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AMPLIFICADOR DE 60W CON TDA 2050

Este amplificador de audio estéreo de 60 vatios puede ser utilizado para amplificar el audio de nuestro ordenador, con la gran ventaja de tener un reducido tamaño. Además es muy sencillo de construir.




Observemos los materiales necesarios para construir este amplificador. Al final de este artículo, podrá descargar el archivo PDF con el circuito impreso, el diagrama eléctrico y la lista de materiales.
En la fotografía se aprecian los componentes esenciales para construir la tarjeta principal. No se ve el transformador ni los cables, ya que de estos hablaremos más adelante.
Es importante que al comprar los componentes, revise muy bien y si es posible utilice el multímetro para verificar que midan correctamente. Desafortunadamente hoy en día se consiguen muchos componentes falsificados y debemos estar alerta para no ser estafados.

El circuito impreso (PCB) se debe hacer con alguno de los métodos expuestos en nuestro artículo de Fabricación de circuitos impresos. Puede hacerse con el método de planchado o el método de serigrafía. Esto ya depende de su necesidad y presupuesto.

Teniendo hecho el circuito impreso, debemos comenzar a colocar los componentes, comenzando por las resistencias. Se deben colocar de manera ordenada y pulcra. Deben están muy derechas, tal como se aprecia en la fotografía.
Casi todas las resistencias del circuito son de 1/4W, excepto las dos resistencias de 4.7 ohmios de la red de zobel que son de 1/2W, y las dos resistencias de 390 o 470 ohmios que polarizan los diodos zener, que son de 1W.
Las resistencias de 1/4W se colocan totalmente sentadas en la tarjeta, mientras que las resistencias de 1/2W o 1W deberán quedar al menos un milímetro levantadas de la tarjeta. Esto se hace para evitar su recalentamiento y que no calienten la tarjeta.

Las resistencias de 680 ohmios (R2) y las de 33K (R3) trabajan en llave, fijándola ganancia del amplificador.
La división de 33.000 / 680 = 48.5 de ganancia. La ganancia es la cantidad de veces que la señal es amplificada.
Los puentes o Jumpers se construyen a partir de las patas de las resistencias colocadas anteriormente. Estos puentes se encargan de unir pistas que al momento de hacer el diseño no fue posible unir por la parte de abajo del circuito impreso.
Los puentes deben quedar bien derechos. Esto da una buena presentación.
Para ver el detalle, de clic sobre la fotografía.

Pensando en facilitar la alimentación de un preamplificador, hemos aprovechado un espacio vacío del circuito impreso para colocar una fuente simétrica regulada, formada por un para de diodos zener de 12 voltios y sus respectivas resistencias de polarización.
El voltaje DC del amplificador es de aproximadamente +/-24 voltios. Los diodos zener se encargan de bajar el voltaje a +/-12 voltios DC. Las resistencias de paralización varían su valor, dependiendo del consumo del preamplificador que conectemos. En este caso usamos un par de resistencias de 390 ohmios. Si al conectar el preamplificador usted percibe un calor excesivo en ellas, puede subir su valor hasta 570 ohmios. El valor medio sería de 470 ohmios.



Los 4 diodos rectificadores 1N5403, soportan hasta 3 amperios. Todo diodo que su nombre comienza por 1N54xx, soporta 3 amperios y la terminación 03, significa que soporta hasta 300 voltios. Así que si lo que consigue son diodos que al final tienen un número más alto, como por ejemplo 07, no hay problema. Estos soportan hasta 700 voltios y nuestra fuente sólo es de 18x18 voltios. Al final lo único importante es que los diodos sean de al menos 3 amperios.
Estos 4 diodos están conectados de tal forma que separan los semiciclos positivos de los semiciclos negativos de la corriente alterna proveniente del transformador, para que luego estos semiciclos puedan ser rectificados, convirtiendo así la corriente alterna (AC), en corriente directa (DC).


Ahora hemos colocado los condensadores de poliéster y cerámicos. Estos tienen diferentes funciones en el circuito. Por ejemplo:
Los condensadores de 0.1 uF (104) cerámicos, se encargan de eliminar posibles “Rizos” de la fuente. Son 4, ya que cada canal requiere de dos condensadores, uno va entre +Vcc y tierra y el otro va entre –Vcc y tierra.
Los otros dos condensadores de 0.1 uF (104) pero de poliéster, son parte de la Red de Zobel o bloqueo de oscilación. En compañía con las resistencias de 4.7 ohmios, se encargan de proteger los integrados de posibles corriente de reversa, provenientes del parlante.
Y por último los condensadores de 0.22 uF son los desacoples DC de entrada de señal. Estos evitan que posibles corrientes parásitas DC provenientes del reproductor, entren al amplificador.

