Napajalniki za nizkofrekvenčne ojačevalnike. Domači ojačevalec - odklopnik in zaščitna enota. Ključ je padec napetosti.
Izdelava dobrega napajanja za ojačevalnik moči (VLF) ali drugo elektronsko napravo je zelo pomembna naloga. Od tega, kakšen bo vir napajanja, je odvisna kakovost in stabilnost celotne naprave.
V tej publikaciji bom govoril o izdelavi preprostega transformatorskega napajanja za moj domači nizkofrekvenčni ojačevalnik moči "Phoenix P-400".
Tako nezapleteno napajanje se lahko uporablja za napajanje različnih nizkofrekvenčnih ojačevalnih vezij.
Predgovor
Za prihodnjo napajalno enoto (PSU) za ojačevalnik sem že imel toroidno jedro z navitim primarnim navitjem ~ 220V, tako da naloga izbire "impulznega PSU ali na osnovi omrežnega transformatorja" ni bila.
Stikalni napajalniki imajo majhne dimenzije in težo, visoko izhodno moč in visok izkoristek. Napajalnik na osnovi omrežnega transformatorja je težek, enostaven za izdelavo in nastavitev, poleg tega pa se mu ni treba ukvarjati z nevarnimi napetostmi pri postavljanju tokokroga, kar je še posebej pomembno za začetnike, kot sem jaz.
toroidni transformator
Toroidni transformatorji imajo v primerjavi s transformatorji na oklepnih jedrih iz plošč v obliki črke Š več prednosti:
- manjša prostornina in teža;
- večja učinkovitost;
- najboljše hlajenje za navitja.
Primarno navitje je že vsebovalo približno 800 ovojev 0,8 mm PELSHO žice, napolnjeno je bilo s parafinom in izolirano s plastjo tankega PTFE traku.
Z merjenjem približnih dimenzij železa transformatorja lahko izračunate njegovo skupno moč, tako da lahko ugotovite, ali je jedro primerno za pridobitev zahtevane moči ali ne.
riž. 1. Mere železnega jedra za toroidni transformator.
- Skupna moč (W) \u003d površina okna (cm 2) * površina prečnega prereza (cm 2)
- Površina okna = 3,14 * (d/2) 2
- Površina prečnega prereza \u003d h * ((D-d) / 2)
Za primer izračunajmo transformator z dimenzijami železa: D=14cm, d=5cm, h=5cm.
- Površina okna \u003d 3,14 * (5 cm / 2) * (5 cm / 2) \u003d 19,625 cm 2
- Površina preseka \u003d 5 cm * ((14 cm-5 cm) / 2) \u003d 22,5 cm 2
- Skupna moč = 19,625 * 22,5 = 441 vatov.
Skupna moč transformatorja, ki sem ga uporabil, se je izkazala za očitno manjšo, kot sem pričakoval - nekje okoli 250 vatov.
Izbira napetosti za sekundarna navitja
Če poznamo zahtevano napetost na izhodu usmernika po elektrolitskih kondenzatorjih, je mogoče približno izračunati potrebno napetost na izhodu sekundarnega navitja transformatorja.
Številčna vrednost enosmerne napetosti po diodnem mostu in gladilnih kondenzatorjih se bo povečala za približno 1,3..1,4-krat v primerjavi z izmenično napetostjo, ki se dovaja na vhod takšnega usmernika.
V mojem primeru za napajanje UMZCH potrebujete bipolarno konstantno napetost - 35 voltov na vsaki roki. V skladu s tem mora biti na vsakem sekundarnem navitju prisotna izmenična napetost: 35 voltov / 1,4 \u003d ~ 25 voltov.
Po istem principu sem naredil približen izračun vrednosti napetosti za druga sekundarna navitja transformatorja.
Izračun števila ovojev in navitij
Za napajanje preostalih elektronskih komponent ojačevalnika je bilo odločeno, da se navije več ločenih sekundarnih navitij. Narejen je bil lesen čoln za navijanje tuljav z bakreno emajlirano žico. Lahko je tudi iz steklenih vlaken ali plastike.
riž. 2. Shuttle za navijanje toroidnega transformatorja.
Navijanje je bilo izvedeno z bakreno emajlirano žico, ki je bila na voljo:
- za 4 močnostna navitja UMZCH - žica s premerom 1,5 mm;
- za druge navitje - 0,6 mm.
Število ovojev za sekundarna navitja sem izbral eksperimentalno, saj nisem vedel natančnega števila ovojev v primarnem navitju.
Bistvo metode:
- Navijamo 20 obratov katere koli žice;
- Primarno navitje transformatorja priključimo na omrežje ~ 220V in izmerimo napetost na navitih 20 obratih;
- Zahtevano napetost delimo s tisto, ki jo dobimo iz 20 ovojev - ugotovimo, kolikokrat je potrebnih 20 ovojev za navijanje.
Na primer: potrebujemo 25 V, od 20 zavojev pa dobimo 5 V, 25 V / 5 V = 5 - 5-krat moramo naviti 20 zavojev, to je 100 zavojev.
Izračun dolžine potrebne žice sem naredil takole: navil sem 20 ovojev žice, jo označil z markerjem, jo odvil in izmeril njeno dolžino. Zahtevano število ovojev sem razdelil na 20, dobljeno vrednost pomnožil z dolžino 20 ovojev žice - dobil sem približno potrebno dolžino žice za navijanje. Z dodajanjem 1-2 metrov zaloge k celotni dolžini lahko žico navijete na shuttle in jo varno odrežete.
Na primer: potrebujete 100 ovojev žice, dolžina 20 navitih ovojev se je izkazala za 1,3 metra, ugotovimo, kolikokrat je treba naviti 1,3 metra, da dobimo 100 ovojev - 100/20=5, ugotovimo skupna dolžina žice (5 kosov po 1,3m) - 1,3*5=6,5m. Dodamo 1,5 m za zalogo in dobimo dolžino - 8 m.
