LM1875 20W Tek Kanal Ses Güç Amplifikatörü Entegresi TO-220

LM1875, yüksek kaliteli ses güç amplifikatörü uygulamaları için geliştirilmiş tek kanallı Class-AB yapıda monolitik bir amplifikatör entegresidir. Düşük distorsiyon, yüksek çıkış akımı kapasitesi ve geniş besleme gerilimi aralığı sayesinde hoparlör sürme, Hi-Fi ses sistemleri, aktif hoparlörler ve özel ses amplifikatörü projelerinde kullanılabilir.

LM1875 uygun besleme, yük ve soğutma koşullarında 4Ω veya 8Ω hoparlörlerle çalışabilir. Tipik uygulamalarda yaklaşık 20W çıkış gücü sağlarken uygun çalışma koşullarında 30W'ın üzerinde çıkış gücüne ulaşabilir. TO-220 tipi 5 pinli güç kılıfı, oluşan ısının uygun bir soğutucu yardımıyla uzaklaştırılmasını kolaylaştırır.

Teknik Özellikler

• Model: LM1875
• Entegre Tipi: Ses Güç Amplifikatörü
• Amplifikatör Sınıfı: Class-AB
• Kanal Sayısı: 1 Kanal / Mono
• Tipik Çıkış Gücü: 20W
• Uygun çalışma koşullarında 30W üzeri çıkış gücü sağlayabilir
• Desteklenen Yük Empedansı: 4Ω ve 8Ω uygulamalarına uygun
• Besleme Gerilimi Aralığı: Toplam 16V–60V
• Yüksek Akım Kapasitesi: Tipik 4A akım sınırlama seviyesi
• Toplam Harmonik Distorsiyon: Tipik %0.015 @ 1kHz, 20W
• Güç Bant Genişliği: Yaklaşık 70kHz
• Maksimum Slew Rate: Tipik 8V/µs
• Açık Çevrim Kazancı: Tipik 90dB
• Dahili Akım Sınırlama Koruması
• Dahili Termal Koruma
• AC ve DC kısa devre koşullarına karşı koruma
• Dahili çıkış koruma diyotları
• Kılıf Tipi: TO-220
• Pin Sayısı: 5

LM1875 Pin Bağlantıları

LM1875, 5 pinli TO-220 güç paketine sahiptir. Entegrenin giriş, geri besleme, besleme ve çıkış bağlantıları bu pinler üzerinden yapılır.

• Pin 1 – +IN: Non-Inverting / Pozitif ses sinyali girişi
• Pin 2 – -IN: Inverting / Negatif geri besleme girişi
• Pin 3 – V−: Negatif besleme gerilimi
• Pin 4 – OUT: Amplifikatör çıkışı
• Pin 5 – V+: Pozitif besleme gerilimi

Pin 1 ses sinyalinin uygulandığı non-inverting giriş olarak kullanılabilir. Pin 2 genellikle geri besleme direnç ağına bağlanarak amplifikatörün kapalı çevrim kazancının belirlenmesinde kullanılır. Pin 4 üzerinden yükseltilmiş ses sinyali alınır.

20W Ses Amplifikatörü Olarak Kullanım

LM1875, uygun çift kutuplu besleme ve soğutma koşullarında 4Ω veya 8Ω hoparlörleri sürebilecek şekilde tasarlanmıştır. Üretici verilerine göre ±25V besleme altında 4Ω veya 8Ω yükte yaklaşık 20W seviyesinde çıkış sağlayabilir.

8Ω yük ve ±30V besleme gibi uygun çalışma koşullarında çıkış gücü 30W'ın üzerine çıkabilir. Elde edilebilecek gerçek çıkış gücü; besleme gerilimine, hoparlör empedansına, soğutucu kapasitesine, ortam sıcaklığına ve devre tasarımına bağlıdır.

Düşük Distorsiyonlu Ses Çıkışı

LM1875'in önemli özelliklerinden biri yüksek çıkış seviyelerinde dahi düşük distorsiyonlu ses üretmek üzere tasarlanmış olmasıdır. Üretici verilerinde 1kHz frekansta ve 20W çıkış seviyesinde tipik toplam harmonik distorsiyon değeri yaklaşık %0.015 olarak belirtilmektedir.

Bu özellik LM1875'i yalnızca basit ses yükseltme projelerinde değil, Hi-Fi amplifikatör ve kaliteli analog ses uygulamalarında da kullanılabilecek bir güç amplifikatörü haline getirir.

