Кит-набор для сборки усилителя мощности звуковой частоты DA H120 (Модернизированный усилитель Дорофеева с импульсным блоком питания). Импульсный блок питания унч Главное — падение напряжения

Импульсный блок питания для УНЧ сконструирован для обеспечения напряжением питания двух канальный УМЗЧ. БП рассчитан на работу усилителя с выходной мощностью 200 Вт на каждый канал. Данное устройство состоит из двух печатных плат. На одной плате реализован фильтр сетевого напряжения, электромагнитное реле, трансформатор, диодный мост с фильтрующим конденсатором 1000 мкФ х 25v в его цепи. На другой плате собран модуль управления, трансформатор выпрямителя, а также в цепи фильтра конденсаторы и дроссели.

Биполярные транзисторы КТ626, а также мощные 2SK1120 MOSFET либо КП707В2 должны быть установлены на радиаторах с достаточной площадью рассеивания тепла. Наиболее эффективными радиаторами охлаждения являются теплоотводы из толстого алюминия, прошедшие фрезерную обработку. Их эффективность заключается в том, что помимо охлаждения электронных компонентов, они еще являются боковыми элементами корпуса усилителя. Модуль управления мощными выходными ключами смонтирован на небольшой самостоятельной плате, которая в свою очередь вмонтирована в модуль выпрямителя.

Модернизация ИБП

Чтобы обеспечить более корректную и надежную работу конструкции, импульсный блок питания для УНЧ был несколько модернизирован. В частности во вторичных обмотках трансформатора были установлены шунты в виде подавляющей помехи RC-цепи. Также была увеличена емкость фильтрующих конденсаторов до 10000 мкФ х 50v и зашунтированны конденсаторами 3,3 мкф 63v. Которые имеют очень малые потери и высокое сопротивление изоляции. Защита на входе не была задействована, но в случае необходимости ее можно применить в качестве защиты от пикового тока. Для этого нужно подать сигнал на вход из цепи шунта либо от трансформатора по току.

Предупреждение

Особое внимание! Все силовые тракты данного блока питания, за исключением вторичных цепей, находятся по высоким потенциалом сетевого напряжения, представляющего опасность для жизни! В процессе налаживания конструкции необходимо соблюдать максимально возможную осторожность. Желательно при настроечных работах, устройство подключить к сети через разделительный трансформатор.

Перед тем как впервые запустить импульсный блок питания, предохранитель на 2А в цепи напряжения 320v устанавливать пока не нужно. Вначале нужно произвести отладку схемы управления, а уже потом на место предохранителя 2А устанавливается лампа накаливания 220v мощностью 60 Вт. Но наиболее эффективный способ, при котором гарантируется целостность транзисторов — это включить устройство через понижающий напряжение трансформатор. Только когда полностью будет выполнены наладочные работы, тогда предохранитель ставится на место. Теперь импульсный блок питания можно испытать с нагрузкой.

На снимке: модуль инвертора, выпрямителя и цепи фильтров

На снимке: модуль фильтра сетевого напряжения и выпрямителя

На снимке: компоновка силовых ключей и диодов

Трансформатор

Трансформатор Т1 намотан на трех кольцах диаметром 45 мм из феррита 2000НМ1. Первичная обмотка содержит 2×46 витков изолированного провода 0,75 мм2 (мотается сразу двумя проводами). Вторичная обмотка намотана косой из 16 проводов диаметром 0,8 мм. Она содержит шесть витков, после намотки она делится на две группы, начала одной группы соединяются с конном другой. Дроссели DB3 и DR2 намотаны на ферритовом стержне 8 мм и выполнены проводом D=1,2 мм.

В этом разделе предложены некоторые варианты реализации ПП блоков питания для усилителей. Схему БП с разделением батареи конденсаторов резисторами сопротивлением в пределах 0.15-0.47 Ом было предложено Л.Зуевым:

Разводка платы БП УНЧ Владимиром Лепехиным в формате lay

Для УНЧ Натали были разведены платы под электролитические конденсаторы диаметр посадки d=30, 35 и 40 мм с выводами snap-in

Схема со стабилизированным питанием для УН-а и операционного усилителя на м/с M5230L

Для проекта усилитель ASR на MOSFET с токовой ОООС от Maxim_A (Андрей Константинович), В.Лепехин развел платы под маломощный БП для УН-а усилителя и мощный БП для выходного каскада.

плата БП маломощный top

плата БП маломощный bottom

плата БП УНЧ top

плата БП УНЧ bottom

Для в реализации двойное моно будут использованы БП на таких ПП:

БП УНЧ V2012ЭА

Этот БП используется для питания ВК (выходного каскада). На плате можно устанавливать электролиты с креплением Snap-in диаметром до 30 мм, предусмотрена посадка под диоды в корпусах ТО220-3 и ТО220-2, что расширяет номенклатуру применяемых диодов. Габариты ПП 66 х 88 мм.