Za vsako naslednje navijanje je treba meritev ponoviti, saj se z vsakim novim navijanjem poveča dolžina žice, ki je potrebna na zavoj.
Za navijanje vsakega para navitij 25 voltov sta bili dve žici položeni vzporedno na shuttle hkrati (za 2 navitja). Po navitju se konec prvega navitja poveže z začetkom drugega - dobili smo dva sekundarna navitja za bipolarni usmernik s priključkom na sredini.
Po navijanju vsakega od parov sekundarnih navitij za napajanje tokokrogov UMZCH so jih izolirali s tankim fluoroplastičnim trakom.
Tako je bilo navitih 6 sekundarnih navitij: štirje za napajanje UMZCH in še dva za napajanje preostale elektronike.
Shema usmernikov in stabilizatorjev napetosti
Spodaj je shematski diagram napajanja za moj domači ojačevalnik moči.
riž. 2. Shematski diagram napajanja domačega ojačevalnika basov.
Za napajanje tokokrogov nizkofrekvenčnega ojačevalnika moči se uporabljata dva bipolarna usmernika - A1.1 in A1.2. Preostale elektronske komponente ojačevalnika bodo napajali napetostni stabilizatorji A2.1 in A2.2.
Upori R1 in R2 so potrebni za praznjenje elektrolitskih kondenzatorjev, ko so električni vodi odklopljeni od tokokrogov ojačevalnika moči.
V mojem UMZCH so 4 ojačevalni kanali, ki jih je mogoče vklopiti in izklopiti v parih s pomočjo stikal, ki preklapljajo električne napeljave šal UMZCH z elektromagnetnimi releji.
Upori R1 in R2 se lahko izključijo iz vezja, če je napajanje stalno priključeno na plošče UMZCH, v tem primeru se bodo elektrolitske zmogljivosti izpraznile skozi vezje UMZCH.
Diode KD213 so zasnovane za največji tok naprej 10A, v mojem primeru je to dovolj. Diodni most D5 je zasnovan za tok najmanj 2-3A, sestavljen je bil iz 4 diod. C5 in C6 sta kapacitivnosti, od katerih sta vsaka sestavljena iz dveh 10.000 mikrofaradnih kondenzatorjev pri 63 V.
riž. 3. Shematski diagrami stabilizatorjev enosmerne napetosti na mikrovezjih L7805, L7812, LM317.
Dešifriranje imen na diagramu:
- STAB - regulator napetosti brez nastavitve, tok ne več kot 1A;
- STAB+REG - nastavljiv regulator napetosti, tok ne več kot 1A;
- STAB+POW - nastavljiv stabilizator napetosti, tok približno 2-3A.
Pri uporabi mikrovezij LM317, 7805 in 7812 se lahko izhodna napetost stabilizatorja izračuna po poenostavljeni formuli:
Uout = Vxx * (1 + R2/R1)
Vxx za čipe ima naslednje pomene:
- LM317 - 1,25;
- 7805 - 5;
- 7812 - 12.
Primer izračuna za LM317: R1=240R, R2=1200R, Uout = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.
Oblikovanje
Tukaj je načrtovana uporaba napetosti iz napajalnika:
- +36V, -36V - ojačevalniki moči na TDA7250
- 12V - elektronske kontrole glasnosti, stereo procesorji, indikatorji izhodne moči, termična krmilna vezja, ventilatorji, osvetlitev ozadja;
- 5V - indikatorji temperature, mikrokrmilnik, digitalna nadzorna plošča.
Čipi regulatorja napetosti in tranzistorji so bili nameščeni na majhnih hladilnikih, ki sem jih odstranil iz nedelujočih računalniških napajalnikov. Ohišja so bila pritrjena na radiatorje z izolacijskimi tesnili.
Tiskano vezje je sestavljeno iz dveh delov, od katerih vsak vsebuje bipolarni usmernik za vezje UMZCH in potreben komplet napetostnih stabilizatorjev.
riž. 4. Polovica napajalne plošče.
riž. 5. Druga polovica napajalne plošče.
riž. 6. Pripravljene napajalne komponente za domači ojačevalnik moči.
Kasneje, med odpravljanjem napak, sem prišel do zaključka, da bi bilo veliko bolj priročno narediti stabilizatorje napetosti na ločenih ploščah. Kljub temu tudi možnost "vse na eni plošči" ni slaba in na svoj način priročna.
Tudi usmernik za UMZCH (diagram na sliki 2) je mogoče sestaviti s površinsko montažo in stabilizatorska vezja (slika 3) v zahtevani količini - na ločenih tiskanih vezjih.
Povezava elektronskih komponent usmernika je prikazana na sliki 7.
riž. 7. Priključni diagram za sestavljanje bipolarnega usmernika -36V + 36V s površinsko montažo.
Povezave morajo biti izvedene z debelimi izoliranimi bakrenimi vodniki.
Diodni most s kondenzatorji 1000pF lahko postavite ločeno na hladilnik. Montaža močnih KD213 diod (tablic) na en skupni radiator mora biti izvedena preko izolacijskih termo blazin (termoresin ali sljuda), saj ima eden od vodnikov diode stik z njeno kovinsko oblogo!
Za filtrirno vezje (elektrolitski kondenzatorji 10000 μF, upori in keramični kondenzatorji 0,1-0,33 μF) lahko hitro sestavite majhno ploščo - tiskano vezje (slika 8).
riž. 8. Primer plošče z režami iz steklenih vlaken za montažo usmerniških gladilnih filtrov.
Za izdelavo takšne plošče potrebujete pravokoten kos steklenih vlaken. Z domačim rezalnikom (slika 9), izdelanim iz žaginega lista za kovino, razrežemo bakreno folijo po celotni dolžini, nato pa enega od nastalih delov pravokotno prerežemo na pol.
riž. 9. Domači rezalnik iz žaginega lista, izdelan na brusilniku.
