Может быть кого-нибудь заинтересует такой девайс — встроенный в системный блок УНЧ 2х25 Вт.
Внешний вид девайса
Хорошая мать, хорошая звуковая карта, хорошие, но пассивные колонки…
В итоге на рабочем месте (у компа) нет приличного звука. Долго извращался со всякими внешними усилителями, которые занимают место на столе, требуют дополнительную розетку, провода, и всякие прочие неудобности. В конце концов надоело, и сделал встроенный УНЧ на базе мс TDA8560Q — автомобильный двухканальный усилитель 2х40 Вт на нагрузке 2 Ома. На 4-омной нагрузке мощность чуть меньше — 2х25 Вт. Обвязка — пара электролитов по питанию, входные делители (25 Вт лишковато, однако), 4 кондерчика в развязку по входу и в цепи питания, и если совсем уж пальцы веером — транзистор для «мягкого» запуска (чтобы не было щелчков при включении).
Все это очень удобно разместилось на плате формата стандартной PCI-ной карточки, которую вставил в свободный слот на мамке. Чтобы не грузить дорожки материнки, питание (бортовые 12 вольт) подал через отдельный разъем (как на всех IDE-устройствах — сидюках, винтах, и современных видеокартах). Под рукой была крепежная планка от старой видеокарточки S3-Trio, так что вообще ничего напильником делать не пришлось.
В качестве выходного разъема применил розетку DRB-9 (аналогичную разъему COM-порта, только «маму»). Не очень удобно, что провода от обеих колонок пришлось загнать в один разъем, но зато «конструктив» девайса получился очень простой.
Усилитель соединил с выходом звуковой карты обычным аудио-шнурком от сидюка (только припаял с одной стороны разъем «мини-джек» диаметром 3,5мм).
Для охлаждения микросхемы усилителя отлично подошел стандартный радиатор от старенького процессора, толи 486-го, толи от первого пня (высотой всего 12 мм). На него, при желании, даже кулер можно поставить (на плате предусмотрел разъем). Но, как показал месяц активной эксплуатации, этого не требуется, температура радиатора не превышает 40-50 градусов даже при длительной работе и на большой мощности.
(нарисовано в чертилке SLayout-4). Схема — стандартная из даташит на микросхему, но если нужно, выложу дополнительно. Единственное отличие — на входе каждого канала сделал делители 6:1 (5,6 кОм и 1 кОм), иначе уровень сигнала со звуковухи лишковат.
Номиналы всех деталей нарисованы на печатке.
Кстати, для того, чтобы установить радиатор, мелкосхему пришлось уложить «на спину» — металлической подложкой в сторону радиатора, соответственно пришлось зеркально переформовать выводы микросхемы (выгнуть в другую сторону).
Если будете использовать крепежную планку от другой карты (допустим, от доп. разъема СОМ-порта), то возможно придется изменить место выходного разъема (сдвинуть его вверх или вниз по плате). В крайнем случае можно использовать стандартную планку-заглушку, но придется полчасика послесарить, и выпилить отверстие под выходной разъем.
Разъем для подачи питания на усилитель выпаял с платы какого-то древнего винчестера. Можно взять с 5-дюймового дисковода или с сидюка.
Надеюсь, что с повторением этой полезной штуковины проблем не будет.
Единственный совет: не забывайте, что ток БП компа по 12 вольтам всего несколько ампер (конкретно смотрите на своем БП), и поэтому не старайтесь «выкачать» из TDA-шки все, что она может выдать. Расчет простой — 1 ампер потребляемого тока может обеспечить выходную мощность усилителя примерно по 5 Вт на канал, соответственно 2 ампера — 2х10 Вт, и т.д. У меня блок питания в компе 450 Вт, способен выдавать до 14 ампер по 12 вольтам, так что 4-5 ампер «на сторону» не оказывают отрицательного влияния на работу компьютера.
Не жадничайте, и всё у вас будет в шоколаде!
Проверили его работоспособность, оценили качество звука основного канала. Самое время добавить в него модуль защиты от случайных замыканий, чтоб вся работа не пошла лесом, из-за неизбежных случайностей в процессе его эксплуатации. Также соберём остальные маломощные каналы УНЧ, для подключения тыловых колоночек.
ЗАЩИТА АС УМЗЧ
Изначально задумал использовать схему защиты от БРИГ
, но затем читая отзывы о симисторной защите захотел попробовать ее. Блоки защиты были сделаны в самом конце, тогда было туго с финансами, а симисторы и прочие компоненты схемы у нас оказались довольно дороги, поэтому вернулся к релейной защите. Напоминаю, что все схемы находятся обзора.
В итоге были собраны три блока защиты, один из них для сабвуферного усилителя, а два остальных для каналов ОМ.
В сети можно найти большое количество схем блоков защиты, но эта схема перепробована мной неоднократно. При наличии постоянного напряжения на выходе (выше допустимого) защита мгновенно срабатывает спасая динамическую головку. После подачи питания реле замыкается, а при срабатывания схемы оно должно размыкаться. Защита включает головку с небольшой задержкой - это тоже в свою очередь, является дополнительной страховкой и щелчок после включения, почти не слышен.
