Entenda um pouco como funciona um MODULO de potência para o carro.

Os módulos de potência para som automotivo estão presentes na maioria dos veículos das pessoas que curtem som de qualidade e com alto volume. Neste post vamos analisar o funcionamento e instalação de um modelo muito comum no mercado de som automotivo bem como possíveis problemas encontrados nestes módulos de potência que podem chegar a mais de 14.000 Watts RMS.

O módulo de som automotivo da marca Pyramid modelo PB800-GX, possui potência nominal de 1000W PMPO sob 2Ω de carga na saída. O Módulo é constituído de 4 canais de som, que podem operar individualmente, tendo uma saída de 4 canais ou em Bridge (ponte) para uma saída de 2 canais stéreo.

Para melhor compreender o seu funcionamento, dividiremos o circuito em 3 blocos distintos:

1 – Pré amplificador, controle de níveis e controle de tonalidade

2 – Módulo de potência

3 – Gerador de alta tensão com fonte simétrica e controle de temperatura

Veja a figura a seguir

Pré-amplificador, controle de níveis e controle de tonalidade

O circuito pré-amplificador é responsável em pré-amplificar os sinais proveniente da fonte de áudio, geralmente um Rádio/CD/DVD Player e atuar como um controle de nível e tonalidade para que os sinais sejam amplificados pelo módulo de potência com a máxima intensidade e fidelidade. O circuito pré-amplificador é composto por vários circuitos integrados BA4558 (amplificadores operacionais) sendo que cada canal é pré -amplificado separadamente por cada C.I. BA4558, os controles de níveis atuam diretamente neste circuitos integrados controlando o fator de amplificação do circuito.

O controle de tonalidade é realizado pelo circuito integrado AN6554 que atua no controle de graves e agudos no circuito pré-amplificador.

Os defeitos mais comuns apresentado no circuito pré-amplificador é canais sem som, som distorcido ou os controles de tonalidade não atuando. Estes defeitos geralmente são causados por problemas nos circuitos integrados relacionados e seu componentes de polarização, poeira ou mau contato nos controles

Amplificador de potência

O circuito amplificador de potência é constituído por 4 amplificadores individuais e podem oferecer 4 canais de som separadamente.

No modo bridge, os 4 canais são agrupados formando 2 canais de som de alta potência.

O modo de operação é selecionado no painel frontal, através do conjunto de chaves é possível obter 2 canais de som stéreo de alta potência (bridge), 3 canais de som ( 2 canais stéreo + 1 canal em bridge para subwoofer) ou 4 canais de som individuais.

Através do painel frontal é possível agrupar o canal 1/2, tranformando-os em mono canal podendo assim ser utilizado em modo bridge, assim como canal 3/4 também poderá ser agrupado transformando-os em mono canal para ser utilizado também em modo bridge.

O defeito mais comum no circuito de potência é a queima dos transistores de saída e seus componentes de polarização, os mesmos deverão ser substituidos por outros similares.

Na substituição dos transistores de potência devemos observar o estado dos isoladores, em caso de dano devido ao calor, devemos troca-los, bem como a limpeza total da pasta térmica antiga e aplicação de uma camada de pasta térmica nova. A pasta térmica tem a função de transferir para o dissipador todo o calor gerado no componente, mantendo-o refrigerado.

Atenção : Na substituição do isolador, aplique uma camada de pasta térmica entre o dissipador e o isolador e também entre o isolador e o transistor de potência, deste modo teremos a máxima transferência de calor do componente para o dissipador.

Gerador de alta tensão simétrica

Para que seja possível produzir alta potência sob uma baixa tensão (12V gerado pela bateria) é necessário consumir altas correntes, isto inviabiliza o projeto devido a dimensão dos condutores na placa do circuito.

Para solucionar o problema e garantir alta potência de som com baixa distorção mesmo com variação da fonte, foi desenvolvido dentro do módulo um gerador de alta tensão que alimenta o estágio de potência e o pré-amplificador com uma tensão simétrica (+V e -V).

Deste modo conseguimos produzir alta potência com níveis de corrente aceitáveis ao projeto. Veja a fórmula.

P = E . I

P: Potência, E: Tensão, I: Corrente em Ampères

Com o aumento da tensão, é possível reduzir a circulação de corrente para alcançar a potência desejada.

Neste módulo é utilizado uma tensão de funcionamento de +26V e -26V nos transistores de potência.

Funcionamento do gerador da fonte simétrica

O coração da fonte simétrica é o C.I. TL494, um circuito integrado PWM (Pulse-Wigth-Modulation). O C.I. TL494 é alimentado pelo pino 12 com uma tensão de aprox. 12V.