Nato začrtamo in izvrtamo luknje za dele in pritrdilne elemente, očistimo bakreno površino s tankim brusnim papirjem in jo pocinkamo s talilom in spajkanjem. Spajkamo dele in jih povežemo z vezjem.
Zaključek
Tukaj je bil narejen tako nezapleten napajalnik za bodoči domači ojačevalnik moči zvočne frekvence. Še vedno ga je treba dopolniti z mehkim zagonom in načinom pripravljenosti.
UPD: Yuri Glushnev je poslal tiskano vezje za sestavljanje dveh stabilizatorjev z napetostjo + 22V in + 12V. Vsebuje dve vezji STAB + POW (slika 3) na mikrovezjih LM317, 7812 in tranzistorjih TIP42.
riž. 10. Tiskano vezje napetostnih stabilizatorjev za + 22V in + 12V.
Prenos - (63 KB).
Drugo tiskano vezje, zasnovano za vezje regulatorja napetosti STAB + REG, ki temelji na LM317:
riž. 11. Tiskano vezje za nastavljiv napetostni regulator na osnovi čipa LM317.
Stikalni napajalniki se pogosto uporabljajo v sodobni elektronski opremi. Pozornost bralcev je vabljena na stikalni napajalnik z močjo 800 W. Od prej opisanih se razlikuje po uporabi tranzistorjev z učinkom polja in transformatorja s primarnim navitjem s povprečnim izhodom v pretvorniku. Prvi zagotavlja večjo učinkovitost in zmanjšan visokofrekvenčni hrup, drugi pa polovico toka skozi ključne tranzistorje in odpravlja potrebo po izolacijskem transformatorju v njihovih vratnih vezjih.
Slabost takšne zasnove vezja je visoka napetost na polovicah primarnega navitja, kar zahteva uporabo tranzistorjev z ustrezno dovoljeno napetostjo. Res je, za razliko od mostnega pretvornika sta v tem primeru dovolj dva tranzistorja namesto štirih, kar nekoliko poenostavi zasnovo in poveča učinkovitost naprave. V predlaganem UPS-u se uporablja potisno-vlečni pretvornik s transformatorjem, katerega primarno navitje ima povprečno moč. Ima visoko učinkovitost, nizko valovanje in šibko seva motnje v okoliški prostor. Avtor ga uporablja za napajanje dvokanalne različice UMZCH.
Vhodna napetost UPS je 180...240 V, nazivna izhodna napetost (na vhodu 220 V) je 2x50 V, največja moč bremena je 800 W, delovna frekvenca pretvornika je 90 kHz. Shematski diagram UPS je prikazan na sl. 4.47. Kot lahko vidite, gre za pretvornik z zunanjim vzbujanjem brez stabilizacije izhodne napetosti. Na vhodu naprave je vključen visokofrekvenčni filter CI, LI, C2, ki preprečuje vstop motenj v omrežje. Po prehodu se omrežna napetost popravi z diodnim mostom VD1 ... VD4, valovi se izravnajo s kondenzatorjem C3. Za napajanje visokofrekvenčnega pretvornika se uporablja popravljena enosmerna napetost (približno 310 V).
Krmilna naprava pretvornika je izdelana na mikrovezjih DD1...DD3. Napaja ga ločen stabiliziran vir, sestavljen iz padajočega transformatorja T1, usmernika VD5 in regulatorja napetosti na tranzistorjih VT1, VT2 in zener diode VD6. Na elementih DD1.1, DDI.2 je sestavljen glavni oscilator, ki ustvarja impulze s hitrostjo ponavljanja približno 360 kHz.
Sledi frekvenčni delilnik za 4, narejen na sprožilcih čipa DD2. S pomočjo elementov DD3.1, DD3.2 se ustvarijo dodatni premori med impulzi. Pavza ni nič drugega kot nivo logične 0 na izhodih teh elementov, ki se pojavi, ko je na izhodih elementa DDI.2 nivo logične 1 in sproži DD2.1 in DD2.2. Nizka napetost na izhodu DD3.1 (DD3.2) blokira DD1.3 (DD1.4) v "zaprtem" stanju (na izhodu - logični nivo 1). Trajanje premora je enako 1/3 trajanja napetostnega impulza na nožicah 1 DD3.1 in 13 DD3.2, kar je povsem dovolj za zaprtje ključnega tranzistorja. Iz izhodov elementov DD1.3 in DDI.4 se končno generirani impulzi napajajo na tranzistorska stikala (VT5, VT6), ki prek uporov RIO, R11 krmilijo vrata močnih tranzistorjev z učinkom polja VT9, VT10 ( glej sliko 4.48).
Impulzi iz neposrednih in inverznih izhodov sprožilca DD2.2 se napajajo na vhode naprave, izdelane na tranzistorjih VT3, VT4, VT7, VT8. Odpiranje VT3 in VT7, VT4 in VT8 ustvarja pogoje za hitro praznjenje vhodnih kapacitivnosti ključnih tranzistorjev VT9, VT10, tj. njihovo hitro zapiranje. Upori relativno visokega upora R10 in R11 so vključeni v vezje vrat tranzistorjev VT9 in VT10. Skupaj s kapacitivnostjo vrat tvorijo nizkoprepustne filtre, ki zmanjšajo raven harmonikov, ko se tipke odprejo.
Za isti namen so bili uvedeni elementi VD9 ... VD12, R16, R17, C12, C13. Primarno navitje transformatorja T2 je vključeno v odvodna vezja tranzistorjev VT9, VT10. Usmerniki izhodne napetosti so izdelani po mostnem vezju na diodah VD13...VD20, kar nekoliko zmanjša učinkovitost naprave, vendar bistveno (več kot petkrat) zmanjša raven valovanja na izhodu UPS. Pomembno je omeniti, da se oblika nihanj, skoraj pravokotna pri največji obremenitvi, gladko spremeni v skoraj sinusno, ko se moč zmanjša na 10 ... 20 W, kar pozitivno vpliva na raven hrupa UMZCH, ki se napaja. iz te enote pri nizki glasnosti. Za napajanje ventilatorjev se uporablja usmerjena napetost navitja IV transformatorja T2.