Для питания УН-а при раздельном питании, будет использована такая плата БП:

БП УНЧ V2012ЭА

Габариты ПП 66 х 52 мм. Посадка диодов универсальная можно поставить выводные и в корпусе ТО220-2, посадка электролитов диаметром до 25 мм.

Набор для самостоятельной сборки усилителя НЧ. Набор выслали наложенным платежом. Пришло всё в аккуратно упакованной пластиковой коробке. Печатные платы качественно сделанные. Набор с подробным описанием.

РАДИОКОНСТРУКТОР “ DJ 200” (Ди-джей 200)

Назначение и применение

Модуль звукового усилителя мощности может быть использован для самых разных целей. Большая мощность нужна, например, в первую очередь для проведения праздничных мероприятий и дискотек. Достаточно мощные дискотечные колонки так же легко могут быть изготовлены в любительских условиях с использованием динамиков достаточной мощности или набора некоторого количества одинаковых динамиков меньшей мощности. Высокое выходное напряжение (до 35 Вольт) позволяет использовать усилитель без трансформатора в 30-ти вольтовых локальных радиотрансляционных сетях, например для школьного радиоузла. В домашних условиях Вы можете использовать модуль для усиления сигнала суббасового канала в ставших в последнее время популярными звуковых системах с одним низкочастотным каналом. Для создания стерео усилителя необходимо использовать два модуля усилителя. Кроме того, имея два таких модуля, Вы можете включить их по мостовой схеме и получить на нагрузке 8 Ом мощность 400 Ватт. Мощности модуля достаточно для «раскачки» практически любого по мощности современного динамика. Наращивая количество одинаковых модулей можно создавать многоканальные и многополосные звуковые системы практически любой мощности. Высокая мощность усилителя позволяет использовать его в профессиональных целях, что позволяет быстро окупить затраченные на него деньги.

Для создания законченного усилителя Вы можете дополнить модуль усилителя различными дополнительными устройствами, такими как индикатор перегрузки, индикатор выходной мощности, задержка подключения нагрузки, защита от перегрузки, короткого замыкания на выходе, защита от постоянного напряжения на выходе и др. Схемы этих устройств Вы можете найти во многих популярных изданиях.

В качестве источника сигнала усилителя предполагается использовать стандартный микшерный пульт, который обычно используют музыканты и ди-джеи, и который имеет стандартное выходное напряжение 775 мВ.

Технические характеристики

1. Напряжение питания -+(24-60)В, -(24-60)В,
2. Потребляемый ток - 3,5А,
3. Входное напряжение - 0,775В (ОдБ), (0,1 - 1В)
4. Выходная синусоидальная мощность на нагрузке 40ма - 200Вт,
5. Выходная синусоидальная мощность на нагрузке 80м - 125Вт, (400Вт в мост),
6. Диапазон частот - 20-20 000 Гц,
7. Нелинейные искажения - не более 0,05%.

Схема

Принципиальная схема усилителя содержит 4 основных каскада усиления: входной неинвертирующий дифференциальный усилитель DA1, промежуточный усилитель тока на транзисторах VT1 и VT2, предоконечный усилитель напряжения на транзисторах VT3 и VT4, и выходной эмиттерный повторитель на транзисторах VT5-VT8. Инвертирующими являются только каскады 2 и 3, поэтому в целом усилитель неинвертирующий, что является обязательным условием профессионального усилителя, обеспечивающим синфазную, работу разнотипных усилителей в одном комплексе. Схема полностью симметрична, что обеспечивает простоту, высокую надежность и малый уровень искажений. Малый уровень искажений обеспечивают две петли обратной связи, местная и общая.

Входной конденсатор С1 предотвращает попадание на вход усилителя любого постоянного смещения. При этом резистор R3 обеспечивает привязку входа 3 микросхемы DA1, а следовательно, и всего усилителя, к нулю питающего напряжения. Элементы R1 и С2 образуют фильтр предотвращающий попадание на вход усилителя случайных высокочастотных (ультразвуковых) колебаний и очень коротких коммутационных выбросов. На инвертирующий вывод 2 микросхемы DA1 через резистор R2 заводится сигнал общей обратной связи. Обратная связь снижает нелинейные искажения, стабилизирует рабочую точку усилителя и задает общий коэффициент усиления. Он определяется по формуле (R2+R4)/R4=(47+l)/l=48. Таким образом 0,775 В х 48=37,2 В. Изменяя резистор R2 можно изменять чувствительность усилителя. Но повышение усиления приводит к пропорциональному увеличению искажений и наоборот если добавить дополнительный входной усилитель и вдвое или вчетверо снизить усиление, то можно получить более высокое качество звука. Конденсаторы С4 и С5, образующие неполярный электролитический конденсатор, служат для того, чтобы обеспечить стопроцентную обратную связь по постоянному току. Т.е. если для переменного тока на вывод 2 подается только 1/48 часть выходного напряжения, то для постоянного напряжения, благодаря тому, что конденсаторы «выводят из игры» R4, через резистор R2 подаются все 100% выходного напряжения. Эго обеспечивает очень высокую стабильность усилителя по постоянному току, иными словами практически полное отсутствие на выходе постоянного напряжения.

