Мощный усилитель для авто на микросхеме

Мощный усилитель для авто на микросхеме

Прежде, чем начну свою статью, хочу сказать, если у вас крепкие нервы, куча свободного времени, определенных навыков в электронике, любите слушать в машине очень громкую музыку, мощный бас и готовы потратить на такой проект немало денег, то эта статья именно для вас!

Идея о создании усилителя повышенной мощности была давно, но из-за отсутствия времени и финансов, проект откладывался. И вот лето. каникулы. Было решено воплотить идею в реальность и для этого было потрачено ровно 3 месяца, поскольку были большие проблемы с деталями но, не смотря на это, усилительный комплекс был с успехом собран и испытан.

Вышеуказанные микросхемы предназначены для питания фронтальной акустики.Данное решение самое экономичное, для создания усилителя такого рода, с денежными затратами можете ознакомится в конце статьи.
Самая трудная часть в любом усилителе такого рода это преобразователь напряжении, он предназначен для питания усилителя сабвуфера, пожалуй, с него и начнем.
Преобразователь напряжения

На создание у меня ушло ровно две недели.

Генератор импульсов преобразователя напряжения (отныне ПН) построен на традиционной микросхеме TL494. Это двухтактный ШИМ контроллер высокой точности, отечественный аналог 1114ЕУ3/4.
Микросхема в себе не содержит дополнительный усилитель на выходе. Дополнительный каскад построен на маломощных транзисторах, сигнал от них подается на затворы полевых ключей.

Схема известна под названием пуш-пулл или двухтактный преобразователь. Схема не новая, но пришлось изменить некоторые номиналы схемы под свои нужды. На каждом плече стоят два мощных полевика серии IRF3205. Через теплопроводимые прокладки они укреплены на теплоотводы, которые были сняты из компьютерных БП

В выпрямительной части использованы диоды КД213А, они как раз для таких целей, поскольку могут работать на частотах 70-100 кГц, а максимальный ток доходит до 10 ампер, в данной схеме диоды в дополнительных теплоотводах не нуждаются, перегрева не замечал.

Реле по питанию использовал 2 штуки по 20 ампер каждая, но желательно поставить реле на 50-60 ампер, поскольку преобразователь тянет немалый ток.В ПН реализована система ремоут контроль (REM), т.е. для включения сабвуфера не нужны мощные переключатели. Подавая плюс на ремоут контроль, мгновенно срабатывают реле, и подается питание преобразователя.

Особо мучился с намоткой трансформатора, поскольку трансформатор был собственной задумки. К сожалению ферритовых колец, я не смог найти, поэтому пришлось идти на альтернативное решение.
На халяву достались несколько компьютерных блоков питания, из них были выпаяны большие трансформаторы.

Половинки феррита приклеены друг к другу намертво, поэтому их нужно греть зажигалкой в течении 30 секунд, затем осторожно вынимать из каркаса. В итоге, с трансформаторов были отмотаны штатные обмотки, а выводы зачищены.

Далее боковая стенка каждого каркаса была отрезана.

В конце каркасы прикреплены друг к другу. В итоге получился один удлиненный каркас, на который можно свободно мотать нужные нам обмотки

Путем опытов было найдено нужное количество витков в первичной обмотке. В итоге первичная обмотка содержит 10 витков (2х5вит) с отводом от середины.

Намотка делалась сразу 5-ю жилами провода 0,8 мм. Сначала по всей длине каркаса мотаются 5 витков, затем обмотку изолируем и поверх мотаем еще 5 витков идентично первой. Обмотки мотаем В ОДИНАКОВОМ НАПРАВЛЕНИИ, например по часовой стрелке.

Включая схему трансформатор не должен издавать «жужжания», транзисторы не должны перегреваться, если преобразователь работает в холостую. На вторичную обмотку подключаем лампу накаливания 12 вольт пару ватт, которая должна загораться почти полным накалом, при этом транзисторы должны быть холодными и только через несколько минут работы можно почувствовать незначительное тепловыделение. Если все нормально, то снимаем пробную обмотку и мотаем на ее место нормальную, которая мотается по тому же принципу, что и первичная.

На сей раз обмотка намотана двумя жилами провода 0,8-1мм и содержит 30 витков ( 2х15вит). Мотаются две идентичные обмотки, каждая по 15 витков и растянута по длине всего каркаса. После намотки первой половины, изолируем обмотку, поверх мотаем вторую. Обмоткифазируются по тому же принципу, что и первичная.