Naprava uporablja kondenzatorje K73-17 (C1, C2, C4), K50-17 (C3), MBM (C12, C13), K73-16 (C14 ... C21, C24, C25), K50-35 (C5. ..C7), KM (ostalo). Namesto tistih, ki so navedeni na diagramu, je dovoljeno uporabljati mikrovezja serije K176, K564. Diode D246 (VD1 ... VD4) so zamenljive z vsemi drugimi, zasnovanimi za prednji tok najmanj 5 A in povratno napetost najmanj 350 V (KD202K, KD202M, KD202R, KD206B, D247B), ali diodni usmerniški most z enakimi parametri, diode KD2997A (VD13 ... VD20) - na KD2997B, KD2999B, zener dioda D810 (VD6) - na D814V. Kot VT1 lahko uporabite vse tranzistorje serije KT817, KT819, kot VT2 ... VT4 in VT5, VT6 - kateri koli od serij KT315, KT503, KT3102 in KT361, KT502, KT3107, namesto VT9, VT10 - KP707V1, KP707E1. Tranzistorjev KT3102ZH (VT7, VT8) ni priporočljivo zamenjati.
Transformator T1 - TS-10-1 ali kateri koli drug s sekundarno napetostjo 11 ... 13 V pri obremenitvenem toku najmanj 150 mA. Tuljava L1 močnostnega filtra je navita na feritni (M2000NM1) obroč velikosti K31x18,5x7 z žico PEV-1-1,0 (2x25 obratov), transformator T2 je navit na tri feritne obroče, zlepljene skupaj, iste znamke, vendar velikosti K45x28x12. Navitje I vsebuje 2x42 zavojev žice PEV-2-1.0 (navito v dveh žicah), navitja II in III - po 7 zavojev (v petih žicah PEV-2-0.8), navitje IV - 2 zavoja PEV-2- 0.8. Med navitja so položene tri plasti izolacije iz PTFE traku.
Magnetna vezja dušilk L2, L3 so feritne (1500NMZ) palice s premerom 6 in dolžino 25 mm (trimerji iz oklepnih jeder B48). Navitja vsebujejo 12 obratov žice PEV-1-1,5. Tranzistorji VT9, VT10 so nameščeni na hladilnikih z ventilatorji, ki se uporabljajo za hlajenje mikroprocesorjev Pentium (primerna so tudi podobna vozlišča iz procesorjev 486). Diode VD13...VD20 so nameščene na hladilnikih s površino približno 200 cm2.
Pri namestitvi UPS-a si prizadevajte, da so vsi priključki čim krajši, v napajalnem delu pa uporabite žico čim večjega prereza. Zaželeno je, da UPS zaprete v kovinski ščit in ga priključite na priključek 0 V izhoda vira, kot je prikazano na sl. 4.49. Skupna žica napajalne enote ne sme biti povezana z zaslonom. Ker UPS ni opremljen z zaščito pred kratkim stikom in preobremenitvijo, je treba v napajalni tokokrog vključiti varovalke 10 A. Opisane UPS praktično ni treba nastavljati. Pomembno je le, da pravilno fazirate polovice primarnega navitja transformatorja T2.
Če so deli v dobrem stanju in ni napak pri namestitvi, začne enota delovati takoj po priključitvi na omrežje. Po potrebi se frekvenca pretvornika prilagodi z izbiro upora R3. Da bi povečali zanesljivost UPS-a, je zaželeno, da ga upravljate z UMZCH, ki zagotavlja pihanje z ventilatorjem.
Avdiofrekvenčni ojačevalnik (UHF) ali nizkofrekvenčni ojačevalnik (ULF) je ena najpogostejših elektronskih naprav. Vsi prejemamo zvočne informacije z eno ali drugo vrsto ULF. Vsi ne vedo, vendar se nizkofrekvenčni ojačevalniki uporabljajo tudi v merilni tehniki, odkrivanju napak, avtomatizaciji, telemehaniki, analognem računalništvu in na drugih področjih elektronike.
Čeprav je seveda glavna uporaba ULF prenos zvočnega signala v naša ušesa s pomočjo akustičnih sistemov, ki pretvarjajo električne vibracije v akustične. In ojačevalnik mora to storiti čim bolj natančno. Samo v tem primeru dobimo užitek, ki nam ga daje naša najljubša glasba, zvoki in govor.
Od pojava fonografa Thomasa Edisona leta 1877 do danes so se znanstveniki in inženirji trudili izboljšati osnovne parametre ULF: predvsem za zanesljivost prenosa zvočnih signalov, pa tudi za lastnosti potrošnikov, kot so poraba energije, dimenzije, enostavnost izdelave, prilagajanja in uporabe.
Od leta 1920 se je oblikovala črkovna klasifikacija razredov elektronskih ojačevalnikov, ki se uporablja še danes. Razredi ojačevalnikov se razlikujejo po načinih delovanja aktivnih elektronskih naprav, ki se v njih uporabljajo - vakuumske cevi, tranzistorji itd. Glavni "enočrkovni" razredi so A, B, C, D, E, F, G, H. Črke za označevanje razreda je mogoče kombinirati, če so nekateri načini združeni. Klasifikacija ni standardna, zato lahko razvijalci in proizvajalci črke uporabljajo povsem poljubno.
Posebno mesto v klasifikaciji zavzema razred D. Aktivni elementi ULF izhodne stopnje razreda D delujejo v ključnem (impulznem) načinu, za razliko od drugih razredov, kjer se večinoma uporablja linearni način delovanja aktivnih elementov.