A diferencia de los condensadores de poliéster y los cerámicos, los condensadores electrolíticos tienen polaridad. Se debe tener muy en cuenta su posición al momento de colocarlos. El dibujo en la máscara de componentes tiene una protuberancia que representa el polo negativo y el condensador tiene una franja con un signo menos.
Los condensadores electrolíticos también tienen diferentes funciones, como por ejemplo los condensadores de 220uF también se encargan de limpiar la corriente DC de posibles Rizos.
Los condensadores de 22uF son una derivación DC a tierra de las resistencias de ganancia y los condensadores de 1uF también son desacoples DC de entrada.



Para lograr una buena presentación de nuestro amplificador, facilitar el ensamble final y los posibles mantenimientos, debemos usar conectores en los sitios donde irán cables.
En la salida a parlantes y en la entrada del transformador hemos colocado conectores grandes de 6 pines tipo (Molex) a los que les hemos retirado un pin de por medio, logrando así conectores de 3 pines con más espacio entre cada pin.
En la entrada de señal va un conector pequeño tipo (GP) de 3 pines y también en la salida para el ventilador, sólo que le retiramos el pin del centro.
NOTA: La salida de ventilador entrega 24 voltios DC. Así que por lógica debemos usar un ventilador de 24 voltios. Si desea usar un ventilador de 12 voltios, se debe colocar una resistencia limitadora en serie con el positivo del ventilador. El valor de esta resistencia puede ser de 100 ohmios a 5W, aunque lo mejor es calcularla con la siguiente fórmula:
Vt – Vf / Af
Voltaje total, menos el voltaje del ventilador, dividido por los amperios del ventilador (fan).
Por ejemplo: Si tenemos un ventilador de 12 voltios a 0.25 amperios, seria:
24V DC – 12V DC = 12V DC / 0.25 amperios = 48 ohmios.
Como esta resistencia calculada está a tope, es decir que es la mínima a colocar, es mejor aumentar su valor en un 30% y así calienta menos. La ideal sería una resistencia de 68 ohmios o algo más.



Los condensadores electrolíticos de 4700 uF son parte de la fuente rectificadora, en conjunto con los 4 diodos 1N5403.
Estos se encargan de rectificar la corriente AC para lograr corriente DC. Pueden ser de 35 voltios en adelante.







No necesariamente debemos usar el circuito integrado TDA2050. También sirve el LM1875.
El TDA 2050 es un circuito integrado monolítico, amplificador de audio clase AB que proporciona hasta 35 Watts RMS de potencia real, en 4 ohmios de carga @ THD = 10%, VS = ± 18 Voltios DC, f = 1KHz y hasta 32 Watts en 8 ohmios carga @ THD = 10%, VS = ± 24 Voltios DC, f = 1KHz. Su alta potencia y muy baja distorsión armónica cruzada, hace del circuito integrado TDA2050, óptimo para trabajar en espacios pequeños dando un sonido de alta calidad.
Sin embardo después de trabajar más de 2 años construyendo una buena cantidad de amplificadores con este integrado, me he encontrado con que últimamente los TDA2050 estaban saliendo falsificados. Desafortunadamente a mi ciudad están llegando muchos componentes falsificados y se comenzó a hacer casi imposible conseguirlos originales.
Por esta razón comencé a usar los LM1875 y a pesar que la hoja de datos dice que sólo entregan 20W cada uno, la verdad es que no he notado la diferencia y por el contrario me gusta más su definición y limpieza.

ES INDISPENSABLE la utilización de un buen disipador y en muchos casos también se debe usar un ventilador (cooler) adicional. Los circuitos integrados producen gran calor debido al esfuerzo que hacen para amplificar el sonido. Por esta razón NUNCA encienda su amplificador sin antes haber colocado correctamente el disipador.
Los circuitos integrados van asegurados al disipador mediante tornillos con tuerca. También deben ir aislados del disipador, utilizando aislantes de mica y pasamuros.
Los pasamuros son unas pequeñas piezas de plástico que aíslan el tornillo del disipador y del integrado.
La necesidad de aislar los integrados se debe a que la parte de atrás del integrado es –Vcc, es decir voltaje negativo. Si no aislamos los integrados, es muy fácil hacer un corto con sólo tocar el disipador con tierra o el polo común.