No pino 5 podemos ver com um osciloscópio a forma de onda dente de serra, sendo responsável pela frequência do oscilador interno o resistor de 3K (pino 6) e o capacitor de poliester C511 de 4K7pf (pino 5).

Nos pinos 1, 2, 15, 16 e 3 temos sinais que servem de amostragem de erro para o circuito integrado, deste modo o circuito PWM mantém o seu funcionamento estável e preciso.

Os pulsos PWM saem pelos pinos 9 e 10 do circuito integrado TL494 e são aplicados aos transistores 2SA965 (Q509 e Q510) onde são amplificados e aplicados ao transistores fet IRFZ44N (Q501, Q502, Q503 e 504). Uma corrente PWM é aplicada ao tranformador toroidal surgindo assim, uma corrente AC no secundário do transformador toroidal. A corrente AC é retificada na ponte retificadora formada pelos diodos D509 e D510 e filtrada pelos capacitores eletrolíticos C509A e c520A onde temos a tensão de alimentação da fonte A com +26V e -26V. Para a fonte B o circuito é identico a fonte A.

Neste modelo temos então, duas fontes de alimentação (A e B) sendo as duas fontes controladas pelo circuito integrado TL494.

Cada fonte é responsável por alimentar dois canais do módulo de potência.

O circuito integrado 2904D é um duplo amplificador operacional, sendo responsável pelo monitoramento da temperatura do módulo, ele amplifica o sinal vindo do termistor que está fixado junto ao dissipador do módulo. Esta informação é aplicada ao circuito PWM que controla a fonte no caso de aquecimento excessivo do módulo. Este mesmo circuito integrado tem a função de desativar o circuito PWM em caso de problemas com o circuito de potência do módulo.

O acionamento do módulo é realizado através do conector “remoto” do módulo, onde é alimentado com 12V o pino 12 (VCC) do C.I. TL494 através do resistor R516 (10R) e o diodo D501.

Defeito com o circuito integrado TL 494 ou com algum de seus componentes de polarização deixa o módulo inoperrante.

Problemas com os transistores pré-amplificador do sinal PWM e os transistores fet pode causar o não funcionamento de um dos canais do módulo de potência, bem como o desligamento total em caso de curto nos transistores de potência no canal de áudio.

Este tipo de fonte com circuito de controle PWM temos uma tensão de alimentação estável para os estágios amplificadores de áudio, garantindo baixíssima distorção e alta fidelidade, mesmo com a tensão da bateria variando devido ao alto consumo de corrente quando em uso com volume alto.

Instalação do módulo de potência

A instalação do módulo de potência deve ser realizado observando alguns cuidados para manter a qualidade do som e o seu perfeito funcionamento.

Dê preferência a locais ventilados. O dissipador esquenta bastante sob regime de alto volume.

Para conectar a entrada de sinal no módulo utilize cabos e conectores próprios para áudio, de preferência para cabos coaxiais com malha trançada densa. Isso evita a captação e entrada de ruídos proveniente do sistema de ignição do veículo.

Ligue a carcaça do módulo ao terra (carcaça do veículo). Utilize fios grossos ou malhas de grande espessura tipo as utilizadas para aterrar o motor do veículo a carroceria.

Puxe a alimentação do módulo diretamente da bateria. Para evitar quedas de tensão no cabo de alimentação utilize fios flexível de bitolas acima de 10mm. o mais curto possível.

O conector “Remote” do módulo deverá ser ligado a saída remote do Rádio/CD/DVD Player. Se o rádio não tiver uma saída remote, ligue o remote do módulo através de uma chave L/D na alimentação 12V no painel do veículo, neste caso você poderá ligar e desligar o módulo de potência quando não está em uso.

Para a saída dos alto-falantes utilize fio flexível (polarizado com capa dupla) com expessura mínima de 2.5mm. Cuidados devem ser tomados para que não ocorra curto circuito entre os fios dos alto-falantes e também com a caroceria do veículo.

Circuito de proteção

O módulo Pyramid PB800-GX possui dois fusíveis de proteção, ambos ligados em paralelo na entrada de alimentação.

Internamente existe um diodo (1N5406) que evita a polarização invertida da alimentação no módulo.

Em caso de ligar invertido a alimentação no módulo, o diodo conduz curto circuitando a entrada queimando os fusíveis. Antes da trocar os fusíveis de entrada verifique se o diodo não encontra-se em curto.