Ena od glavnih prednosti ojačevalnikov razreda D je koeficient zmogljivosti (COP), ki se približuje 100 %. To zlasti vodi do zmanjšanja moči, ki jo razpršijo aktivni elementi ojačevalnika, in posledično do zmanjšanja velikosti ojačevalnika zaradi zmanjšanja velikosti radiatorja. Takšni ojačevalniki nalagajo veliko nižje zahteve glede kakovosti napajanja, ki je lahko unipolarno in impulzno. Druga prednost je možnost uporabe digitalnih metod obdelave signalov in digitalnega nadzora njihovih funkcij v ojačevalnikih razreda D - navsezadnje so digitalne tehnologije tiste, ki prevladujejo v sodobni elektroniki.
Ob upoštevanju vseh teh trendov Master Kit ponuja široka paleta ojačevalnikov razredaD, sestavljen na istem čipu TPA3116D2, vendar ima različne namene in moč. In da kupci ne izgubljajo časa z iskanjem ustreznega vira energije, smo pripravili kompleti ojačevalnik + napajalnik optimalno usklajena med seboj.
V tem pregledu si bomo ogledali tri takšne komplete:
- (LF ojačevalnik D-razred 2x50W + napajalnik 24V / 100W / 4,5A);
- (LF ojačevalnik D-razred 2x100W + napajalnik 24V / 200W / 8,8A);
- (D-class bas ojačevalec 1x150W + napajalnik 24V / 200W / 8.8A).
Prvi set Namenjen je predvsem tistim, ki potrebujejo minimalne dimenzije, stereo zvok in klasično krmilno shemo hkrati v dveh kanalih: glasnost, bas in visoki toni. Vključuje in.
Sam dvokanalni ojačevalnik ima neverjetno majhno velikost: samo 60 x 31 x 13 mm, brez gumbov. Dimenzije napajalnika so 129 x 97 x 30 mm, teža približno 340 g.
Kljub svoji majhnosti ojačevalnik zagotavlja poštenih 50 vatov na kanal v obremenitvi 4 ohmov pri napajalni napetosti 21 voltov!
Čip RC4508 se uporablja kot predojačevalnik - dvojni specializirani operacijski ojačevalnik za avdio signale. Omogoča popolno uskladitev vhoda ojačevalnika z virom signala, ima izjemno nizko nelinearno popačenje in raven šuma.
Vhodni signal se napaja na tripolni konektor z razmikom nožic 2,54 mm, napajalna napetost in zvočniki so povezani s priročnimi vijačnimi konektorji.
Na čipu TPA3116 je nameščen majhen hladilnik s toplotno prevodnim lepilom, katerega površina disipacije je povsem dovolj tudi pri največji moči.
Upoštevajte, da zaradi prihranka prostora in zmanjšanja velikosti ojačevalnika ni zaščite pred obratno polarnostjo napajalne povezave (obrat polarnosti), zato bodite previdni, ko napajate ojačevalnik.
Glede na majhnost in učinkovitost je obseg kompleta zelo širok - od zamenjave zastarelega ali okvarjenega starega ojačevalca do zelo mobilnega kompleta za ojačanje zvoka za točkovanje dogodka ali zabave.
Podan je primer uporabe takega ojačevalnika.
Na plošči ni montažnih lukenj, vendar za to lahko uspešno uporabite potenciometre, ki imajo pritrdilne elemente za matico.
Drugi niz vključuje dva čipa TPA3116D2, od katerih je vsak povezan v premoščenem načinu in zagotavlja do 100 vatov izhodne moči na kanal ter z izhodno napetostjo 24 voltov in močjo 200 vatov.
S tem kompletom in dvema 100-vatnima zvočnikoma lahko zvočno predvajate dober dogodek tudi na prostem!
Ojačevalnik je opremljen z regulatorjem glasnosti s stikalom. Plošča ima močno Schottky diodo za zaščito pred obračanjem polaritete napajalnika.
Ojačevalnik je opremljen z učinkovitimi nizkoprepustnimi filtri, nameščenimi po priporočilih proizvajalca čipa TPA3116 in skupaj z njim zagotavljajo visoko kakovost izhodnega signala.
Napajalna napetost in akustični sistem sta povezana z vijačnimi konektorji.
Vhodni signal je lahko bodisi 3-polni 2,54-milimetrski konektor ali standardni 3,5-milimetrski avdio priključek.
Radiator zagotavlja zadostno hlajenje obeh mikrovezij in je pritisnjen na njune toplotne blazinice z vijakom, ki se nahaja na dnu tiskanega vezja.
Za lažjo uporabo ima plošča tudi zeleno LED, ki označuje vklop.
Dimenzije plošče, vključno s kondenzatorji in brez gumba potenciometra, so 105 x 65 x 24 mm, razdalje med montažnimi luknjami so 98,6 in 58,8 mm. Dimenzije napajalnika 215 x 115 x 30 mm, teža cca 660 g.
Tretji niz predstavlja l in z izhodno napetostjo 24 voltov in močjo 200 vatov.
Ojačevalnik zagotavlja do 150 vatov izhodne moči pri obremenitvi 4 ohmov. Glavna uporaba tega ojačevalnika je izdelava visokokakovostnega in energetsko učinkovitega nizkotonca.
V primerjavi s številnimi drugimi namenskimi ojačevalniki globokotonskih zvočnikov je MP3116btl odličen pri pogonu nizkotonskih zvočnikov precej velikega premera. To potrjujejo ocene strank obravnavanega ULF. Zvok je bogat in svetel.
Radiator, ki zavzema večino površine PCB, zagotavlja učinkovito hlajenje TPA3116.
Za uskladitev vhodnega signala na vhodu ojačevalnika se uporablja čip NE5532 - dvokanalni nizkošumni specializirani operacijski ojačevalnik. Ima minimalno nelinearno popačenje in široko pasovno širino.