LM1875 Köprü Amplifikatör Devre Yapısı

Yukarıdaki görsel, iki güç amplifikatörü katının köprü yani BTL (Bridge-Tied Load) yapısında kullanılma prensibini göstermektedir. Devrede U1 ve U2 olarak gösterilen iki amplifikatör çıkışı hoparlörün iki ucuna bağlanmıştır. Bu nedenle hoparlör klasik tek uçlu amplifikatör devrelerinden farklı olarak doğrudan GND hattına bağlanmaz.

U1 üst amplifikatör katını, U2 ise ikinci amplifikatör katını temsil eder. İki amplifikatör hoparlörü birbirine göre ters fazlı sinyallerle sürerek hoparlör uçları arasındaki gerilim salınımını artırır. Bu yöntem uygun amplifikatör, besleme ve yük koşullarında tek amplifikatör kullanımına göre daha yüksek çıkış gücü elde edilmesine yardımcı olabilir.

Görseldeki Devre Elemanlarının Görevleri

Şemada Audio In noktasından gelen ses sinyali farklı direnç ve kondansatörlerden geçirilerek iki amplifikatör katına uygulanmaktadır.

• CIN 1.0µF: Giriş sinyalindeki DC bileşenlerin amplifikatör girişine ulaşmasını engelleyen kuplaj kondansatörüdür
• RIN 47kΩ: Amplifikatörün giriş empedansının belirlenmesine ve girişin referans seviyesinin oluşturulmasına yardımcı olur
• CI1 ve CI2 4.7µF: Geri besleme ve sinyal yolunda düşük frekans karakteristiğinin belirlenmesinde görev alır
• RI1 ve RI2 4.7kΩ: Amplifikatör katlarının geri besleme ve kazanç yapısının bir bölümünü oluşturur
• RF1 47kΩ: U1 amplifikatörünün geri besleme direncidir
• RF2 51.1kΩ: U2 amplifikatörünün geri besleme ve kazanç yapısında kullanılır
• RB 3.32kΩ: İkinci amplifikatörün giriş bias yapısının dengelenmesine yardımcı olur
• RL 8Ω: Devrede sürülen hoparlör veya yükü temsil eder

Görseldeki devre bir köprü amplifikatör topolojisinin çalışma mantığını göstermek amacıyla kullanılabilir. Gösterilen direnç ve kondansatör değerleri belirli bir köprü amplifikatör tasarımına aittir. LM1875 ile köprü devre tasarlanırken kullanılacak besleme gerilimi, hoparlör empedansı, kazanç, güç kaybı ve termal koşullar ayrıca hesaplanmalıdır.

Köprü BTL Bağlantısının Çalışma Prensibi

Normal bir mono amplifikatörde hoparlör çoğunlukla amplifikatör çıkışı ile referans hattı arasında çalıştırılır. Köprü bağlantısında ise hoparlör iki amplifikatör çıkışının arasına bağlanır.

Amplifikatörlerden biri sinyalin pozitif yönüne hareket ederken diğer amplifikatör ters yönde hareket eder. Böylece hoparlörün iki ucu arasındaki toplam gerilim farkı artabilir. Hoparlöre uygulanan gerilim salınımının artması, uygun şartlarda daha yüksek ses çıkış gücü elde edilmesini sağlar.

Köprü bağlantısında her amplifikatörün gördüğü efektif yük empedansı azaldığından, LM1875'in akım kapasitesi ve termal sınırları mutlaka dikkate alınmalıdır. Özellikle düşük empedanslı hoparlörlerin köprü bağlantısında kullanılması amplifikatörlerin aşırı akım çekmesine ve ısınmasına neden olabilir.

Amplifikatör Kazancı

LM1875 harici geri besleme dirençleri kullanılarak istenilen kapalı çevrim kazancına göre yapılandırılabilir. Non-inverting amplifikatör yapısında kazanç genel olarak aşağıdaki ilişki kullanılarak belirlenir:

AV = 1 + (RF / RI)

Burada RF geri besleme direncini, RI ise inverting giriş ile referans noktası arasında kullanılan direnci ifade eder. LM1875, kapalı çevrim kazancı 10 veya daha yüksek olacak şekilde çalıştırılmak üzere tasarlanmıştır.

