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Ältere elektroakustische Verstärkerdesigns basierten zunächst auf Elektronenröhren und dann auf diskreten Transistoren. Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie wurde es möglich, Leistungsverstärker in Form von integrierten Schaltkreisen zu entwickeln, die nur relativ wenige externe Komponenten für den Betrieb benötigen und eine sehr gute Klangqualität liefern – lernen Sie den integrierten Audio-Leistungsverstärker LM3886 kennen, der unter Liebhabern elektronischer Musik bereits Kult ist!
LM3886 - grundlegende Informationen
Der LM3886 IC wurde von Texas Instruments als Teil einer Serie namens Overture entwickelt und in Produktion genommen. Dieser integrierte Leistungsverstärker ermöglicht eine kontinuierliche RMS-Leistung von 68W bei einer 4Ω-Ausgangslast und 38W RMS bei einer 8Ω-Last mit einem THD + N-Verhältnis von 0,1% im Betriebsband von 20Hz bis 20kHz. Diese Schaltung verwendet die SPiKe-Technologie, bei der eine integrierte Schutzschaltung den Verstärker innerhalb eines akzeptablen Temperaturbereichs für einen ordnungsgemäßen und sicheren Betrieb einstellt, was den LM3886 von vielen diskreten und hybriden Designs unterscheidet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schaltung auch gegen andere unerwünschte Bedingungen wie Kurzschlüsse, unkontrollierte Betriebstemperaturen und Überspannungen der Stromversorgung geschützt ist.
Der Verstärker LM3886 zeichnet sich durch ein hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis aus, das 92dB übersteigt und ein typisches Rauschen von 2,0µV aufweist. Darüber hinaus hat der LM3886 ein außergewöhnlich niedriges THD+N-Oberwellenverhältnis von nur 0,03% bei maximaler Leistung für die Nennlast über das gesamte Betriebsband und bietet eine ausgezeichnete Linearität mit einem typischen IMD (SMPTE)-Verhältnis von 0,004%. Dies macht ihn zu einer beliebten Wahl bei Heimwerkern.
LM3886 - Besonderheiten der Schaltung und Spezifikationen
- Durchschnittliche Dauerausgangsleistung: 68W an 4Ω Last bei ±28V Versorgungsspannung
- Durchschnittliche Dauerausgangsleistung: 38W an 8Ω Last bei ±28V Versorgungsspannung
- Durchschnittliche Dauerausgangsleistung: 50W an 8Ω Last bei ±35V Versorgungsspannung
- Unmittelbare Spitzenausgangsleistung: 135W
- Signal-Rausch-Verhältnis: S/N R ≥ 92 dB
- Stummschaltfunktion für den Eingang (MUTE)
- Schutz des Verstärkerausgangs gegen Kurzschluss gegen Masse oder gegen die Stromversorgungsleitungen durch eine interne Strombegrenzungsschaltung
- Schutz des Verstärkerausgangs vor Überspannungen durch induktive Lasten
- Unterspannungsschutz, der eine interne Repolarisierung verhindert, wenn |VEE| + |VCC| ≤ 12 V ist, wodurch Transienten beim Ein- und Ausschalten des Systems vermieden werden
- TO-220 Gehäuse mit 11 Anschlüssen für Durchsteckmontage (THT)
- Versorgungsspannungsbereich 20V bis 94V
LM3886 - Beschreibung der Pinbelegung
Numerische Reihenfolge geordnet:
- V+ – Eingang der positiven Schiene der Versorgungsspannung
- NC – Leitung nicht angeschlossen
- OUTPUT – Last (Lautsprecher) Ausgang
- V- – Eingang der negativen Schiene der Versorgungsspannung oder Masse (bei einfacher Versorgung)
- V+ – Eingang der positiven Schiene der Versorgungsspannung
- NC – Leitung nicht angeschlossen
- GND – Masse
- MUTE – Stummschaltung des Verstärkereingangs während des Ein- und Ausschaltens
- VIN- – invertierender Eingang
- VIN+ – nicht-invertierender Eingang
- NC – Leitung nicht angeschlossen
LM3886 - MUTE-Funktion
Die MUTE-Funktion der LM3886-Schaltung ermöglicht es dem Benutzer, den Ausgang des Verstärkers stumm zu schalten, indem er einen Steuerstrom von 0,5mA an Pin 8 anlegt. Die Implementierung der MUTE-Schaltung basiert auf der Auswahl eines RM-Widerstands in Bezug auf die negative Versorgungsspannungsschiene in Verbindung mit einem Schalter. Wenn der Schalter offen ist, unterbricht er den Stromfluss zu Pin 8 von der negativen Schiene der Versorgungsspannung oder Masse, wodurch der LM3886 in den Mute-Modus versetzt wird. Der Wert des RM-Widerstands wird anhand der folgenden Gleichung berechnet:
RM*(|VEE – 2.6V|)/I8; wobei I8 => 0.5mA
LM3886 - Unterspannungsschutz
Beim Einschalten der Versorgungsspannung bringt eine Unterspannungsschutzschaltung die entsprechenden Spannungen auf die Versorgungsschienen, bevor sie an die verschiedenen internen Schaltungen des LM3886 angelegt werden, so dass keine DC-Ausgangsspitzen auftreten. Beim Ausschalten wird der Ausgang des LM3886 automatisch vorher mit Masse kurzgeschlossen, so dass bei einem Stromausfall keine Schwingungen oder andere Transienten auftreten können.
LM3886 - Überspannungsschutz
Der LM3886 IC enthält eine eingebaute Überspannungsschutzschaltung, die den Ausgangsstrom auf etwa 11A Spitze begrenzt und gleichzeitig eine Spannungsunterdrückung bietet, allerdings nicht durch die eingebauten Überspannungsdioden. Der Spannungsunterdrückungseffekt ist in etwa derselbe, obwohl die Ausgangstransistoren der Leistungsstufe für Wechselschaltung (Push-Pull) ausgelegt sind, so dass Ströme mit großer Amplitudendifferenz über kurze Zeitabschnitte geleitet werden können.
LM3886 - Thermischer Schutz
Der LM3886-Chip nutzt die SPiKe-Technologie, die sich auf eine integrierte spezielle Transistorleiter stützt, um die thermische Überlastung des LM3886-Verstärkers dynamisch vor kurzzeitigen Temperaturspitzen zu schützen. Wenn die Betriebstemperatur 165*C erreicht, schaltet sich der LM3886-Schaltkreis automatisch ab. Die Schaltung kehrt zu den möglichen Betriebsbedingungen zurück, wenn die Temperatur der Struktur auf etwa 155*C sinkt, aber wenn die Temperatur wieder ansteigt, erfolgt die Abschaltung erneut bei 165*C. Daher kann sich das Gerät bei einer vorübergehenden Störung auf ein relativ hohes Temperaturniveau erwärmen, aber eine dauerhafte Störung führt zur Abschaltung des Schaltkreises nach dem Vorbild eines Schmitt-Flippers zwischen 155*C und 165*C. Aus diesem Grund sollte ein Kühlkörper oder ein zusätzlicher Lüfter, der den Kühlkreislauf antreibt, entsprechend den thermischen Betriebsbedingungen der Zielanwendung ausgewählt werden.