После намотки вторичной обмотки, провода на концах скручиваются и залуживаются. В конечном этапе укрепляются половинки сердечника. На этом трансформатор готов!

ВАЖНО! В преобразователях такого рода (пуш-пулл) между половинками сердечника не должно быть зазора! Даже малейший зазор в доли миллиметра повлечет за собой резкое повышению тока покоя и перегрев полевых транзисторов! Именно из-за неуклюжести я спалил несколько полевых транзисторов. Следите за тем, чтобы половинки феррита как можно сильнее прижимались друг к другу.Такой трансформатор способен обеспечивать нужное напряжение и ток, для питания сабвуферного усилителя.
Запаиваем трансформатор на плату и приступаем к намотке дросселей.

Дросселя
В схеме использовано 3 дросселя. Они предназначены для фильтрации ВЧ шумов и помех, которые могут образоваться на линиях питания.Главный дроссель использован на плюсовой линиипитании преобразователя. Он намотан 4-я жилами провода 0,8 мм. Кольцо использовал те, что в компьютерных блоках питания. Количество витков дросселя 13.

Остальные два дросселя стоят после диодного выпрямителя в ПН, тоже намотаны на кольцах из компьютерных БП и содержат 8 витков 3-я жилами провода 0,8мм.

Честно говоря, не ожидал что получится такой качественный ПН, ток покоя схемы не превышает 200 мА, для такого монстра это нормально, на выходе напряжение +/-63 вольта, уклон незначительный, всего в пол вольта.Максимальная мощность преобразователя позволило бы питать два таких усилителя, но тут он работает с большим запасом.

Усилители на TDA2005, для маломощных головок

Сборка этого блока отняло всего 2 часа. За это время были собраны два идентичных усилителя мощности. Усилители были выбраны как самый дешевый вариант для маломощных АС, их можно использовать для питания АС расположенных на передней доске автомобиля. Каждая микросхема развивает 20-24 ватт мощности и обладает весьма недурным качеством звучания.

Каждая микросхема подключена по мостовой схеме, при стереофоническом подключении одна микросхема способна отдавать до 12 ватт на нагрузку 4 Ом

Микросхемы через изоляционную прокладку установлены на теплоотвод. Громкость настраивается заранее, при помощи регулятора.Сначала планировалась другая плата, по этой и были собраны усилители, затем была придумана общая плата, которая введена в архив проекта.

TDA 7384 для, фронтальной АС

Такие микросхемы используют в автомагнитолах, если лень купить, то можно достать из нерабочих магнитол.

Микросхемы имеют разные независимые друг от друга фильтры, если использовать общий фильтр, то возможны шумы и возбуждения.
Оба усилителя начинают работать при подаче +12вольт от аккумулятора на вывод REM. Усилители были собраны на одной плате, но позже пришлось переставлять блоки, поэтому каждый усилитель был реализован на отдельной плате.

Усилитель сабвуфера

Знаменитая схема Ланзара, полное описание, сборка, схема и настройка описана здесь, поэтому нет нужды рассказывать про этот усилитель. Усилитель полностью собран на транзисторах, обладает очень хорошим качеством звучания и повышенной выходной мощностью. В схеме я сделал некоторые замены и ниже представлена та схема, по которой я собирал, оригинал схемы в той же ветке форума.

Поскольку мне не удалось найти некоторые номиналы схемы, то пришлось делать некоторые замены, в частности эмиттерные резисторы были заменены на 0,39 Ом 5 ватт. Транзистор BD139 заменен на отечественный аналог KT815Г, кроме того заменены маломощные транзисторы дифференциальных каскадов и предвыходных каскадов схемы.

На входе можно убрать электролитические конденсаторы, если входной заменить на 2,2 мкф и более.

Первый запуск усилителя желательно делать с одной парой выходных транзисторов с закороченным на землю входом, чтобы при поломках не спалить транзисторы конечного каскада, они самое дорогое в этом усилителе.

Особое внимание обратите на монтаж схемы, следите за цоколевками транзисторов и правильностью подключения стабилитронов, последние при неправильном подключении работают как диод.Регулятор тока покоя я поставил обычный, никому не советую повторить мою ошибку, лучше поставить многооборотный, им можно точно настроить ток покоя схемы, также удобен для настройки.

