Construcción de un Amplificador de 30W Súper Económico

En muchas ocasiones requerimos un amplificador pequeño, pero con una potencia lo suficientemente alta, como para ambientar nuestro cuarto. Eso sin contar que nuestro presupuesto no es muy alto y tampoco nuestros conocimientos en electrónica. Por esta razón y entre otras razones, a continuación presentamos un amplificador de audio estéreo muy económico que entrega una potencia de 15 vatios por canal.

Este amplificador es ideal para espacios pequeños y también ha sido probado en las videorockolas, obteniendo un resultado aceptable. Como la respuesta de este amplificador es plana, puede ecualizar el sonido desde el software del computador de la videorockola o desde el reproductor que use, ya sea una Tablet o un reproductor MP3.

Económico y fácil de hacer

Este amplificador estéreo es ideal para principiantes, por su sencillez y bajo costo. Utiliza un par de integrados TDA2030. Este es un circuito integrado monolítico de clase AB, que llega a proveer hasta 15W de potencia de salida, con una carga de 8 Ohmios.
El circuito integrado de 5 pines TDA2030 ofrece una alta corriente de salida y muy baja distorsión armónica. Además incorpora un sistema de protección de corto circuito, que limita automáticamente la potencia disipada, para mantener el punto de trabajo de los transistores de salida que tiene en su interior. Así se asegura su correcto funcionamiento. También incluye un sistema térmico de apagado convencional. todo esto sin contar que es muy económico y fácil de conseguir.

Diagrama de un canal del amplificador

En el diagrama esquemático podemos apreciar que éste es un amplificador en configuración No inversora. Es decir; que la señal entra por su entrada no inversora o (+). Esto quiere decir que la señal de audio que entra al amplificador, saldrá de él, con la misma polarización que entró inicialmente.

El circuito impreso (PCB)

El circuito impreso o PCB (printed circuit board) está hecha a partir de una placa de plástico (baquelita) o fibra de vidrio, con un baño de cobre. Teniendo el dibujo del circuito impreso, este se transfiere al cobre por medio de alguna de las técnicas utilizadas para esto, como son: La técnica de Planchado o Serigrafía. Estas son las más comunes aunque hoy en día existen otras más sofisticadas, pero que se usan para hacer grandes cantidades.
En este caso hicimos el circuito impreso o PCB con la técnica de serigrafía, para así poder colocarle la máscara de componentes y la máscara de antisolder. Claro que en el video que encontrará al final de este artículo, podrá observar que el PCB que usamos, fue hecho con la técnica de planchado. Así podemos dar fe de que cualquiera que sea la técnica o forma de hacer el circuito impreso, funciona adecuadamente, siempre y cuando se haga con las normas requeridas y con la conciencia clara de hacer las cosas lo más pulcras posible.

Cuando tenemos listo el circuito impreso, por lo general  los primeros componentes electrónicos que colocamos son las resistencias. En este caso todas las resistencias son a 1/4W, excepto las dos resistencias de 1 ohmio, que son a 1/2W.
La función de las resistencias es limitar la corriente, aunque su función cambia, dependiendo del sitio en que se encuentren, su inter-conexión y componentes que la rodean. Por ejemplo:
La resistencia de 100K (R1) que está en paralelo a la entrada de señal, se encarga de fijar la impedancia de entrada. Si se cambia por una resistencia de un valor más alto, puede aumentar el nivel de ruido, pero si se coloca una más baja, por ejemplo de 33K, se comienza a perder volumen.
La ganancia o sensibilidad del amplificador está determinado por la resistencia de 47K (R5) y la resistencia de 1.5K (R3), también conocida como 1K5. Si dividimos 47K por 1.5K tenemos una ganancia de: 47.000 / 1500 = 31.333 veces de amplificación. Si queremos aumentar la ganancia podemos cambiar la resistencia de 1.5K por una de 1K. Y si queremos disminuir la ganancia, se puede cambiar la resistencia de 47K por una de 33K. De todos modos el circuito ya está con los valores adecuados para dar una buena ganancia sin exceso de distorsión.

Los puentes o jumpers se hacen con los sobrantes de los terminales de las resistencias ya colocadas. Estos tienen como función hacer pasos de corriente entre los puntos que no fue posible unirlos por debajo del PCB, con las pistas de cobre, al momento de hacer el diseño.
Los puentes deben estar bien derechos tal como se aprecia en la fotografía.
La idea es lograr un trabajo bien presentado. De esto depende el éxito del proyecto.

Fuente de media onda o doblador de tensión

El TDA2030 se alimenta con fuente dual o también conocida como Fuente simétrica, por esta razón y pensando en economía, el diseño de la fuente de alimentación de éste amplificador es un Doblador de tensión, que convierte la corriente alterna a directa, y además como su nombre lo indica, la duplica. Esto evita el tener que conseguir un transformador con TAP central, sólo basta con un transformador sencillo de 12 voltios AC a 4 amperios, para que funcione perfectamente.

