Limitación de la potencia de salida del amplificador

Estoy a punto de usar este chip TPA0211 para amplificar mi señal de audio. El voltaje de suministro será de 5 V y la resistencia de carga es de 4 Ω. De acuerdo con la figura 6 página 6, la potencia de salida será de alrededor de 2W. Sin embargo, necesito 1,5 W como potencia de salida.

Veo dos soluciones:

  1. Baja tensión de alimentación gracias al diodo
  2. Aumentar la resistencia interna del altavoz

Aquí están mis preguntas: ¿Cómo es posible aumentar Rl (todavía en la figura 6, página 6)? ¿Funcionará una resistencia en serie simple (Radd en la siguiente figura)?

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Respuestas (2)

Debe comprender que la potencia que emite el amplificador no depende de la potencia nominal del amplificador (lo sé, esto parece una paradoja). Al igual que una resistencia nominal de 10 W no siempre disipará 10 W, la potencia nominal del amplificador es solo el máximo que puede lograr con ella.

La cantidad de energía que el amplificador realmente genera depende de tres cosas:

  • El nivel de voltaje de la entrada (este es un parámetro que solo usted puede conocer).
  • La ganancia del amplificador (en su caso específico, depende de R I y la configuración SE/BTL; consulte la hoja de datos).
  • La impedancia del altavoz.

Hagamos un poco de matemáticas: P = U*I = U²/R L ( siendo R L la impedancia del altavoz). Si decimos U = G*V IN ( siendo G la ganancia) y G = 125kΩ/R I (asumiendo el modo BTL - ver hoja de datos), tenemos:

PAG = ( V I norte ⋅ 125 k Ω R I ) 2 R L

Por lo tanto, para no exceder la potencia P max dada , debe elegir:

R I > V I norte PAG metro a X ⋅ R L 125 k Ω

Entonces, si sabe qué voltaje máximo tiene en la entrada, sabe cuál es el R I que necesita.

Por ejemplo, si tiene un nivel de entrada de línea de 1 V, debe elegir R I = 51 kΩ para obtener una potencia de salida de 1,5 W en 4 Ω (todos estos son valores máximos instantáneos).

Gracias por esta explicación, por cierto, ¿cuál es la diferencia entre el modo SE y BTL? Le pregunté a wikipedia, pero todavía no me queda muy claro. En la hoja de datos, el modo SE/BTL simplemente cambia el cálculo de ganancia...
La hoja de datos lo explica en detalle a partir de la página 13. Básicamente, BTL (Bridge-Tied Load) es apropiado para un altavoz, porque permite más potencia de salida al duplicar el voltaje de salida, impulsando ambos polos a un cambio de fase de 180°. Pero esto significa que la salida no está referenciada a tierra. SE (Single-Ended) es más apropiado para una salida jack, donde necesita una referencia a tierra (pero la potencia es menor). En realidad, debería haber asumido que usar BTL en mi ejemplo, hubiera sido más apropiado para su caso. Estoy editando mi respuesta.

La potencia de salida rondará los 2W. Sin embargo, necesito 1,5 W como potencia de salida.

Supongo por su pregunta que tiene un altavoz de 1,5 W y le preocupa que un amplificador de 2 W pueda dañarlo.

No necesita hacer nada excepto bajar el volumen en la entrada de audio. Escuchará distorsión (un sonido áspero) de su altavoz antes de que se dañe. Cuando escucha distorsión, sabe que necesita bajar el volumen de la señal.

Gracias por tu rápida respuesta. Entonces mantendré mi configuración actual. Solo por curiosidad, ¿va a funcionar agregar una resistencia?
Sí, funcionaría. En un sistema de alta fidelidad, tratamos de conducir el altavoz directamente con muy poca resistencia, incluidos los cables, de modo que superemos la inductancia del altavoz. Supongo que este es un audio mucho más simple y de baja calidad, por lo que no sería una preocupación.
Puede agregar una resistencia en la entrada, de modo que el volumen máximo no sea realmente el máximo.
Sí, pondré una resistencia en la entrada para adaptar la ganancia. El nivel de volumen general será monitoreado por el Linux integrado. Gracias de nuevo por su respuesta rápida y precisa :)
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