Использование на входе операционного усилителя очень упростило схему усилителя, но потребовало обеспечить для него стабильное питание +/- 15В. Эту задачу решают элементы VD1,VD2, R9,R10, СЗ,С6.

Дальнейшее усиление по напряжению осуществляет каскад на транзисторах VT1-VT4. Начальный ток первых двух транзисторов обеспечивают резисторы R7 и R8. Создаваемый ими ток образует на диодах VD3, VD4 необходимое напряжение, прилагаемое к базам транзисторов. Диоды служат для температурной стабилизации предоконечного каскада. Ток коллектора первых двух транзисторов является током баз предоконечных транзисторов. Их ток коллекторов в свою очередь дополнительно стабилизируется резисторами R19 и R20. Ток покоя предоконечных транзисторов равен примерно 1-5 мА. Его можно проконтролировать измерением падения напряжения на резисторах R19 и R20 и делением его на 10. При необходимости ток можно изменять подбором резисторов R5 или R6. Коэффициент усиления этих двух каскадов определяется обратной связью, которая обеспечивается парами резисторов R17,R13 и R18,R14.

Для обеспечения достаточной мощности оконечный каскад выполнен на двух парах комплементарных транзисторов VT5- VT8. Транзисторы работают без тока покоя. Это значительно упрощает схему, исключает необходимость их термостабилизации, облегчает их тепловой режим, повышает экономичность усилителя. Частичное смещение на базах транзисторов создается напряжением, создаваемым на диоде VD5 протекающим через него током покоя предоконечного каскада. Но этого напряжения недостаточно для открывания транзисторов. Искажения типа ступенька предотвращаются благодаря высокому быстродействию операционного усилителя DA1. Низкоомные резисторы в эмиттерах оконечных транзисторов выравнивают их токи для обеспечения их равномерной загрузки. Диоды VD6 и VD7 защищают выходные транзисторы от обратного напряжения, выбросы которого могут возникнуть вследствие индуктивного характера нагрузки. Элементы LI, R27 и С12 обеспечивают устойчивость усилителя в области высоких частот. Причем катушка призвана нейтрализовать емкость соединительных проводов между усилителем и колонкой. Если усилитель расположен в колонке и соединен с динамиком разрозненными проводами, то надобность в ней отпадает. И наоборот, если усилитель работает, например, без согласующего трансформатора на радиотрансляционную линию, эта катушка должна иметь вчетверо большее количество витков и устанавливается отдельно от платы.

Для включения усилителя по мостовой схеме служит точка «2». В эту точку на усилитель второго, противофазного, плеча подается через резистор равный R2 (47кОм) сигнал с выхода первого плеча. Элементы С1Д1 и С2 у усилителя второго плеча можно не устанавливать.

При большом сигнале и возникновении ограничения происходит разрыв цепи обратной связи и в точке «1» появляются импульсы амплитудой 15В. Эти импульсы можно использовать для работы пикового индикатора, подав их через 10-12-тивольтовый стабилитрон на его ключ.

Точки «3» и «4» можно использовать для подключения схемы защиты от короткого замыкания на выходе.

Указания по сборке

Перед пайкой выводы всех элементов необходимо зачистить и отформовать. Формовку выполните согласно расстоянию между отверстиями на плате для данного элемента «плечиками» или «зигом». Крупные элементы рекомендуется установить над платой или вертикально для лучшего их охлаждения. Электролитические конденсаторы лучше поставить на колечки, отрезанные от подходящей по диаметру толстостенной поливинилхлоридной трубки. При монтаже особо пристальное внимание уделите правильной полярности всех диодов. У некоторых маркируется плюс, у некоторых - минус. Ошибка в полярности у любого из 7-ми диодов приведет при первом включении к выходу из строя дорогостоящих оконечных транзисторов. Диоды VD3 и VD5 устанавливают над платой на высоте 5-10 мм и приклеивают каплей клея к радиаторам предоконечных транзисторов, и после высыхания клея припаивают. Предоконечные транзисторы также вначале крепят к плате и радиаторам, а потом уже припаивают. Перед установкой на плату их выводы загибают с радиусом на корпусе резистора MJTT-2. Контактная площадка транзистора должна быть смазана теплопроводящей пастой или в крайнем случае любой смазкой, чтобы в зазоре не оставался воздух. Гайки должны быть со стороны транзистора.