Diagrama eléctrico de un doblador de tensión

En el diagrama anterior observamos que el transformador tiene uno de sus terminales de salida a tierra y el otro va a un par de diodos y con un interruptor, que servirá para el encendido y apagado del amplificador.
Como la corriente que entrega el transformador es alterna (AC), es decir que oscila de positivo a negativo 60 veces por segundo (60 Hz), debemos separar los semiciclos positivos de los semiciclos negativos. Esto lo hacen los dos diodos 1N5403. Estos diodos son de 3 amperios y como vemos uno va con su cátodo hacia el polo positivo de un condensador y el otro está al contrario, con su ánodo hacia el polo negativo del otro condensador.
Los semiciclos positivos irán al condensador de arriba y así saldrá un voltaje de entre 15 y 16 voltios directos (DC), mientras que por el otro diodo solo pasarán los semiciclos negativos hasta el condensador de abajo, entregando un voltaje negativo de entre –15 y –16 voltios DC. Así obtenemos un voltaje simétrico a partir de un transformador simple.

NOTA: Este amplificador NO sirve para automóvil ya que como acabamos de explicar, su alimentación es simetrica. Si aplicamos un voltaje DC al doblador de tensión, éste no podrá elevarlo y mucho menos volverlo simétrico.  En nuestra sección de proyectos Car Audio se encuentra un Amplificador para automóvil, que sí podrá alimentar con 12 voltios fuente simple, o con una batería.

Veamos los diodos de la fuente colocados. Deben quedar algo levantados de la tarjeta para que puedan disipar su calor. Estos pueden ser de 3 amperios en adelante. La referencia 1N5401, hasta la 1N5408 son todos compatibles. La única diferencia es que un diodo que termina con el número 1, soporta hasta 100V pico y uno que tiene al final un 8, soporta hasta 800V pico. Así que no importa cual de estos use, ya que este amplificador sólo se alimenta con 12 voltios y los diodos estarán sobrados.
Lo que si es importante es que sean de al menos 3 amperios para evitar que se calienten, llegando a averiarse por exceso de temperatura.

Los condensadores que apreciamos son de 0.22uF (224) de poliéster. Estos son parte de la Red de zobel en conjunto con las dos resistencias de 1 ohmio. La Red de zobel o bloqueo de oscilación, se encarga de proteger los circuitos integrados de salida de posibles corrientes inversas provenientes de los parlantes y de las oscilaciones.
Se pueden colocar de material cerámico, pero lo más aconsejable es que sean de poliéster, ya que son más precisos y soportan picos de voltaje más altos.

Los condensadores cerámicos que se usan en este amplificador tiene la función de limpiar la corriente de posibles rizados. Los rizados son corrientes parásitas que se filtran en la corriente DC, generando ruido en el audio conocido como (hum).
Estos condensadores son de 0.1 uF, 100 nanofaradios o en el código japonés sería 104.
Van colocados en paralelo a la entrada de alimentación DC, tanto en el voltaje positivo, como en el voltaje negativo. Pueden ser cerámicos o de poliéster. este tipo de condensadores no tienen polaridad.

Los condensadores electrolíticos son los de forma cilíndrica y tienen polaridad. Cuando se consiguen nuevos, vienen de fábrica con su terminal positivo más largo que el terminal negativo y además tiene una franja blanca con el signo negativo. Si por equivocación colocamos un condensador electrolítico al revés, es muy posible que el circuito funcione mal y en muchos casos el condensador se recalienta y luego estalla.
Así que debe usar como guía la máscara de componentes, que damos en el archivo PDF al final de este artículo.

El LED que apreciamos, tiene como función indicar si el amplificador está encendido o no. Se puede instalar directamente en la tarjeta o a distancia con un conector y un cable, para poder colocarlo al frente de la caja o gabinete que usemos. En este caso lo dejamos en la tarjeta para evitar cables, pero en el video sí lo colocamos alejado de la tarjeta.
La resistencia de 1.5K que está al lado, es su resistencia de polarización. Se encarga de limitar la corriente para que el LED pueda ser alimentado con los 15 voltios DC, que entrega el doblador de tensión. Recordemos que un LED rojo común trabaja a 2.8 voltios y 0.02 amperios. Por eso siempre que se piense alimentar un LED con más voltaje y corriente de lo permitido, se debe colocar una resistencia limitadora.
La fórmula para hallar la resistencia es Voltaje total, menos el voltaje del LED, dividido por los amperios del LED
16 voltios – 2.8 voltios de LED = 13.2 voltios, / 0.02 = 660 ohmios, pero como la resistencia se calentaba un poco, la subimos a 1.5K, y de paso garantizamos una larga vida al LED.

El conector que vemos en la fotografía tiene originalmente 3 pines, pero le retiramos el pin del centro. Es un conector tipo MOLEX o conector espaciado de 3,96mm (En inglés connector spacing 3.96mm). En él se conecta el switch o interruptor de encendido.
Si no quiere colocar el interruptor, sólo tiene que omitir el conector y colocar un puente o jumper, uniendo los dos orificios.
Esto lo digo porque a veces hacemos un aparato con otros circuitos como por ejemplo reproductor Mp3 y preamplificador y  estos se alimentan de otros devanados adicionales del transformador. En esos casos el interruptor debe ir a la entrada del transformador y no a la salida de éste.

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