudios de grabación.
🎯 Principales ventajas de este proyecto:
- Alta potencia con componentes relativamente simples
- Excelente calidad de sonido con baja distorsión
- Protección térmica y contra cortocircuito integradas
- Diseño compacto ideal para aplicaciones con espacio limitado
📒 Descripción del Circuito Integrado TDA7294
El TDA7294 es un circuito integrado monolítico en encapsulado Multiwatt15, diseñado para uso como amplificador de audio clase AB en aplicaciones de Alta Fidelidad (Hi-Fi), como sistemas de audio residenciales, cajas activas, amplificadores para guitarra y televisores de alta calidad.
Gracias a su amplio rango de tensión y alta capacidad de corriente de salida, es capaz de proporcionar la mayor potencia en cargas de 4Ω y 8Ω, incluso en presencia de regulación deficiente de la fuente de alimentación, con alta Rechazo de Tensión de Alimentación.
La función de silenciamiento (muting) incorporada con retraso en la conexión simplifica la operación remota, evitando ruidos al encender/apagar. Piensa en ello como un "arranque suave" para tu amplificador, protegiendo tanto los componentes como tus altavoces.
🔍 Para los curiosos: ¿Qué hace especial al TDA7294?
El TDA7294 combina tecnología DMOS (MOSFET de doble difusión) en la etapa de salida con circuitos bipolares en las etapas de entrada, resultando en un chip que ofrece lo mejor de ambos mundos: la linealidad de los transistores bipolares y la eficiencia de los MOSFETs. Es por eso que este CI es tan valorado en proyectos de audio de alta calidad!
💡 Principales Ventajas de la Configuración en Puente (Bridge)
La configuración en puente (bridge) es como tener dos amplificadores trabajando en equipo para duplicar la potencia disponible. En lugar de que cada amplificador trabaje con una referencia de tierra, operan en oposición de fase, esencialmente "empujando y tirando" del altavoz simultáneamente. ¿El resultado? Potencia significativamente mayor sin necesidad de aumentar la tensión de la fuente de alimentación!
- Alto rendimiento de potencia con limitación del nivel de tensión de la fuente de alimentación.
- Potencia de salida considerablemente alta, incluso con valores de carga elevados (es decir, 16 Ohm).
- Para un Altavoz de 8Ω, con Vs = ± 25V, la potencia máxima de salida obtenida es de 150W, mientras que con un Altavoz de 16Ω, Vs = ± 35V, la potencia máxima es de 170W.
⚡ Analogía para entender la configuración Bridge:
Imagina dos personas empujando en un balancín. En lugar de que solo uno empuje (configuración simple), ambos empujan simultáneamente en direcciones opuestas, duplicando efectivamente la fuerza aplicada. Es exactamente lo que la configuración Bridge hace con la señal de audio!
⚙️ Características Técnicas
- Rango de Tensión de Operación (± 10V a ±40V)
- Etapa de Salida DMOS
- Alta Potencia de Salida (Hasta 100W musicales)
- Funciones de Mute / Stand-By
- Sin Ruido al Encender/Apagar
- Sin Células de Boucherot
- Distorción Muy Baja
- Ruido Muy Bajo
- Protección contra cortocircuito
- Apagado térmico
📊 Comparativo de rendimiento:
| Configuración | Impedancia | Tensión | Potencia |
|---|---|---|---|
| Único TDA7294 | 8Ω | ±25V | 70W |
| Bridge (2x TDA7294) | 8Ω | ±25V | 150W |
| Bridge (2x TDA7294) | 16Ω | ±35V | 170W |
🔅 Aplicación en Configuración Bridge
Nuestro amplificador está configurado en modo Bridge, donde dos CIs TDA7294 son utilizados. Con este tipo de configuración, obtenemos una potencia significativa de 170W, sin embargo, existen dos configuraciones diferentes:
- Para Altavoz de 8Ω - Vs = ± 25V, la potencia máxima de salida es de 150W.
- Para Altavoz de 16Ω - Vs = ± 35V, la potencia máxima es de 170W.
Sabemos que el TDA7294 soporta altavoces de 4Ω o 8Ω en versión mono, sin embargo, para esta aplicación en configuración Bridge, la impedancia del altavoz no debe ser inferior a 8Ω por razones de disipación y capacidad de conducción de corriente de los Circuitos Integrados.
⚠️ Aviso importante:
¡Nunca uses altavoces con impedancia inferior a 8Ω en esta configuración Bridge! Esto puede sobrecargar los CIs TDA7294, causando sobrecalentamiento y posibles daños permanentes a los componentes.
🔌 Esquema Eléctrico
En la Figura 2 a continuación, tenemos el arreglo de los componentes del circuito del amplificador con los dos CIs TDA7294. Como podemos ver, la complejidad no es extrema.
Como existen pocos componentes externos, el montaje del circuito del amplificador es muy simple, y un técnico o aficionado con experiencia media puede montarlo sin mucha dificultad.
Es importante tener cuidado al montar el circuito, no invirtiendo ningún componente como diodos o capacitores, o incluso al conectar la tensión simétrica de la fuente de alimentación.
No inviertas los polos de tensión, ya que el circuito integrado o otros componentes pueden ser dañados.
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| Fig. 2 - Esquema del Circuito Amplificador de 170W en Puente con CI TDA7294 |
🔍 Análisis del esquema:
El esquema muestra dos CIs TDA7294 configurados en puente. El primer CI (U1) funciona como amplificador no-inversor, mientras que el segundo (U2) opera como un amplificador inversor. Esta configuración crea señales de audio opuestas que son aplicadas a los dos extremos del altavoz, duplicando efectivamente la tensión a través de él y, consecuentemente, cuadruplicando la potencia (P = V²/R).