El transformador para este amplificador debe ser de 18x18 voltios AC y una corriente de al menos 3 amperios.

Para la construcción del transformador para este amplificador, usamos un núcleo de 2.8 centímetros, por 3.5 cm. En Colombia el voltaje del toma corriente de la red pública es de 115 voltios, por lo tanto es necesario enrollar 495 vueltas de alambre calibre 24 en el devanado primario y 146 vueltas de alambre calibre 18, en el devanado secundario.
Para los países que tiene un voltaje de 220 en la red pública, es necesario dar 947 vueltas en el devanado primario y el calibre de este, sería 26 en la tabla AWG. El devanado secundario no varía.

Recuerde que al construir este transformador, por tener TAP central, es necesario detenerse a la mitad de las vueltas (73 vueltas) del devanado secundario y soldar un cable de salida, luego dar las otras 73 vueltas de alambre. otra forma es sólo dar las 73 vueltas con el alambre en doble, tal como se muestra en nuestro video de construcción de un transformador.
NOTA: Otra opción es reciclar transformador de equipos viejos. Esto es muy económico y le ayudaos a nuestro planeta a no seguir contaminando.
Cuando encontramos un transformador reciclado como el que apreciamos en la foto, debemos ubicar los cables de entrada y los de salida. Es decir que se deben identificar cuales son los terminales del devanado primario y cual es el secundario.

Para esto debemos usar la Serie con un bombillo incandescente o alógeno de 60W.
Conectamos nuestra serie y vamos conectando y desconectando rápidamente en los terminales. EL devanado primario lo tendremos ubicado en el momento que la serie no prenda.
Luego con ayuda de nuestro multímetro en le escala de voltaje AC, vamos midiendo los otros terminales para identificar elTAP central y saber que voltajes entrega nuestro transformador.

Veamos el amplificador terminado y listo para encajar en su gabinete. Ahí lo podemos observar con un transformador reciclado. No tengo claro de que aparato era ese transformador, ya que lo encontré en una chatarrería. Creo que es de un equipo de sonido mini componente. Este transformador entrega 17x17 voltios y 4 amperios. A pesar de tener un voltio menos por cada lado, el amplificador quedó sonando bastante bien.
Esta es una gran opción si no se desea construir el transformador.
El disipador también es reciclado. hoy en día es una muy buena opción y de paso ayudamos a la conservación del medio ambiente.



Como colocar un potenciómetro de volumen al Amplificador



La forma mas usual de usar un amplificador, es acompañado de un preamplificador con tonos, el cual permite controlar el volumen y la ecualización. Si desea utilizar el amplificador solo, para tener una respuesta de frecuencias plana (flat), deberá colocar un potenciómetro doble, entre la fuente de señal y el amplificador.




Diagrama de conexión de un potenciómetro de volumen




La manera correcta de colocar un  potenciómetro de volumen, se hace uniendo las dos patas izquierdas mediante soldadura y soldamos el tierra a estas dos patas y unificamos tierra, una línea hasta el conector de entrada y hasta el amplificador. Los cables que llevaran la señal al amplificador, serán soldados en las dos patas centrales del potenciómetro, Los cables que vienen de la entrada de señal se sueldan en las dos patas restantes.


Si queremos un realce de frecuencias específico, debemos acompañar nuestro amplificador con un preamplificador con tonos.

En la fotografía podemos apreciar el preamplificador con EQ de 3 bandas, entrada de línea y micrófono mezclados

Aconsejamos usar  parlantes entre 100W a 150W de potencia para este amplificador, con una impedancia de 8 Ohmios. El tamaño en pulgadas, es a gusto del usuario. Recomendamos de 8  a 12 pulgadas.

Mediciones



NOTA: Antes de encender el amplificador, es obligación hacer algunas mediciones. Esto sirve para comprobar que no hayamos cometido algún error en el ensamble que pueda llegar a dañar el circuito gravemente o sencillamente no funcione.
Antes de conectar el transformador a la entrada de corriente de la tarjeta, revise la entrada de la fuente, colocando el multímetro en continuidad. Mida entre cada pin que recibirá los extremos del transformador, con el pin del centro o Tap central. No deberá marcar nada, excepto unos números que se verán momentáneamente mientras se cargan los condensadores con la poca corriente que emite el multímetro. Luego de esto deberá marcar infinito (un 1 a la izquierda). Invierta las puntas y repita la operación.
Si llegase a  haber alguna marcación o impedancia, seguramente tiene alguna pista en corto o un componente defectuoso. Proceda a medir cada componente y revisar las pistas del circuito impreso a contra luz. 