Выходной каскад усилителя работает в режиме АВ, это по сути полностьюсимметричная схема, уровень нелинейных искажений сведен к минимуму. Благодаря своим высоким показателям, данный усилитель относится к усилителям категорииHi-Fi, получить 300 ватт на этом усилителе не проблема. Также есть возможность подключать на выходе нагрузку 2 Ом, т.е. можно питать целых два сабвуферные головки, подключая их параллельно.В этом случае нельзя поднимать напряжение усилителя выше 45-50 вольт.

Поднять мощность усилителя, можно добавлением еще одной или двух пар выходных транзисторов, но не забывайте о повышении питания, поскольку выходная мощность усилителя напрямую зависит от питания.

Защита АС

Защита имеет относительно простую схему, содержит 3 активных компонента (транзисторы), реле на 10-20 ампер, остальное мелочи. При включении УМ реле замыкается с небольшой задержкой. Питание на защиту подается от одного плеча преобразователя, через ограничительный резистор 1 килоом, резистор подобрать с мощностью 1-2 ватт.

Блок стабилизации

Двухполярный стабилизатор напряжения, обеспечивает нужное напряжение для питания блока фильтров и индикатора аудио сигнала. Стабилитроны стабилизируют напряжение до 15 вольт.

Этот блок собран на отдельной плате, стабилитроны желательно использовать с мощностью 0,5 ватт

Индикатор уровня звукового сигнала

Особо углубляться в работу схемы не стану, посколькусхема такого индикатора описана в одной из моих

Блок сумматора и ФНЧ

Сборка

После тщательной проверки всех блоков, можно приступить к монтажу.

Корпус от DVD проигрывателя, другого удобного, к сожалению не нашел. На переднюю панель, где раньше располагался дисплей, прикрепил светодиоды индикатора. Все платы прикреплены ко дну усилителя через изолирующие шайбы, которые в свою очередь были сняты с отечественной аппаратуры

Все микросхемы и транзисторы прикручены к теплоотводам через изоляционные прокладки. Желательно использование термопасты, к сожалению, она у нас не продается, но и без нее все не так уж и страшно.
Входныеразъемы усилителей были выпаяны из DVD, в качестве клемм выходов был использованразъем от автомагнитолы.

В моей конструкции использован всего один кулер, он предназначен для охлаждения теплоотводов силовых ключей ПН и TDA7384, сабвуферный усилитель в принудительном охлаждении не нуждается, поскольку для него я подобрал громадный теплоотвод, который практически не греется.
Провода питания каждого усилителей присоединены к общим клеммам питания.REM контроль позволяет в нужный момент отключить любой из усилителей (например, пару TDA 2005) Питание каждого усилителя осуществляется через реле, которые активируются при подаче плюса на вывод REM.

Каждый из усилителей имеет отдельную систему ремоут контроля, которые выведены на контактную платформу с боковой стороны корпуса.

Ящик сабвуфера

Поскольку в магазинах продавали только ламинированные ДСП, а МДФ у нас вообще не встречается, то пришлось выбирать из того, что было. К счастью с материалом повезло. ДСП еще со времен СССР отлично сохранилось на чердаке, толщина 22 мм.

Далее в магазине были приобретены саморезы с длиной 50мм (50 шт.) и белый силиконовый герметик (если есть, купите прозрачный). Ящик был рассчитан с помощью программыWinISD. Объем порядка 83 литра.

Я не могу передать это словами и даже роликом, поскольку это нужно чувствовать, а не слушать. Чувствуется весьобъем ящика, размах головки, мощь и качество Ланзара и все это воплощается в давление на груди. Это словами не описать и только потом начинаешь понимать, что все кругом рушится и разваливается, стакан двигается по столу сам по себе, стекла начинают «вздуваться» от давления. Одним словом в доме все было под «дозой» вибрации.

Далее ящик был покрыт ковролином. Ковролин 120х200мм, хватило для всего ящика.

Специальный клей для ковролина у нас продавался, но банка аэрозоли стоит 25$, поэтому пришлось использовать клей ПВА. Для начала наждачкой обработал ящик, этот процесс отнял у меня 4 часа. На уже надрезанный ковролин наносим клей ПВА. После этого ящик нужно «прокатить» по заранее надрезанному ковролину. Завернули ящик, теперь для того, чтобы клей нормально высох, набиваем по краям мелкие гвозди, затем после высыхания их можно снять или оставить.