Номиналы некоторых элементов могут отличаться от указанных в схеме на 20%. Для комплектования могут использоваться другие типы полупроводниковых приборов имеющие аналогичные характеристики.

В корпусе усилителя плату необходимо расположить так, чтобы был свободный доступ воздуха для охлаждения или, чтобы она была в потоке охлаждающего воздуха при охлаждении вентилятором. Монтажные провода должны быть по возможности меньшей длины. Все общие провода обязательно должны соединяться в одну точку в одном месте в точке соединения электролитических конденсаторов фильтра питания. Недопустимо использовать в качестве общего провода корпус. Корпус должен быть соединен с общим проводом только в одной точке! Провода от коллекторов выходных транзисторов также должны подключаться к лепесткам конденсаторов фильтра питания.

Проверка и настройка

После сборки модуля необходимо тщательно смыть с платы остатки канифоли. Эго улучшает внешний вид платы и позволяет проконтролировать качество пайки. Канифоль лучше смывать ватным тампоном, смоченным в ацетоне или растворителе 646. С помощью лупы убедитесь в отсутствии замыканий между соседними близкорасположенными контактными площадками. Проверьте правильность расположения всех элементов и правильность полярности всех диодов и электролитических конденсаторов.

При первом включении между усилителем и блоком питания обязательно необходимо включить два резистора на 50-100 Ом мощностью 1-2 Вт. Это предотвратит выход из строя оконечных транзисторов в результате ошибки в монтаже. Нагревание этих резисторов после включения говорит именно о такой ошибке. Первое включение и проверку работы без нагрузки можно проводить без выходных транзисторов, они работают только при наличии нагрузки.

В первую очередь проверьте авометром отсутствие постоянного напряжения на выходе, а затем все остальные, указанные на схеме постоянные напряжения. Падение напряжения на резисторах R19 и R20 можно подкорректировать подбором резисторов R5 или R6. Увеличение сопротивления резистора приведет к увеличению указанного напряжения.

При наличии генератора и осциллографа на вход подают синусоидальный сигнал частотой 1 кГц и проверяют по экрану осциллографа качество синусоиды и симметричность ограничения синусоиды при большом сигнале. Далее можно убрать защитные резисторы и подключить нагрузочный резистор ПЭВ-25-3,9 Ом помещенный в стакан с водой и также проверить качество синусоиды и симметричность ограничения теперь уже с нагрузкой.

При отсутствии осциллографа, после проверки режимов по постоянному току можно сразу убирать защитные резисторы и проводить испытание с реальным сигналом на реальной нагрузке на слух. Нагрев резистора R27 говорит о высокочастотном возбуждении. Его можно снять установкой конденсатора 10пФ между точками 1 и 2.

Радиаторы

Радиаторы для охлаждения выходных транзисторов в комплект радиоконструктора не входят. Это связано с тем, что модуль может использоваться для самых различных целей. Например, при использовании в активной акустической колонке радиатор должен иметь вид плоской пластины с рёбрами, установленной на задней стороне колонки, а при использовании в усилителе это могут быть радиаторы, устанавливаемые внутри усилителя и обдуваемые вентилятором или радиаторы установленные на задней стенке или на боковых стенках усилителя. При использовании усилителя только с нагрузкой 8 Ом достаточно только одной пары оконечных транзисторов, и соответственно радиаторы могут быть меньше. И, напротив, при мостовом включении, на один радиатор могут устанавливаться по 4 выходных транзистора. Кроме того, отсутствие в комплекте радиаторов делает конструктор более доступным по цене.

Блок питания

Усилитель рассчитан на работу с самым простым двуполярным источником питания с типовой схемой, состоящий из трансформатора с обмоткой со средней точкой, четырех диодов и двух конденсаторов емкостью не менее 10 000 мкф каждый. Выходное напряжение холостого хода 2x56 В получается после выпрямления при напряжении вторичной обмотки трансформатора равном 2x42 В. Учитывая, что реально звуковой усилитель не выдает непрерывно полную мощность, мощность силового трансформатора может быть всего 160-180 Вт. Возможно использовать два одинаковых трансформатора на 42 В.

Диоды или диодный мост любые на ток 5-10 Ампер и напряжение не менее 100 Вольт. Для мостового усилителя потребуются небольшие радиаторы.

