Представляем сборник самодельных УМЗЧ, которые были неоднократно проверены и зарекомендовали себя отличным звучанием и простотой настройки усилителя. Схема высококачественного умзч 200ВТ: Настройка УМЗЧ сводится к установке тока покоя. Выставляется он подстроечным резистором R15. Сначала выставляют минимальный ток покоя и дают усилителю поработать 15-20 минут на средней мощности. После этого закорачивают вход, отключают акустику и выставляют ток покоя в пределах 50-80 мА. Меряют его по спаду напряжения на резисторах R24 — R27, он должен лежать в пределах 0,22-0,36 В. Напряжение в правом и левом плече может немного отличаться. В схеме желательно использовать пленочные конденсаторы К73- 17 или импортные аналоги, С8, С12, С13 — можно керамику. Выходные и предвыходные транзисторы желательно подбирать попарно, ну хотя бы из одной партии. Его основные особенности — использование ОУ в малосигнальном режиме , что расширяет полосу частот сигналов, воспроизводимых без превышения скорости нарастания выходного напряжения ОУ; применение транзисторов выходного каскада в схеме с ОЭ, а предоконечного — с разделенной нагрузкой в цепях эмиттеров и коллекторов. Последнее, кроме очевидного конструктивного преимущества — возможности размещения всех четырех транзистров на общем теплоотводе, дает определенные преимущества по сравнению с выходным каскадом, в котором транзисторы включены по схеме ОК. Номинальное (максимальное) входное напряжение, В …………0,8(1) Входное сопротивление, кОм …………………………………………….. 47 Выходное сопротивление, Ом, не более …………………………. 0,03 Относительный уровень шума и фона, дБ, не более …………… -86 ОУ DA1 питается через транзисторы VT1, VT2, которые снижают напряжения питания до требуемых значений. Токи покоя транзисторов создают падения напряжения на резисторах R8 и R9, достаточные для обеспечения необходимого напряжения смещения на базах транзисторов VT3, VT4 и VT5, VT6. При этом напряжения смещения для транзисторов оконечного каскада выбраны такими (0,35…0,4 В), чтобы они оставались надежно закрытыми при повышении напряжения питания на 10…15% и перегреве на 60…80°С. Снимаются напряжения смещения с резисторов R12, R13, которые одновременно стабилизируют режим работы транзисторов предоконечного каскада и создают местные ООС по току. ФНЧ R3C2 и ФВЧ C3R10 с частотами среза в области 60 кГц предотвращают работу сравнительно низкочастотных транзисторов VT3 — VT6 на более высоких частотах во избежание их пробоя. Конденсаторы С4, С5 корректируют АЧХ предоконечного и оконечного каскадов, предотвращая их самовозбуждение при неудачном монтаже. Схема УМЗЧ на транзисторах Первый каскад усилителя мощности собран на ОУ А1. Входной сигнал поступает на инвертирующий вход ОУ через фильтр верхних частот (ФВЧ) R1C1R3 с частотой среза 20 кГц. Для того, чтобы этот параметр ФВЧ существенно не изменился, выходное сопротивление предварительного усилителя должно быть не более 200 Ом. Питать усилитель можно от любого двуполярного выпрямителя с емкостным фильтром, обеспечивающего выходное напряжение +-30 В при токе нагрузки 1 А. В усилителе можно использовать ОУ К140УД1Б с коэффициентом усиления напряжения не менее 2000. Транзисторы каскадного усилителя могут быть и иных, чем указано на схеме, типов, но обязательно с предельно допустимым напряжением эмиттер — коллектор не менее 30 В и граничной частотой не менее 40 МГц (в частности, вместо транзисторов ГТ321А можно применить кремниевые транзисторы КТ626 с индексами А, Б и В). Для улучшения симметричности плеч усилителя германиевые транзисторы в предоконечном и оконечном каскадах желательно заменить кремниевыми: вместо ГТ905А установить КТ814Г, а вместо ГТ806В — КТ816Г. Простой УМЗЧ на 50 ватт Выходная мощность на нагрузке сопротивлением 4 Ом, Вт: . ….. 60 Относительный уровень внутреннего шума, дБ, не хуже ….. -86 Принципиальная схема усилителя не имеет каких — либо особенностей, и подробно не рассматривается. Вместо ОУ К140УД8А в усилителе можно использовать ОУ того же типа с любым индексом, а также К574УД1 и К544УД2. Стабилитроны КС515А можно заменить двумя последовательно включенными стабилитронами Д814А. Понравилась схема — лайкни! ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ Смотреть ещё схемы усилителей УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ
УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ
|
Блок питания для УМЗЧ своими руками
Усилитель мощности звуковых частот (УМЗЧ) – это фактически электрическое устройство, усиливающее электрические колебания в слышимом человеческим ухом диапазоне. Такие усилители могут сильно отличаться по принципу работы, а значит, и по параметрам питания.