После вырезаем отверстияголовкиифазоинвертора.Головка прикрепляется к ящику десяти саморезами, это обеспечивает плотный контакт, никаких добавочных прокладок не нужно.

Выходные контакты ящика, сделаны из разъема для сетевого кабеля компьютерного БП, процесс изготовления понятен из фотографий.

Это альтернативное решение, опять же вызвано дефицитом заводскихразъемов.

Получилось неплохо. Для него было вырезано отдельное отверстие.
С внутренней стороны, после запайки провода, отверстиеразъема было загерметизирована силиконовым герметиком, во избежание свистов и нежелательных шумов.

Итоговые затраты на конструкцию

Итоги

Вот собственно и все. Результатами доволен, очень доволен! Купить подобный усилитель не возможно, аналогичные по мощностью усилители стоят от 400$! Хотя китайские производители предлагают за значительно малые деньги, но качество и надежность. В общем, усилитель получился на трижды ура! Все работает отлично, осталось только купить машину и насладится рукотворным усилком, а усилитель пока будет работать дома, от мощного блока питания на 12 вольт.

Источник

Всем привет.
Современный рынок caraudio все больше и больше наполняется разнообразными усилителями D-класса. Их преимущества конечно огромны, но многие относятся к таким усилителями с опаской, особенно, когда дело касается озвучивания самого важного диапазона частот — СЧ и ВЧ. В этот раз я хочу рассказать о самостоятельной постройке усилителя класса B, от проектирования до сборки корпуса.

В одной из групп ВК, однажды проводился тест по отслушке самодельных усилителей. Один и тот же трек был пропущен через разные экземпляры и записан в файлы, прослушав которые, можно было сравнить из между собой. Первое место (вы не поверите) заняла микросхема TDA2050, она действительно звучит хорошо, это отмечали многие. Второе почетное место досталось усилителю Дорофеева (журнал Радио, 1992г), именно по-этому за основу я взял эту схему, но чуть доработав её.

Сначала с помощью симулятора электронных схем, всячески крутил схему, пробовал различные варианты, пытаясь добиться стабильности работы и уменьшения искажений сигнала, также добавил предусилитель, защиту от короткого замыкания и перегрузки. Далее развел компактную печатную плату, и собрал первый тестовый образец усилителя.

В железе схема заработала безупречно, небольшая наладка с помощью осциллографа помогла улучшить характеристики, тест на короткое замыкание выхода усилитель также прошёл на ура. Особенностью класса B является то, что в усилителе нет тока покоя, а это значит что в режиме ожидания и на малых громкостях его можно слушать вообще без применения радиаторов.

Применено токовое управление выходными транзисторами и в совокупности с быстродействующим операционным усилителем позволило добиться хороших характеристик, не смотря на свою простоту.

Ну хватит уже теории, переходим к практике:

Приклеиваем на лист бумаги А4 отрезок подложки от самоклеящейся плёнки и вставляем в принтер. В программе Sprint Layot распечатываем рисунок печатной платы, зеркалить не нужно!

Далее накладываем рисунок на текстолит, разглаживаем горячим утюгом,

Поврежденные участки легко восстановить обычным перманентным маркером.

Далее нам нужно вытравить незащищённые участки меди, для этого подходит раствор хлорного железа, но его сложно найти и при попадании на какую-либо поверхность оставляет коричневые следы. Можно применить более дешёвый и доступный раствор: 100мл 3% раствор перекиси водорода, 30г лимонной кислоты, 10г соли, для ускорения процесса раствор нужно подогреть.

Достаем плату и отмываем от остатков тонера ацетоном,

Первым делом припаиваем мелкие детали — резисторы и конденсаторы, затем остальные элементы.

Трансформатор рассчитываем в программе Exellent IT. Для моего кольца понадобилось 5+5 витков первички и 15+15 15+15 витков вторичной обмотки. При таких данных напряжение на выходе при 12в питании будет 12/5*15=36в, при 14.4в будет 14.4/5*15= 43в соответственно. Толщину и количество жил обмоточого провода берём из расчёта 5-8 А/мм². Первичку я мотал 4 жилами, вторички 1 жилой.
Трансформатор мотается очень просто, главное соблюдать симметрию и фазировку обмоток.
Сначала я мотал 5 витков первички, затем рядом в том же направлении ещё 5 витков. Далее слой изоляции, потом брал 4 жилы и мотал 15 витков располагая витки равномерно по всей длине кольца, вызвонил концы вторички и сфазировал их так, чтобы получить двухполярное напряжение.