Очень важное условие - на выходе блока питания должны быть установлены предохранители та ток 5А, для мостового усилителя - на 10 А. Это необходимая защита от короткого замыкания та выходе. При наладке предохранители сразу не ставятся, а к контактам держателей припаивают указанные выше защитные резисторы.

Скомплектовано: «Звук-сервис» - www.zwi3k-serwis.narod2.ru . Вопросы, замечания, предложения, заказы по электронной почте -

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ), или усилитель низкой частоты (УНЧ) является одним из самых распространенных электронных устройств. Все мы получаем звуковую информацию, используя ту или иную разновидность УНЧ. Не все знают, но усилители низкой частоты используются также в измерительной технике, дефектоскопии, автоматике, телемеханике, аналоговой вычислительной технике и других областях электроники.

Хотя, конечно же, основное применение УНЧ – донести до нашего слуха звуковой сигнал с помощью акустических систем, преобразующих электрические колебания в акустические. И сделать это усилитель должен максимально точно. Только в этом случае мы получаем то удовольствие, которое доставляют нам любимая музыка, звуки и речь.

С появления в 1877 фонографа Томаса Эдисона до настоящего времени, ученые и инженеры боролись за улучшение основных параметров УНЧ: прежде всего за достоверность передачи звуковых сигналов, а также за потребительские характеристики, такие как потребляемая мощность, размеры, простота изготовления, настройки и использования.

Начиная с 1920-ых годов сформировалась буквенная классификация классов электронных усилителей, которая используется и по сей день. Классы усилителей отличаются режимами работы применяемых в них активных электронных приборов – электронных ламп, транзисторов и т.д. Основными «однобуквенными» классами являются A, B, C, D, E, F, G, H. Буквы обозначений классов могут сочетаться в случае совмещения некоторых режимов. Классификация не является стандартом, поэтому разработчики и производители могут использовать буквы достаточно произвольно.

Особое место в классификации занимает класс D. Активные элементы выходного каскада УНЧ класса D работают в ключевом (импульсном) режиме, в отличие от остальных классов, где большей частью используется линейный режим работы активных элементов.

Одним из основных преимуществ усилителей класса D является коэффициент полезного действия (КПД), приближающийся к 100%. Это, в частности, приводит к уменьшению рассеиваемой активными элементами усилителя мощности, и, как следствие, уменьшению размеров усилителя за счет уменьшения размеров радиатора. Такие усилители предъявляют значительно меньшие требования к качеству источника питания, который может быть однополярным и импульсным. Другим преимуществом можно считать возможность применения в усилителях класса D цифровых методов обработки сигнала и цифрового управления их функциями – ведь именно цифровые технологии преобладают в современной электронике.

С учетом всех этих тенденций компания Мастер Кит предлагает широкий выбор усилителей класса D , собранных на одной и той же микросхеме TPA3116D2, но имеющих различное назначение и мощность. А для того, чтобы покупатели не тратили время на поиски подходящего источника питания, мы подготовили комплекты усилитель + блок питания , оптимально подходящие друг к другу.

В этом обзоре мы рассмотрим три таких комплекта:

1. (Усилитель НЧ D-класса 2х50Вт + источник питания 24В / 100Вт / 4,5A);
2. (Усилитель НЧ D-класса 2х100Вт + источник питания 24В / 200Вт / 8,8A);
3. (Усилитель НЧ D-класса 1х150Вт + источник питания 24В / 200Вт / 8,8A).

Первый комплект предназначен, прежде всего для тех, кому необходимы минимальные размеры, стереозвук и классическая схема регулировки одновременно в двух каналах: громкость, низкие и высокие частоты. Он включает в себя и .

Сам двухканальный усилитель имеет беспрецедентно маленькие размеры: всего 60 х 31 х 13 мм, не включая ручек регуляторов. Размеры блока питания 129 х 97 х 30 мм, вес – около 340 г.

Несмотря на небольшие размеры, усилитель отдает в нагрузку 4 ома честные 50 ватт на канал при напряжении питания 21 вольт!

В качестве предварительно усилителя применена микросхема RC4508 – двойной специализированный операционный усилитель для аудиосигналов. Он позволяет идеально согласовать вход усилителя с источником сигнала, имеет крайне низкие нелинейные искажения и уровень шума.

Входной сигнал подается на трехконтактный разъем с шагом контактов 2,54 мм, напряжение питания и акустические системы подключаются с помощью удобных винтовых разъемов.

На микросхему TPA3116 с помощью теплопроводящего клея установлен небольшой радиатор, площади рассеяния которого вполне хватает даже на максимальной мощности.