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🧾 Lista de Materiales
- Semiconductores
- U1, U2 ........................ Circuito Integrado TDA7294
- D1 ............................... Diodo de Silicio 1N4148
- Resistencias
- R1, R5, R6, R8, R10 ... Resistencia 22K (rojo, rojo, naranja, dorado)
- R2 ................................ Resistencia 20K (rojo, negro, naranja, dorado)
- R3 ................................ Resistencia 10K (marrón, negro, naranja, dorado)
- R4 ................................ Resistencia 30K (naranja, negro, naranja, dorado)
- R7, R9 ......................... Resistencia 680Ω (azul, gris, negro, dorado)
- Capacitores
- C1, C4 ......................... Capacitor Cerámico/Poliéster 1μF
- C2, C3, C5, C6 ............ Capacitor Electrolítico 22μF
- Otros
- P1, P2 ......................... Conector de Tornillo Tipo 5mm 2-Pines
- P3 ................................ Conector de Tornillo Tipo 5mm 3-Pines
- J1 .................................Conjunto de conectores macho 3-Pines (Opcional)
- Otro ........................... PCB, Cables, Altavoz, etc.
💡 Consejos para montaje:
- Usa soldadura de buena calidad para garantizar conexiones fiables
- Verifica la polaridad de los capacitores electrolíticos antes de soldar
- Considera usar zócalos para los CIs TDA7294 para facilitar posibles sustituciones
- Prueba el circuito con tensión reducida antes de aplicar la tensión total
⚡ Fuente de Alimentación
La fuente de alimentación dependerá de qué potencia de salida elijas, que también dependerá de cuántos Ohms tenga tu altavoz. Tenemos dos versiones:
Versión 1 - Salida de 150W.
- El altavoz debe ser de 8Ω y la tensión máxima es de ±25V
Versión 2 - Salida de 170W.
- El altavoz debe ser de 16Ω y la tensión máxima es de ±35V.
Recuerda que para ambas versiones se utiliza una fuente de alimentación simétrica, es decir, [ +VCC | GND | -VCC ]. Con una corriente de al menos 6 Amperios.
🔧 Recomendaciones para la fuente de alimentación:
Para obtener el mejor rendimiento de este amplificador, recomendamos una fuente de alimentación con buena regulación y bajo ripple. Transformadores con núcleo de hierro silicio y capacitores de filtro de alta calidad harán una diferencia notable en la calidad de sonido final. Considera añadir capacitores de desacoplamiento cerca de los CIs para mejorar la respuesta en altas frecuencias.
🖨️ Placa de Circuito Impreso (PCB)
En la Figura 4, proporcionamos la PCB - Placa de Circuito Impreso, en archivos GERBER, PDF y PNG. Estos archivos están disponibles para descarga gratuita, en el servidor MEGA, en un enlace directo, sin ningún desvío.
Todo para facilitar para ti un montaje más optimizado, ya sea en casa, o con una empresa que imprime la placa. Puedes descargar los archivos en la opción de Descarga a continuación.
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| Fig. 4 - PCB del Amplificador de 170W en Puente usando CI TDA7294 |
🔧 Consejos para fabricación de la PCB:
- Para mejor disipación de calor, considera usar una PCB con cobre grueso (35μm o más)
- Si es posible, añade áreas de cobre adicionales bajo los CIs para ayudar en la disipación térmica
- Verifica que las pistas de alimentación sean lo suficientemente anchas para soportar la corriente necesaria
- Considera añadir orificios de montaje cerca de los CIs para facilitar la instalación de disipadores de calor
📥 Archivos para descarga, Enlace Directo:
Haz clic en el enlace al lado: Archivos GERBER, PDF y PNG
❓ Preguntas Frecuentes
1. ¿Puedo usar este amplificador con altavoces de 4Ω?
No recomendamos. Esta configuración Bridge fue diseñada para funcionar con impedancia mínima de 8Ω. Usar altavoces de 4Ω puede sobrecargar los CIs, causando sobrecalentamiento y posible daño permanente.
2. ¿Es necesario usar disipadores de calor en los CIs TDA7294?
Sí, absolutamente. Los CIs TDA7294 disipan calor significativo durante el funcionamiento, especialmente en potencias elevadas. Recomendamos usar disipadores de calor adecuados para cada CI, con área suficiente para mantener la temperatura por debajo de 80°C.
3. ¿Puedo transformar este amplificador en un sistema estéreo?
Para crear un sistema estéreo, necesitarías construir dos circuitos idénticos a este, uno para cada canal. Alternativamente, podrías configurar cada TDA7294 individualmente (en lugar de en puente) para crear dos canales de menor potencia.
4. ¿Cuál es la calidad de sonido esperada de este amplificador?
El TDA7294 es conocido por su excelente calidad de sonido, con baja distorsión armónica (típicamente menos de 0.1%) y bajo ruido. Puedes esperar un sonido limpio y detallado, adecuado para aplicaciones de audio de alta fidelidad.
5. ¿Este amplificador es adecuado para guitarras o instrumentos musicales?
Sí, este amplificador funciona muy bien para guitarras y otros instrumentos musicales. Su alta potencia y baja distorsión proporcionan un sonido limpio y dinámico. Para aplicaciones de guitarra, podrías querer añadir un circuito de preamplificador o efectos antes de esta etapa de potencia.
🎯 Consejos para obtener el mejor rendimiento:
- Usa cables de buena calidad para las conexiones de audio y alimentación
- Posiciona los CIs lo más cerca posible de los capacitores de desacoplamiento
- Considera añadir un ventilador para mejorar el enfriamiento en uso continuo
- Usa una jaula de Faraday o blindaje adecuada si hay interferencia de RF
Artículo original publicado en FVML (Portugués) – 28 de febrero de 2020
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