Компоненты блока защиты могут отклоняться от указанного, Основной транзистор можно заменить на наш КТ815Г
, использовал высоковольтные транзисторы MJE13003
- их у меня навалом, кроме того, они довольно мощные и не перегреваются в ходе работы, поэтому в теплоотводе не нуждаются. Маломощные транзисторы можно заменить на S9014, 9018, 9012
, даже на КТ315
, оптимальный вариант - 2N5551
.
Реле на 7-10 Ампер, подобрать можно любое реле на 12 или 24 Вольта, в моем случае на 12 Вольт.
Блоки защиты для каналов ОМ установлены возле трансформатора второго инвертора, работает все это дело довольно четко, при максимальной громкости защита может сработать (ложно) крайне редко.
МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Долго решал какой усилитель использовать для маломощных акустических систем. Как дешевый вариант вначале решил использовать микросхемы TDA2030
, потом подумал, что 18-ти ватт на канал маловато и перешел к TDA2050
- умощненный аналог на 32 ватта. Затем сравнив звучание основных вариантов выбор впал на любимую микросхему - LM1875
, 24 ватта и качество звучания на 2-3 порядка лучше, чем у первых двух микросхем.
Долго копался в сети, но печатную плату под свои нужды так и не нашел. Сидя за компом несколько часов была создана своя версия для пятиканальноо усилителя на микросхемах LM1875 , плата получилась довольно компактной, на плате также предусмотрен блок выпрямителей и фильтров. Этот блок был полностью собран за 2 часа - все компоненты к тому времени имелись в наличии.
ВИДЕО УСИЛИТЕЛЯ
Качество звучания этих микросхем на очень высоком уровне, в конце концов разряд Hi-Fi
, отдаваемая мощность приличная - 24 ватта синуса, но в моем случае мощность повышена путем повышения питающего напряжения до 24-х вольт, в таком случае можно получить порядка 30 ватт выходной мощности. На основной плате усилителя у меня было предусмотрено место для 4-х канального усилителя на TDA2030
, но чем-то оно мне не понравилось...
Плата для LM крепится на основную плату УНЧ через стойки в виде трубок и болтов. Питание для этого блока берется со второго инвертора, предусмотрена отдельная обмотка. Выпрямитель и фильтрующие конденсаторы расположены непосредственно на плате усилителя. В качестве выпрямительных диодов уже традиционные КД213А .
Дросселей для сглаживания ВЧ помех не использовал, да и нет нужды их применять, поскольку даже в довольно брендовых автомобильных усилителях их часто не ставят. В качестве теплоотвода использовал набор дюралюминиевых болванок 200х40х10 мм.
На плату также укреплен кулер, который одновременно отводит теплый воздух с этого блока и отдувает теплоотводы инверторов. С электроникой аудиокомплекса полностью разобрались - переходим к С уважением - АКА КАСЬЯН .
Обсудить статью ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ - УНЧ И БЛОК ЗАЩИТЫ
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»
Данный конструктор позволяет собрать электронную защиту от перегрузки по току для двухполярного блока питания мощностью до 200 Вт.Краткое описание
Работа схемы
Схема соединений:
Примечания:
Характеристики:
"Ложь183700,001RP143651-1Ложь2654 Данный конструктор позволяет собрать электронную защиту от перегрузки по току для двухполярного блока питания мощностью до 200 Вт.
Краткое описание
Электронная защита предназначена для совместного использования с двухполярным блоком питания УМЗЧ и позволяет ограничить средний потребляемый ток не реагируя на кратковременные перегрузки. В устройстве применена триггерная защита.
Работа схемы
Если ток нагрузки меньше порога срабатывания, горит зеленый светодиод HL3 (HL4). Когда ток нагрузки, протекающий через R13 (R14), превышает порог срабатывания, возникает падение напряжения, достаточное для открытия
транзистора VT5 (VT6), что приводит к срабатыванию триггера на VT3-VT5 (VT4-VT6). Триггер шунтирует стабилитрон VD5 (VD6), и ключ на VT1 (VT2) размыкается. Загорается светодиод HL1 (HL2), сигнализирующий о срабатывании защиты. Конденсаторы С1, С2, С5, С6 и диоды VD1-VD4 создают вольтодобавку для затворов полевых транзисторов VT1, VT2, работающих в ключевом режиме.
Конденсаторы С9, С10 замедляют срабатывание защиты.
Стабилитроны VD5, VD6 служат для защиты цепи затвор-исток полевых транзисторов от высокого напряжения.
Схема соединений:
Схема электрическая принципиальная:
Схема расположения элементов:
Примечания:
Увеличив ёмкость конденсаторов С9 и С10 можно увеличить время
срабатывания защиты.