Vhod ima tudi regulacijo amplitude vhodnega signala z režo za izvijač. Omogoča vam prilagoditev glasnosti nizkotonskega zvočnika glasnosti glavnih kanalov.
Za zaščito pred obračanjem polaritete napajalne napetosti je na plošči nameščena dioda Schottky.
Napajanje in zvočniki so povezani z vijačnimi konektorji.
Dimenzije ojačevalne plošče so 73 x 77 x 16 mm, razdalja med montažnimi luknjami je 69,4 in 57,2 mm. Dimenzije napajalnika 215 x 115 x 30 mm, teža cca 660 g.
Vsi kompleti vključujejo stikalne napajalnike proizvajalca MEAN WELL.
Podjetje, ustanovljeno leta 1982, je vodilni proizvajalec stikalnih napajalnikov na svetu. Trenutno MEAN WELL Corporation sestavlja pet finančno neodvisnih partnerskih podjetij v Tajvanu, na Kitajskem, v ZDA in Evropi.
Izdelke MEAN WELL odlikuje visoka kakovost, nizka stopnja napak in dolga življenjska doba.
Stikalni napajalniki, razviti na sodobni bazi elementov, izpolnjujejo najvišje zahteve glede kakovosti izhodne enosmerne napetosti in se od običajnih linearnih napajalnikov razlikujejo po nizki teži in visoki učinkovitosti ter prisotnosti zaščite pred preobremenitvijo in kratkim stikom. na izhodu.
Napajalnika LRS-100-24 in LRS-200-24, uporabljena v predstavljenih kompletih, imata LED indikator moči in potenciometer za fino nastavitev izhodne napetosti. Pred priključitvijo ojačevalnika preverite izhodno napetost in jo po potrebi s potenciometrom nastavite na 24 voltov.
Uporabljeni viri uporabljajo pasivno hlajenje, zato so popolnoma tihi.
Opozoriti je treba, da se vsi obravnavani ojačevalniki lahko uspešno uporabljajo za oblikovanje sistemov za reprodukcijo zvoka za avtomobile, motorna kolesa in celo kolesa. Ko se ojačevalniki napajajo z 12 volti, bo izhodna moč nekoliko manjša, vendar kakovost zvoka ne bo trpela, visoka učinkovitost pa omogoča učinkovito napajanje ULF iz avtonomnih virov napajanja.
Opozarjamo vas tudi na dejstvo, da je vse naprave, obravnavane v tem pregledu, mogoče kupiti ločeno in kot del drugih kompletov na spletnem mestu.
Zdi se, da bi lahko bilo lažje povezati ojačevalnik napajanje in uživate v svoji najljubši glasbi?
Vendar, če se spomnimo, da ojačevalnik v bistvu modulira napetost napajalnika v skladu z zakonom vhodnega signala, postane jasno, da so težave pri načrtovanju in namestitvi napajanje je treba pristopiti zelo odgovorno.
V nasprotnem primeru lahko napake in napačni izračuni pokvarijo (v smislu zvoka) kateri koli, tudi najbolj kakovosten in drag ojačevalnik.
Stabilizator ali filter?
Presenetljivo je, da večino močnostnih ojačevalnikov napajajo preprosta vezja s transformatorjem, usmernikom in gladilnim kondenzatorjem. Čeprav danes večina elektronskih naprav uporablja stabilizirane napajalnike. Razlog za to je, da je ceneje in lažje oblikovati ojačevalnik, ki ima visoko razmerje zavrnitve valovanja, kot pa zgraditi razmeroma močan regulator. Danes je stopnja dušenja valovanja tipičnega ojačevalnika približno 60 dB za frekvenco 100 Hz, kar praktično ustreza parametrom napetostnega regulatorja. Uporaba virov enosmernega toka, diferencialnih stopenj, ločenih filtrov v napajalnih tokokrogih stopenj in drugih veznih tehnik v ojačevalnih stopnjah omogoča doseganje še večjih vrednosti.
hrana izhodne stopnje največkrat izdelani nestabilizirani. Zaradi prisotnosti v njih 100% negativne povratne informacije, pridobitve enotnosti, prisotnosti LLCOS, je preprečeno prodiranje ozadja in valovanje napajalne napetosti na izhod.
Izhodna stopnja ojačevalnika je v bistvu regulator napetosti (moči), dokler ne preide v način striženja (omejevanja). Nato valovanje napajalne napetosti (frekvenca 100 Hz) modulira izhodni signal, kar zveni prav grozljivo:
Če je pri ojačevalnikih z unipolarnim napajanjem moduliran samo zgornji polval signala, potem sta pri ojačevalnikih z bipolarnim napajanjem modulirana oba polvala signala. Večina ojačevalcev ima ta učinek pri velikih signalih (močih), vendar se to nikakor ne odraža v tehničnih karakteristikah. V dobro zasnovanem ojačevalniku ne bi smelo priti do izrezovanja.
Če želite preizkusiti svoj ojačevalnik (natančneje, napajalnik vašega ojačevalnika), lahko izvedete poskus. Na vhod ojačevalnika nanesite signal s frekvenco, ki je nekoliko višja od tiste, ki jo slišite. V mojem primeru je dovolj 15 kHz :(. Povečujte amplitudo vhodnega signala, dokler ojačevalnik ne vstopi v striženje. V tem primeru boste v zvočnikih slišali brnenje (100 Hz). Po njegovi ravni lahko ocenite kakovost napajanja ojačevalnika.
Opozorilo! Ne pozabite izklopiti visokotonca vašega zvočniškega sistema pred tem poskusom, sicer lahko ne uspe.
Stabilizirano napajanje se izogne temu učinku in povzroči manjše popačenje med dolgotrajnimi preobremenitvami. Vendar pa je ob upoštevanju nestabilnosti omrežne napetosti izguba moči na samem stabilizatorju približno 20%.