Besleme Gerilimi

LM1875 geniş bir besleme gerilimi aralığında çalışabilir. Entegre çift kutuplu güç kaynağı kullanılan ses amplifikatörü devrelerinde +V, GND ve -V hatlarıyla kullanılabilir. Uygulanacak besleme geriliminin seçimi hedeflenen çıkış gücü ve hoparlör empedansına göre yapılmalıdır.

Yüksek besleme gerilimi daha yüksek çıkış gücü elde edilmesine yardımcı olabilir ancak aynı zamanda entegrenin güç kaybını ve çalışma sıcaklığını artırır. Bu nedenle güç kaynağı ve soğutucu tasarımı birlikte değerlendirilmelidir.

Soğutucu Kullanımı

LM1875 Class-AB lineer güç amplifikatörü olduğundan çalışma sırasında belirli miktarda elektrik enerjisi ısıya dönüşür. Çıkış gücü yükseldikçe entegrenin oluşturduğu ısı miktarı da artabilir.

Orta ve yüksek güç seviyelerinde LM1875'in uygun boyutta bir soğutucuya monte edilmesi önemlidir. Yetersiz soğutma durumunda entegre sıcaklığı yükselir ve dahili termal koruma devresi devreye girebilir.

Soğutucu seçilirken besleme gerilimi, hoparlör empedansı, hedeflenen çıkış gücü, ortam sıcaklığı ve soğutucunun termal direnci dikkate alınmalıdır.

Dahili Koruma Özellikleri

LM1875 yüksek güçlü ses uygulamalarında entegrenin korunmasına yardımcı olan dahili koruma özelliklerine sahiptir. Dahili akım sınırlama devresi çıkış akımının aşırı yükselmesine karşı koruma sağlarken termal koruma mekanizması entegre sıcaklığının güvenli çalışma sınırlarının üzerine çıkması durumunda devrenin korunmasına yardımcı olur.

Entegre ayrıca çıkış koruma diyotları ve kısa devre koşullarına karşı koruma özellikleri içerir. Bununla birlikte dahili koruma devreleri doğru güç kaynağı, PCB ve soğutucu tasarımının yerine geçmez.

PCB Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

Yüksek akımlı ses amplifikatörü devrelerinde PCB yerleşimi ses kalitesi ve sistem kararlılığı açısından önemlidir. Besleme bypass kondansatörlerinin LM1875'e mümkün olduğunca yakın yerleştirilmesi ve yüksek akım taşıyan hoparlör ile güç yollarının yeterli genişlikte tasarlanması önerilir.

Giriş sinyali ve geri besleme yolları yüksek akım taşıyan çıkış ve güç hatlarından uzak tutulmalıdır. Uygun olmayan topraklama ve PCB yerleşimi uğultu, parazit, yüksek frekanslı osilasyon veya distorsiyon oluşmasına neden olabilir.

Kullanım Alanları

• Hi-Fi ses amplifikatörü projeleri
• Mono ses güç amplifikatörleri
• Stereo amplifikatör sistemleri
• Aktif hoparlör projeleri
• Ev tipi ses sistemleri
• DIY amplifikatör projeleri
• Köprü BTL amplifikatör devreleri
• Ses sistemi geliştirme projeleri
• Analog ses elektroniği uygulamaları
• Enstrüman amplifikatörleri
• Servo amplifikatör uygulamaları
• Elektronik prototip ve deney devreleri

Ek Bilgiler

• LM1875 tek kanallı Class-AB ses güç amplifikatörü entegresidir
• Standart uygulamalarda yaklaşık 20W çıkış gücü için kullanılabilir
• Uygun yük ve besleme koşullarında 30W'ın üzerinde çıkış sağlanabilir
• 4Ω ve 8Ω hoparlör uygulamalarında kullanılabilir
• TO-220 tipi 5 pinli güç paketine sahiptir
• Yüksek güç seviyelerinde uygun soğutucu kullanılması gerekir
• Dahili termal koruma özelliğine sahiptir
• Dahili akım sınırlama özelliğine sahiptir
• Kısa devre koşullarına karşı dahili koruma yapısı bulunur
• Geri besleme ağı kullanılarak amplifikatör kazancı belirlenebilir
• Kapalı çevrim kazancının 10 veya daha yüksek tutulması önerilir
• PCB yerleşimi ve topraklama ses kalitesi ile amplifikatör kararlılığını doğrudan etkileyebilir

Paket İçeriği

• 1 Adet LM1875 20W Tek Kanal Ses Güç Amplifikatörü Entegresi TO-220