Обращаем ваше внимание на то, что с целью экономии места и уменьшения размеров усилителя отсутствует защита от неверной полярности подключения источника питания (переполюсовки), поэтому будьте внимательны при подаче питания на усилитель.

С учетом небольших размеров и эффективности сфера применения комплекта весьма широка – от замены устаревшего или вышедшего из строя старого усилителя до очень мобильного звукоусилительного комплекта для озвучивания мероприятия или вечеринки.

Пример использования такого усилителя приведен .

На плате отсутствуют отверстия для крепления, но для этого с успехом можно использовать потенциометры, имеющие крепления под гайку.

Второй комплект включает в себя на двух микросхемах TPA3116D2, каждая из которых включена в мостовом режиме и обеспечивает до 100 ватт выходной мощности на канал, а также с выходным напряжением 24 вольта и мощностью 200 ватт.

С помощью такого комплекта и двух 100-ваттных акустических систем можно озвучить солидное мероприятие даже вне помещения!

Усилитель снабжен регулятором громкости с выключателем. На плате установлен мощный диод Шоттки для защиты от переполюсовки блока питания.

Усилитель снабжен эффективными фильтрами низкой частоты, установленными согласно рекомендациям производителя микросхемы TPA3116, и обеспечивающими совместно с ней высокое качество выходного сигнала.

Питающее напряжение и акустические системы подключаются с помощью винтовых разъемов.

Входной сигнал может быть подан как на трехконтактый разъем с шагом 2,54 мм, так и с помощью стандартного аудиоразъема типа Jack 3,5 мм.

Радиатор обеспечивает достаточное охлаждение обеих микросхем и прижимается к их термопадам винтом, расположенным с нижней части печатной платы.

Для удобства использования на плате также установлен светодиод зеленого свечения, сигнализирующий о включении питания.

Размеры платы, с учетом конденсаторов и без учета ручки потенциометра составляют 105 х 65 х 24 мм, расстояния между крепежными отверстиями - 98,6 и 58,8 мм. Размеры блока питания 215 х 115 х 30 мм, вес около 660 г.

Третий комплект представляет собой l и с выходным напряжением 24 вольта и мощностью 200 ватт.

Усилитель обеспечивает до 150 ватт выходной мощности на нагрузке 4 ома. Основное применение этого усилителя – построение качественного и энергоэффективного сабвуфера.

По сравнению со многими другими специализированными сабвуферными усилителями, MP3116btl отлично раскачивает низкочастотные динамики достаточно большого диаметра. Это подтверждается отзывами покупателей рассматриваемого УНЧ. Звук получается насыщенный и яркий.

Радиатор, занимающий большую часть площади печатной платы обеспечивает эффективное охлаждение TPA3116.

Для согласования входного сигнала на входе усилителя применена микросхема NE5532 – двухканальный малошумящий специализированный операционный усилитель. Он имеет минимальные нелинейные искажения и широкую полосу пропускания.

На входе также установлен регулятор амплитуды входного сигнала со шлицем под отвертку. С его помощью можно подстроить громкость сабвуфера под громкость основных каналов.

Для защиты от переполюсовки питающего напряжения на плате установлен диод Шоттки.

Питание и акустические системы подключаются с помощью винтовых разъемов.

Размеры платы усилителя 73 х 77 х 16 мм, расстояния между крепежными отверстиями – 69,4 и 57,2 мм. Размеры блока питания 215 х 115 х 30 мм, вес около 660 г.

Во все комплекты включены импульсные источники питания компании MEAN WELL.

Основанная в 1982 году, компания является ведущим производителем импульсных источников питания в мире. В настоящее время корпорация MEAN WELL состоит из пяти финансово независимых компаний-партнеров на Тайване, в Китае, США и Европе.

Продукция MEAN WELL характеризуется высоким качеством, низким процентом отказов и длительным сроком службы.

Импульсные источники питания, разработанные на современной элементной базе, удовлетворяют самым высоким требованиям по качеству выходного постоянного напряжения и отличаются от обычных линейных источников малым весом и высоким КПД, а также наличием защиты от перегрузки и короткого замыкания на выходе.

Источники питания LRS-100-24 и LRS-200-24, используемые в представленных комплектах, имеют светодиодный индикатор включения и потенциометр для точной регулировки выходного напряжения. Перед подключением усилителя проверьте выходное напряжения, и при необходимости выставьте его уровень на 24 вольта с помощью потенциометра.

В примененных источниках используется пассивное охлаждение, поэтому они совершенно бесшумны.

Необходимо отметить, что все рассмотренные усилители могут быть с успехом применены для конструирования звуковоспроизводящих систем для автомобилей, мотоциклов и даже велосипедов. При питании усилителей напряжением 12 вольт выходная мощность будет несколько меньше, но качество звука не пострадает, а высокий КПД позволяет эффективно питать УНЧ от автономных источников питания.