O módulo possui um circuito de proteção que atua em casos de sobre carga na saída ou níveis excessívos de áudio na sua entrada. A atuação da proteção poderá ser observada no painel frontal com o acinamento do LED protection.

Instalação dos alto-falantes

O módulo Pyramid PB800-GX possui 4 canais de áudio independentes, que pode ser ligados individualmente 4 alto-falantes de 8/4/2 Ohm de impedância.

O módulo Pyramid PB800-GX possui o ajuste de Treble (agudos) atuante para o canal 1 e 2 e ajuste de Bass (graves) atuante somente no canal 3 e 4. Leve em consideração esta informação no momento de projetar o seu som. Ao instalar os alto-falantes, subwoofer ou twiters observer sempre a polarização dos conectores.

Através das chaves frontais podemos chavear o módulo para trabalhar em mono canal e utilizar a saída em bridge, fazendo assim 2 canais stéreo com o dobro de potência. Veja a figura abaixo. Lembre-se que o Treble será atuante no canal 1/2 e o Bass será atuante no canal 3/4.

Também é possível chavear o canal 3/4 em mono para ligar um subwoofer em mono sob alta potência e bridge, e ainda manter no canal 1/2 dois alto-falantes em stéreo, ambos para canal esquerdo e direito. Se for instalar um subwoofer utilize o canal 3/4 em mono e sua saída em bridge, deste modo poderá ajustar o nível de Bass (graves) através do controle frontal. Veja a figura a seguir.

Também é possível chavear o canal 1/2 em mono e ligar sua saída em bridge para ligar um twiter sob alta potência e ainda manter dois alto-falantes em stéreo, ambos para canal esquerdo e direito. Se for instalar um twiter utilize o canal 1/2 em mono e sua saída em bridge, deste modo poderá ajustar o nível de Treble (agudos) através do controle frontal. Veja a figura a seguir.

Também é possível chavear o canal 1/2 em mono e utilizar sua saída em bridge para ligar um tweter em mono sob alta potência, e chavear o canal 3/4 em mono e também utilizar a sua saída em bridge para instalar um subwoofer. Se for instalar um twiter utilize o canal 1/2 em bridge, deste modo poderá ajustar o nível de Treble (agudos) através do controle frontal. Para instalar o subwoofer utilize o canal 3/4 em bridge, deste modo poderá ajustar o Bass (graves) no controle frontal.Veja a figura a seguir.

Em todas as saídas poderão se ligados arranjos de vários alto-falantes, twters e subwoofers, desde que sejam respeitados as impedâncias mínimas do módulo de potência utilizado. Geralmente é utilizado combinações de 8/4 ou até mesmo 2 Ohm na saída. Cuidado com arranjos de alto-falantes, tweters e subwoofers, cuja a impedância total fique próximo e ou abaixo de 2 Ohm. lembre-se, 0,5 Ohm (meio Ohm) é 25% a mais de carga na saída e consequentemente mais calor e mais corrente nos transistores de saída do módulo de som.

Controle de nível do sinal de entrada

O modelo PB800-GX posui dois controles de níveis que atuam no sinal de entrada do módulo de potência. Inicialmente colocamos os ajustes de nível na posição mínima e ajustamos o volume da fonte de sinal para no máximo meio volume (mínimo de distorção). Ajuste o controle de nível para a máxima potência de saída sem que ocorra distorções ocasionadas por saturação da entrada, se ocorrer distorções no som, você poderá baixar o nível da saída da fonte de sinal.

Os aparelhos mais modernos possuem saídas auxiliares para serem ligados aos módulos de potência. Utilize as saídas auxiliares para ligar ao módulo de potência. Não é recomendado utilizar as saídas de alto-falante da fonte de sinal para ligar na entrada do módulo de potência.

O módulo Pyramid PB800-GX não tem apresentado defeitos constantes, sendo uma boa opção para aplicações com cargas de 4 Ohm com volumes de intensidade moderada (média potência).

Sua potência nominal total é de 800 Watts PMPO sendo esta dividida em 4 canais de 200 Watts PMPO resultando em pouco mais de 50 Watts RMS por canal.

Alguns defeitos solucionados

Queima do circuito de entrada remote: O circuito remote é composto pelo resistor R 516 ( 10 R) e o diodo D501 (desconhecido) com a função de polarizar a entrada, este porém, está ligado em série com o resistor. Estes componentes são responsável pela alimentação do circuito integrado TL 494 (que liga o módulo) e o JRC 2409 . A queima destes componentes deixa o módulo inoperrante. Para o diodo podemos utilizar o diodo 1N4001 ou 1N4007. Bom trabalho.