Преобразователь напряжения построен на микросхеме SG3525, ключи IRF3205, на этой простой связке можно получить до 300-400 ватт мощности с одной парой ключей и до 800 ватт с 2 парами полевиков.

Из Китая заказал силовые транзисторы, потому что сейчас в России огромный шанс нарваться на подделку.

По 3 уголка с каждой стороны и нижняя крышка образуют толстую 8-ми миллиметровую площадку для хорошего отвода тепла от силовых транзисторов.

Никаких фильтров и прочих бассбустов, звуковой тракт настолько короткий, что усилитель не вносит отсебятины в поступающий сигнал. Настаёт эра процессоров и цифровой обработки звука, тем более цены на процессорные ГУ начинаются от 4500р.

Далее подключил толстыми проводами к аккумулятору, замерил искажения на 4 ваттном резисторе

Защита от постоянки реализована на оптопаре, которая отключает преобразователь напряжения.

Теперь самое интересное — звук. Хоть и говорят, что каждый кулик хвалит свое болото, но постараюсь описать как есть. В машине у меня к сожалению не к чему подключать усилитель, поэтому прослушивание проводил в теплом помещении на трехполосных АС с пассивными фильтрами. Сразу хочется отметить басовый потенциал усилителя, низкие частоты для него совершенно не проблема. По моим замерам коэффициент демпфирования усилителя вышел более 500, это очень много. Что еще сказать, звук показался кристально чистым, и не навязчивым (я не аудиофил).

Вы, наверное, подумаете, что у меня нет денег на хорошие компоненты, деньги есть, но мне нравиться заниматься этим, нужно постоянно занимать чем то руки и мозг, иначе депрессия начинается, аххах.
Добавил небольшой фрагмент работы тестовой платы:

Устал отправлять каждому схемы, вот тут можно скачать все:
Печатка+схемы.

Метки: самодельный усилитель, простой усилитель, усилитель дорофеева.

Комментарии 117

Круто! Подскажи, что за катушки индуктивности стоят слева и справа от трансформатора?

Спасибо. да обычные дроссели. их можно и не ставить. они не дают помехам от преобразователи проникать в борт сеть и наоборот.

Ну есть же еще люди, умеющие сами и травить и паять и настраивать и железки сверлить!

четкий, у меня б терпения не хватило на такую адскую работу, у меня даж не хватает дописать этот комен…
…а ладно…

отличная работа. А что за процессорное ГУ за 4500?

Сасибо. Kenwood kmm-bt203, вот тут обзорчик делал:
www.drive2.ru/l/480826881260651105/

Отличная работа! Да и простота в повторении. Но вот немного критики: Такую конструкцию не нагрузишь в 2 ом, транзисторы TIP35 36 мощные, но довольно низкочастотные, верха нормально не отыграют (но это уже с чем сравнивать, да и слух у каждого разный). Если делать ради того, что бы делать, то вариант вполне приличный и дешевый, хотя на те же 2т.р. можно купить уже готовый 2х канальник на вторичке и не заморачиваться с корпусом (а это не мало затрат труда и времени). Лично сам считаю, что если и делать что то в авто, то нужно сразу делать хорошее по качеству (что бы повыше, чем обычно) и по мощности с запасом. Кстати по поводу нагрева — с хорошим питанием усилитель АБ меньше греется, на низкой громкости так вообще холодный. Вроде у тебя как то была публикация моноблока D класса, это было очень классно и здорово, а к широкополосному усилителю требования все же немного другие, на килогерце что ТДА, что на рассыпухе будут выдавать похожие циферки, а в итоге детальность и напор в нижнем регистре будут иметь разную… и по аудиофайлам сравнивать звук усилителя — полный бред (это мое мнение) т.к. этот звук из аудиофайла обрабатывается сначала твоей аудиокартой, потом еще и твоим усилителем, не говоря уже об акустике… Слушал разные усилители непосредственно в авто и детальность с яркостью была далеко не у всех, хотя бренды известные и не дешевые.

Источник