Также обращаем ваше внимание на то, что все рассмотренные в этом обзоре устройства можно приобрести по отдельности и в составе других комплектов на сайте .

Казалось бы что может быть проще, подключить усилитель к блоку питания , и можно наслаждаться любимой музыкой?

Однако, если вспомнить, что усилитель по сути модулирует по закону входного сигнала напряжение источника питания, то станет ясно, что к вопросам проектирования и монтажа блока питания стоит подходить очень ответственно.

Иначе ошибки и просчёты допущенные при этом могут испортить (в плане звука) любой, даже самый качественный и дорогой усилитель.

Стабилизатор или фильтр?

Удивительно, но чаще всего для питания усилителей мощности используются простые схемы с трансформатором, выпрямителем и сглаживающим конденсатором. Хотя в большинстве электронных устройств сегодня используются стабилизированные блоки питания. Причина этого заключается в том, что дешевле и проще спроектировать усилитель, который бы имел высокий коэффициент подавления пульсаций по цепям питания, чем сделать относительно мощный стабилизатор. Сегодня уровень подавления пульсаций типового усилителя составляет порядка 60дБ для частоты 100Hz , что практически соответствует параметрам стабилизатора напряжения. Использование в усилительных каскадах источников постоянного тока, дифференциальных каскадов, раздельных фильтров в цепях питания каскадов и других схемотехнических приёмов позволяет достичь и ещё больших значений.

Питание выходных каскадов чаще всего делается нестабилизированным. Благодаря наличию в них 100% отрицательной обратной связи, единичному коэффициенту усиления, наличию ОООС, предотвращается проникновение на выход фона и пульсаций питающего напряжения.

Выходной каскад усилителя по сути является регулятором напряжения (питания), пока не войдет в режим клиппирования (ограничения). Тогда пульсации питающего напряжения (частотой 100 Гц) модулируют выходной сигнал, что звучит просто ужасно:

Если для усилителей с однополярным питанием происходит модуляция только верхней полуволны сигнала, то у усилителей с двухполярным питанием модулируются обе полуволны сигнала. Большинству усилителей свойственен этот эффект при больших сигналах (мощностях), но он никак не отражается в технических характеристиках. В хорошо спроектированном усилителе эффекта клиппирования не должно происходить.

Чтобы проверить свой усилитель (точнее блок питания своего усилителя), вы можете провести эксперимент. Подайте на вход усилителя сигнал частотой чуть выше слышимой вами. В моём случае достаточно 15 кГц:(. Повышайте амплитуду входного сигнала, пока усилитель не войдёт в клиппинг. В этом случае вы услышите в динамиках гул (100Гц). По его уровню можно оценить качество блока питания усилителя.

Предупреждение! Обязательно перед этим экспериментом отключите твиттер вышей акустической системы иначе он может выйти из строя.

Стабилизированный источник питания позволяет избежать этого эффекта и приводит к снижению искажений при длительных перегрузках. Однако, с учётом нестабильности напряжения сети, потери мощности на самом стабилизаторе составляют примерно 20%.

Другой способ ослабить эффект клиппирования это питание каскадов через отдельные RC-фильтры, что тоже несколько снижает мощность.

В серийной технике такое редко применяется, так как помимо снижения мощности, увеличивается ещё и стоимость изделия. Кроме того, применение стабилизатора в усилителях класса АВ может приводить к возбуждению усилителя из-за резонанса петель обратной связи усилителя и стабилизатора.

Потери мощности можно существенно сократить, если использовать современные импульсные блоки питания. Тем не менее, здесь всплывают другие проблемы: низкая надёжность (количество элементов в таком блоке питания существенно больше), высокая стоимость (при единичном и мелко-серийном производстве), высокий уровень ВЧ-помех.

Типовая схема блока питания для усилителя с выходной мощностью 50Вт представлена на рисунке:

Выходное напряжение за счёт сглаживающих конденсаторов больше выходного напряжения трансформатора примерно в 1,4 раза.

Пиковая мощность

Несмотря на указанные недостатки, при питании усилителя от нестабилизированного источника можно получить некоторый бонус — кратковременную (пиковую) мощность выше, чем мощность блока питания, за счёт большой ёмкости фильтрующих конденсаторов. Опыт показывает, что требуется минимум 2000мкФ на каждые 10Вт выходной мощности. За счёт этого эффекта можно сэкономить на трансформаторе питания — можно использовать менее мощный и, соответственно, дешёвый трансформатор. Имейте ввиду, что измерения на стационарном сигнале этого эффекта не выявят, он проявляется только при кратковременных пиках, то есть при прослушивании музыки.