Drug način za zmanjšanje učinka izrezovanja je napajanje stopenj skozi ločene filtre RC, kar prav tako nekoliko zmanjša moč.
V serijski tehnologiji se to redko uporablja, saj se poleg zmanjšanja moči povečajo tudi stroški izdelka. Poleg tega lahko uporaba stabilizatorja v ojačevalnikih razreda AB povzroči vzbujanje ojačevalnika zaradi resonance povratnih zank ojačevalnika in regulatorja.
Izgube električne energije lahko bistveno zmanjšamo, če uporabimo sodobne stikalne napajalnike. Kljub temu se tu pojavljajo drugi problemi: nizka zanesljivost (število elementov v takem napajalniku je veliko večje), visoki stroški (za posamično in maloserijsko proizvodnjo), visoka stopnja RF motenj.
Tipično napajalno vezje za ojačevalnik z izhodno močjo 50 W je prikazano na sliki:
Izhodna napetost zaradi gladilnih kondenzatorjev je približno 1,4-krat večja od izhodne napetosti transformatorja.
Konična moč
Kljub tem pomanjkljivostim, ko se ojačevalnik napaja iz nestabilizirana vira, lahko dobite nekaj bonusa - kratkotrajna (konica) moč je višja od moči napajalnika zaradi velike kapacitete filtrskih kondenzatorjev. Izkušnje kažejo, da je za vsakih 10 W izhodne moči potrebnih najmanj 2000µF. Zaradi tega učinka lahko prihranite na transformatorju moči - lahko uporabite manj močan in s tem poceni transformator. Upoštevajte, da meritve na stacionarnem signalu ne bodo pokazale tega učinka, pojavi se le pri kratkotrajnih vrhovih, to je pri poslušanju glasbe.
Stabilizirano napajanje ne daje takega učinka.
Vzporedni ali zaporedni stabilizator?
Obstaja mnenje, da so vzporedni regulatorji boljši v avdio napravah, saj je tokovna zanka zaprta v lokalni zanki stabilizatorja obremenitve (napajanje je izključeno), kot je prikazano na sliki:
Enak učinek dosežemo z namestitvijo ločilnega kondenzatorja na izhodu. Toda v tem primeru je nižja frekvenca ojačenega signala meja.
Zaščitni upori
Vsak radioamater verjetno pozna vonj po zažganem uporu. To je vonj po zažganem laku, epoksi smoli in ... denarju. Medtem lahko poceni upor reši vaš ojačevalnik!
Ko avtor prvič vklopi ojačevalnik v napajalnih tokokrogih, namesto varovalk namesti upore z nizkim uporom (47-100 Ohm), ki so nekajkrat cenejši od varovalk. To je večkrat prihranilo drage ojačevalne elemente pred napakami pri namestitvi, nepravilno nastavljenim mirovalnim tokom (regulator je bil nastavljen na maksimum namesto na minimum), obrnjeno polarnost napajanja itd.
Na fotografiji je prikazan ojačevalnik, kjer je inštalater pomešal tranzistorje TIP3055 s TIP2955.
Tranzistorji na koncu niso bili poškodovani. Vse se je dobro končalo, vendar ne za upore in sobo je bilo treba prezračiti.
Ključ je padec napetosti.
Pri načrtovanju tiskanih vezij za napajalnike in ne samo, ne smemo pozabiti, da baker ni superprevodnik. To je še posebej pomembno za "zemeljske" (skupne) vodnike. Če so tanki in tvorijo zaprta vezja ali dolga vezja, potem zaradi toka, ki teče skozi njih, pride do padca napetosti in potencial na različnih točkah se izkaže za drugačen.
Da bi zmanjšali potencialno razliko, je običajno, da se skupna žica (ozemljitev) poveže v obliki zvezde - ko ima vsak potrošnik svoj vodnik. Izraza "zvezda" ne bi smeli jemati dobesedno. Na fotografiji je prikazan primer takšnega pravilnega ožičenja navadne žice:
Pri cevnih ojačevalnikih je upor anodne obremenitve kaskad precej visok, reda 4 kOhm in več, tokovi pa niso zelo veliki, zato upor prevodnikov ne igra pomembne vloge. Pri tranzistorskih ojačevalnikih je odpornost kaskad bistveno nižja (obremenitev ima običajno upornost 4 ohmov), tokovi pa so veliko višji kot pri cevnih ojačevalnikih. Zato je lahko vpliv prevodnikov tukaj zelo pomemben.
Upornost tirnice na tiskanem vezju je šestkrat večja od upornosti kosa bakrene žice enake dolžine. Premer je 0,71 mm, to je tipična žica, ki se uporablja pri montaži cevnih ojačevalnikov.
0,036 Ohma v nasprotju z 0,0064 Ohma! Glede na to, da so lahko tokovi v izhodnih stopnjah tranzistorskih ojačevalnikov tisočkrat višji od toka v cevnem ojačevalniku, ugotovimo, da je lahko padec napetosti na vodnikih 6000! krat več. Morda je to eden od razlogov, zakaj tranzistorski ojačevalci zvenijo slabše od elektronskih. To tudi pojasnjuje, zakaj cevni ojačevalniki, sestavljeni na PCB, pogosto zvenijo slabše od površinsko nameščenih prototipov.
Ne pozabite na Ohmov zakon! Za zmanjšanje upora tiskanih vodnikov je mogoče uporabiti različne tehnike. Na primer, pokrijte progo z debelo plastjo kositra ali vzdolž steze prispajkajte pločevinasto debelo žico. Možnosti so prikazane na fotografiji:
polnilni impulzi
Da bi preprečili prodiranje omrežnega ozadja v ojačevalnik, je treba sprejeti ukrepe za preprečitev prodiranja impulzov polnjenja filtrskih kondenzatorjev v ojačevalnik. Da bi to naredili, morajo tiri iz usmernika iti neposredno na filtrske kondenzatorje. Po njih krožijo močni impulzi polnilnega toka, zato nanje ni mogoče priklopiti ničesar drugega. napajalna vezja ojačevalnika morajo biti povezana s sponkami filtrskih kondenzatorjev.