При уменьшении времени срабатывания защиты и емкостной нагрузке
возможно ложное срабатывание защиты при включении питания. Для
исключения этого следует уменьшить ёмкость конденсаторов С11 и С14 до
100 мкФ или применить устройство плавного запуска.
Характеристики:
Напряжение питания ±15..50 В;
Порог срабатывания защиты 1..2 А.
Другие статьи посвящённые постройке этого УНЧ.
Принципиальная схема блока питания.
Блок питания собран по одной из стандартных схем. Для питания оконечных усилителей выбрано двухполярное питание. Это позволяет использовать недорогие высококачественные интегральные усилители и устраняет ряд проблем связанных с пульсациями напряжения питания и переходными процессами возникающими при включении. https://сайт/
Блок питания должен обеспечивать питание трёх микросхем и одного светодиода. В качестве оконечных усилителей мощности используются две микросхемы TDA2030, а в качестве регулятора громкости, сетеробазы и тембра – одна микросхема TDA1524A.
Электрическая схема блока питания.
|
VD3... VD6 – КД226 |
C1 – 680mkFx25V C3... C6 – 1000mkFx25V |
На диодах VD3… VD6 собран двухполярный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Такая схема включения снижает падение напряжения на диодах выпрямителя в два раза по сравнению с обычным мостовым выпрямителем, так как в каждый полупериод ток течет только через один диод.
В качестве фильтра выпрямленного напряжения применены электролитические конденсаторы С3… С6.
На микросхеме IC1 собран стабилизатор напряжения для питания схемы электронного регулятора громкости, стереобазы и тембра. Стабилизатор собран по типовой схеме.
Применение микросхемы LM317 обусловлено лишь тем, что она оказалась в наличии. Здесь можно применить любой интегральный стабилизатор.
Защитный диод VD2, обозначенный пунктирной линией, при выходном напряжении на микросхеме LM317 ниже 25 Вольт применять не обязательно. Но, если входное напряжение микросхемы 25 Вольт и выше, а резистор R3 подстроечный, то лучше диод всё же установить.
Величина резистора R3 определяет выходное напряжение стабилизатора. Во время макетирования, я впаял вместо него подстроечный резистор, установил с его помощью напряжение около 9 Вольт на выходе стабилизатора, а затем измерил сопротивление этого подстроечинка, чтобы можно было установить вместо него постоянный резистор.
Выпрямитель, питающий стабилизатор, выполнен по упрощённой однополупериодной схеме, что продиктовано чисто экономическими соображениями. Четыре диода и один конденсатор стоят дороже, чем один диод и один конденсатор чуть большей ёмкости.
Ток, потребляемый микросхемой TDA1524A всего 35мА, поэтому такая схема вполне оправдана.
Светодиод HL1 – индикатор включения питания усилителя. На плате блока питания установлен балластный резистор этого индикатора – R1 с номинальным сопротивлением 500 Ом. От сопротивления этого резистора зависит ток светодиода. Я использовал зелёный светодиод рассчитанный на 20мА. При использовании красного светодиода типа АЛ307 на ток 5мА, сопротивление резистора можно увеличить в 3-4 раза.
Печатная плата.
Печатная плата (ПП) спроектирована, исходя из конструкции конкретного усилителя и имеющихся в наличии электроэлементов. У платы есть всего одно отверстие для крепления, расположенное в самом центре ПП, что обусловлено не совсем обычной конструкцией .
Для увеличения сечения медных дрожек и экономии хлорного железа, свободные от дорожек места на ПП были залиты с использованием инструмента «Полигон".
Увеличение ширины дорожек также предотвращает отслаивание фольги от стеклотекстолита при нарушении теплового режима или при многократной перепайке радиодеталей.
По чертежу, приведённому выше, была изготовлена печатная плата из фольгированного стеклотекстолита сечением 1мм.
Для присоединения проводов к печатной плате в отверстиях платы были расклёпаны медные штырьки (солдатики).
This movie requires Flash Player 9 |
||
А это уже собранная печатная плата блока питания.
Чтобы увидеть все шесть видов, потяните картинку курсором или используйте кнопочки со стрелками, расположенными в нижней части картинки.
Сеточка на медных дорожках ПП, это результат использования вот технологии.
Когда плата собрана её желательно испытать ещё до подключения оконечных усилителей и блока регуляторов. Для испытания блока питания нужно подключить к его выходам эквивалент нагрузки, как на приведённой схеме.
В качестве нагрузки выпрямителей +12,8 и -12,8 Вольт подойдут резисторы типа ПЭВ-10 на 10-15 Ом.
Напряжение на выходе стабилизатора, нагруженного на резистор сопротивлением 100-150 Ом, неплохо посмотреть осциллографом на предмет отсутствия пульсаций при снижении переменного входного напряжения с 14,3 до 10 Вольт.
P.S. Доработка печатной платы.
Во время пусконаладочных работ печатную плату блока питания пришось .
При доработке пришлось разрезать одну дорожку поз.1 и добавить один контакт поз.2 для подключения обмотки трансформатора, питающей стабилизатор напряжения.
Загрузка...