Si la medición anterior es correcta, Podemos conectar el amplificador a la red pública usando una serie. NUNCA LO CONECTE DIRECTAMENTE.
El circuito serie es un sistema eléctrico que permite probar circuitos o aparatos, sin el riesgo de quemarlos. Si el aparato está en corto circuito, el bombillo prende. Si el circuito no está en corto o está abierto, el bombillo no prende o si prende debe ser muy levemente. 


Ahora debemos medir las salidas a parlante en presencia de corriente circulando por el amplificador. Coloque el multímetro en la escala de voltaje continuo (DC), y con la punta negra en tierra y la roja en la salida derecha y luego en la izquierda, deberá marcar cero (0). Si llega a aparecer algún voltaje en la salida, puede haber corto entre las pistas, un componente defectuoso. Revise bien el impreso. Algunas veces es necesario retirar los integrados y cambiarlos por otros para descartar avería en alguno de ellos.


La etapa de regulación para el preamplificador se debe verificar midiendo los voltajes de salida en el conector.
Se coloca el multímetro en la escala de voltaje continuo (VDC), luego se mide colocando la punta negra en el pin del centro del conector (GND) y la puta roja se coloca primero en el pin izquierdo y luego en el pin derecho.


Los voltajes deben ser: Entre el pin del centro y el pin de la izquierda, deberá marcar 12 voltios positivos (+12V). Y entre el pin del centro y el pin de la derecha, deberá haber un voltaje de 12 voltios negativos (-12V). Si estos voltajes no son correctos, revise que las resistencias estén bien y en caso de que el problema persista, cambie los diodos zener.
Después de hacer todas las verificaciones podrá probar su amplificador sin problemas.

Prototipo del amplificador de 60 vatios realizado por Fabio Osorio Pimentel.




Podemos apreciar la anterior versión del amplificador de 60 vatios con TDA2050.

Vale la pena resaltar que si se tiene buen cuidado al ensamblar el circuito, teniendo en cuenta la posición de los componentes y soldando con la técnica correcta, No debe haber ningún tropiezo o problema de funcionamiento, ya que este circuito tiene nuestro sello de probado.
Felicitamos a Fabio Osorio Pimentel por la buena presentación y pulcritud, tanto en el circuito como en las fotos.










Dada la escasez de disipadores; es importante ser creativos, la idea es generar un área en aluminio lo suficientemente grande, como para capturar el frío del medio ambiente que permitirá disipar el calor emitido por los TDA2050.
En este caso Fabio Pimentel recicló  un disipador de un procesador pentium con su respectivo ventilador (cooler), formando así un disipador económico y funcional.
No olvide que los circuitos integrados de salida van aislados del disipador con aislantes de mica y grasa siliconada, para transmitir el calor al aluminio.
Además es importante que el disipador sea lo suficientemente grande, ya que estos integrados producen bastante calor.





Observe el circuito impreso realizado con el método de serigrafia que consiste en imprimir figuras sobre cualquier tipo de superficie, mediante una tela de seda previamente impermeabilizada; excepto donde se desea que pase la tinta con la forma del diseño, de esta manera, al aplicar la tinta para serigrafía a través de la tela, queda sobre la baquelita una reproducción exacta del dibujo original. Este método es muy preciso e ideal para fabricación masiva. 

La máscara de antisoldante (antisolder), es una mezcla de barniz dieléctrico y tinte de origen vegetal, se aplica con el método de serigrafía (screen) y es secada en horno con rayos ultravioleta (UV).
Esta pintura protege el circuito impreso del óxido y aísla los contactos de otros conductores, ya que este barniz, no conduce la electricidad. Además ayuda a dar una buena presentación a la tarjeta, pues mantiene la redondez de las soldaduras. La composición química de este barniz, permite lavar el impreso con thinner sin el riesgo de que se dañe el antisolder, ya que el barniz dieléctrico soporta altas temperaturas y muchos otros  solventes.

>>>Descargue aqui<<< El archivo PDF con los planos y el impreso del amplificador de 60W que utiliza el circuito integrado TDA2050.


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