Pravilen priklop (montaža) napajalnika za ojačevalnik z unipolarnim napajalnikom je prikazan na sliki:
Povečaj na klik
Na sliki je prikazana različica PCB:
Valovanje
Večina nereguliranih napajalnikov ima za usmernikom samo en gladilni kondenzator (ali več vzporedno povezanih). Za izboljšanje kakovosti električne energije lahko uporabite preprost trik: eno posodo razdelite na dve in med njima priključite majhen upor 0,2-1 ohm. Hkrati sta lahko tudi dve posodi manjše vrednosti cenejši od ene velike.
To daje bolj gladko valovanje izhodne napetosti z manj harmoniki:
Pri visokih tokovih lahko padec napetosti na uporu postane pomemben. Za omejitev na 0,7 V lahko vzporedno z uporom priključimo močno diodo. V tem primeru pa bo na konicah signala, ko se dioda odpre, valovanje izhodne napetosti spet postalo "trdo".
Se nadaljuje...
Članek je bil pripravljen na podlagi gradiva revije "Praktična elektronika vsak dan"
Prosti prevod: odgovorni urednik Radia Gazeta
Mogoče bo koga zanimala taka naprava - ULF 2x25 W, vgrajena v sistemsko enoto.
Videz naprave
Dobra mati, dobra zvočna kartica, dobri, a pasivni zvočniki…
Posledično na delovnem mestu (na računalniku) ni dostojnega zvoka. Dolgo časa sem pervertiral z vsemi vrstami zunanjih ojačevalcev, ki zasedajo prostor na mizi, zahtevajo dodatno vtičnico, žice in vse vrste drugih nevšečnosti. Na koncu sem se naveličal in naredil vgrajeni ULF na osnovi ms TDA8560Q - 2x40 W avto dvokanalni ojačevalec pri obremenitvi 2 Ohm. Pri 4-ohmski obremenitvi je moč nekoliko manjša - 2x25 vatov. Cevovod je par elektrolitov za napajanje, vhodni delilniki (25 W je vendarle preveč), 4 konderji v ločitvi vhoda in v napajalnem krogu in če so prsti res kot ventilator - tranzistor za "mehak" zagon (tako da ob vklopu ni klikov).
Vse to je zelo priročno nameščeno na plošči formata standardne kartice PCI, ki sem jo vstavil v prosto režo na materi. Da ne bi obremenjevali sledi matične plošče, je bilo napajanje (vgrajeno 12 voltov) napajano prek ločenega priključka (kot na vseh napravah IDE - CD-jih, vijakih in sodobnih video karticah). Pri roki sem imel montažno ploščo iz stare grafične kartice S3-Trio, tako da mi z datoteko sploh ni bilo treba narediti ničesar.
Kot izhodni konektor sem uporabil vtičnico DRB-9 (podobno kot konektor COM port, le "mama"). Ni zelo priročno, da je bilo treba žice iz obeh zvočnikov vpeljati v en priključek, vendar se je "zasnova" naprave izkazala za zelo preprosto.
Ojačevalnik je bil povezan z izhodom zvočne kartice z običajnim zvočnim kablom s CD-ja (na eni strani sem prispajkal samo mini-jack konektor s premerom 3,5 mm).
Za hlajenje mikrovezja ojačevalnika je bil popoln standardni radiator iz starega procesorja, bodisi 486. bodisi iz prvega štora (visok le 12 mm). Po želji lahko nanj namestiš celo hladilnik (na plošči sem dal konektor). Toda, kot je pokazal mesec aktivnega delovanja, to ni potrebno, temperatura radiatorja ne presega 40-50 stopinj tudi med dolgotrajnim delovanjem in pri visoki moči.
(narisano s pisarjem SLayout-4). Shema je standardna iz podatkovnega lista za mikrovezje, če pa bo potrebno, jo bom dodatno objavil. Razlika je le v tem, da sem na vhodu vsakega kanala naredil 6:1 delilnike (5,6 kOhm in 1 kOhm), sicer je nivo signala iz ozvočenja previsok.
Ocene vseh delov so narisane na pečatu.
Mimogrede, za namestitev hladilnika je bilo treba majhno vezje položiti "na hrbet" - s kovinsko podlago proti hladilniku, zato so morali biti nožice mikrovezja zrcaljene (upognjene v drugo smer).
Če uporabljate montažno ploščo iz druge kartice (na primer iz dodatnega priključka COM port), boste morda morali spremeniti lokacijo izhodnega priključka (premakniti ga gor ali dol na plošči). V skrajnem primeru lahko uporabite standardno slepo ploščo, vendar boste morali porabiti pol ure za njo in izrezati luknjo za izhodni priključek.
Konektor za napajanje ojačevalnika je padel iz plošče nekega starodavnega trdega diska. Lahko ga vzamete iz 5-palčnega pogona ali CD-ja.
Upam, da ne bo težav s ponavljanjem te uporabne priprave.
Edini nasvet: ne pozabite, da je tok napajalne enote računalnika pri 12 voltih le nekaj amperov (natančneje, poglejte svojo napajalno enoto), zato ne poskušajte "izčrpati" vsega, kar lahko odda iz TDA. . Izračun je preprost - 1 amper porabe toka lahko zagotovi izhodno moč ojačevalnika približno 5 vatov na kanal oziroma 2 ampera - 2x10 vatov itd. V računalniku imam 450 W napajalnik, ki zmore do 14 amperov pri 12 voltih, tako da 4-5 amperov “na stran” ne vpliva negativno na delovanje računalnika.
Ne bodite pohlepni in imeli boste vse v čokoladi!