Стабилизированный блок питания такого эффекта не даёт.

Параллельный или последовательный стабилизатор?

Бытует мнение, что параллельные стабилизаторы лучше в аудиоустройствах, так как контур тока замыкается в локальной петле нагрузка-стабилизатор (исключается источник питания), как показано на рисунке:

Тот же эффект дает установка разделительного конденсатора на выходе. Но в этом случае ограничивает нижняя частота усиливаемого сигнала.

Защитные резисторы

Каждому радиолюбителю наверняка знаком запах горелого резистора. Это запах горящего лака, эпоксидной смолы и... денег. Между тем, дешёвый резистор может спасти ваш усилитель!

Автор при первом включении усилителя в цепях питания вместо предохранителей устанавливает низкоомные (47-100 Ом) резисторы, которые в несколько раз дешевле предохранителей. Это не раз спасало дорогие элементы усилителя от ошибок в монтаже, неправильно выставленного тока покоя (регулятор поставили на максимум вместо минимума), перепутанной полярности питания и так далее.

На фото показан усилитель, где монтажник перепутал транзисторы TIP3055 с TIP2955.

Транзисторы в итоге не пострадали. Все закончилось хорошо, но не для резисторов, и комнату проветривать пришлось.

Главное — падение напряжения

При проектировании печатных плат блоков питания и не только не надо забывать, что медь не является сверхпроводником. Особенно это важно для «земляных» (общих) проводников. Если они тонкие и образуют замкнутые контуры или длинные цепи, то в из-за протекающего тока на них получается падение напряжения и потенциал в разных точках оказывается разным.

Для минимизации разности потенциалов принято общий провод (землю) разводить в виде звезды — когда к каждому потребителю идёт свой проводник. Не стоит термин «звезда» понимать буквально. На фото показан пример такой правильной разводки общего провода:

В ламповых усилителях сопротивление анодной нагрузки каскадов довольно высокое, порядка 4кОм и выше, а токи не очень велики, поэтому сопротивление проводников не играет существенной роли. В транзисторных усилителях сопротивления каскадов существенно ниже (нагрузка вообще имеет сопротивление 4Ом), а токи гораздо выше, чем в ламповых усилителях. Поэтому влияние проводников тут может быть весьма существенным.

Сопротивление дорожки на печатной плате в шесть раз выше, чем сопротивление отрезка медного провода такой же длинны. Диаметр взят 0,71мм, это типичный провод, который используется при монтаже ламповых усилителей.

0.036 Ом в отличие от 0.0064 Ом! Учитывая, что токи в выходных каскадах транзисторных усилителей могут в тысячу раз превышать ток в ламповом усилителе, получаем, что падение напряжения на проводниках может быть в 6000! раз больше. Возможно, это одна из причин, почему транзисторные усилители звучат хуже ламповых. Это также объясняет, почему собранные на печатных платах ламповые усилители часто звучат хуже прототипа, собранного навесным монтажом.

Не стоит забывать закон Ома! Для снижения сопротивления печатных проводников можно использовать разные приёмы. Например, покрыть дорожку толстым слоем олова или припаять вдоль дорожки лужёную толстую проволоку. Варианты показаны на фото:

Импульсы заряда

Для предотвращения проникновения фона сети в усилитель нужно принять меры от проникновения импульсов заряда фильтрующих конденсаторов в усилитель. Для этого дорожки от выпрямителя должны идти непосредственно на конденсаторы фильтра. По ним циркулируют мощные импульсы зарядного тока, поэтому ничего другого к ним подключать нельзя. цепи питания усилителя должны подключаться к выводам конденсаторов фильтра.

Правильное подключение (монтаж) блока питания для усилителя с однополярным питанием показан на рисунке:

Увеличение по клику

На рисунке показан вариант печатной платы:

Пульсации

Большинство нестабилизированных источников питания имеют после выпрямителя только один сглаживающий конденсатор (или несколько включенных параллельно). Для улучшения качества питания можно использовать простой трюк: разбить одну ёмкость на две, а между ними включить резистор небольшого номинала 0,2-1 Ом. При этом даже две ёмкости меньшего номинала могут оказаться дешевле одной большой.

Это дает более плавные пульсации выходного напряжения с меньшим уровнем гармоник:

При больших токах падение напряжения на резисторе может стать существенным. Для его ограничения до 0,7В параллельно резистору можно включить мощный диод. В этом случае, правда, на пиках сигнала, когда диод будет открываться, пульсации выходного напряжения опять станут «жесткими».

Продолжение следует...

Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»

Вольный перевод: Главного редактора «РадиоГазеты»