С другой стороны, блоку питания не так важно, что к нему подключается – усилитель, приёмник или другой прибор. На первом месте, в любом случае, остаются потребляемая мощность (как показатель, отражающий соотношение выходного напряжения и силы тока) и падение показателей под нагрузкой. Поэтому блоки питания, как и любые другие вторичные источники, могут стабилизировать или выходной ток (источники тока), или напряжение (источники напряжения).
В зависимости от класса УМЗЧ и его пикового потребления по мощности может потребоваться та или иная схема питания.
В первую очередь выбор обусловлен диапазонами мощности:
- Для 30-60-ваттных усилителей будет достаточно классических трансформаторных блоков питания с диодным мостом и простейшим фильтром (из конденсатора). Как его рассчитать и сделать (со схемами) мы рассмотрели в этой статье.
- От 100 Вт и выше классический блок питания получается необоснованно громоздким. Пример автомобильного преобразователя и мощного БП (до 500-1000 Вт) мы рассмотрели на примере импульсных БП для одноканальных систем здесь.
Остался неохваченным только один вопрос – питание двуканальных акустических систем. На нём мы и остановимся подробнее ниже.
Блок питания УМЗЧ с раздельными каналами
Чисто теоретически, двуканальные системы могут легко питаться от одного источника (око которых речь шла выше). По факту так и есть в большинстве случаев. Однако, для высококачественных аудиосистем это неприемлемо.
Сама схема БП может выглядеть следующим образом.
Рис. 1. Сама схема БП
Все номиналы подробно освещены на схеме.
Такой БП разрабатывался специально для усилителей класса Hi-End. Его преимущество заключается в том, что использование отдельных трансформаторов для каждого плеча (канала) усиления, позволяет существенно снизить эффект подмагничивания сердечника, которое характерно для всех двухполупериодных схем выпрямления.
Здесь же питание становится заметно стабильнее.
Для более мощных потребителей можно организовать питание раздельных каналов идентичными усилителями на импульсных трансформаторах. Только в этом случае лучше избежать общего сердечника и собрать просто два одинаковых трансформатора.
БП на готовых трансформаторах
Наверное, самая большая проблема во всех мощных БП, особенно импульсных – намотка трансформаторов. Они требуют правильного расчёта, соблюдения технологии сборки, главное, опыта. А последний у обывателей – редкость.
Логичное решение – собрать схему на готовых трансформаторах. Например, на ТА196 или ТА163 (они не импульсные!).
БП с двухполупериодным полу-мостовым выпрямителем.
Рис. 2. Схема БП с двухполупериодным полу-мостовым выпрямителем
Указанный трансформатор можно легко заменить на аналоги с четырьмя одинаковыми вторичными обмотками (например из серий ТАН, ТН, ТПП или ТА).
Вариант с разными линиями питания (для предусилителя, для вентилятора и т. п.).
Рис. 3. Вариант схемы БП с разными линиями питания
Схема собирается на том же трансформаторе.
Автор: RadioRadar
Долгими зимними вечерами, когда телевизор и компьютер уже надоели, так и хочется сделать что-нибудь приятное и, может быть, полезное. Вот и приходят в голову разные бредовые, и не очень, мысли и идеи. У одного такая идея появилась не сразу. Дело в том, что акустика на моем компьютере Microlab A-6331 хоть и работает исправно и красиво, но не полностью удовлетворяет мой слух своим звучанием. В частности, высоких частот явно не хватает, средние частоты не дают характерной «пространственности» звука, а мощности как-то не хватает для моих лабуховских требований. В общем было решено сделать любительский недорогой усилитель мультимедиа мощностью 2х25 ватт + сабвуфер 50 ватт + тыл. Порывшись пару дней в интернете, за основу была взята микросхема TDA2050, по отзывам очень хорошая альтернатива таким усилителям. Также было решено использовать в качестве предусилителей хорошо зарекомендовавшие себя К157УД2. Кому-то может показаться, что все это устаревший материал, и все это баловство, тогда отвечу, мне наплевать — я преследую цель ЦЕНА-КАЧЕСТВО, лучшего решения не найти. Итак, вытрите медсестру и вперед: 1. Биполярный блок питания . Трансформатор тороидальный. Вторичная обмотка намотана проводом сечением 1 мм на постоянные 35 В с нулевой точкой. Планировалось использовать 4 микросхемы, поэтому в каждом плече должна быть как минимум одна емкость! 20000 мкФ (чем больше — тем лучше), зашунтированных пленочным конденсатором. Диодный мост на диодах 5А. Простая схема: 2. предусилитель. Для управления АЧХ применена 3-х полосная регулировка тембра по ВЧ, СЧ и НЧ с последующим усилением сигнала на старой и всеми любимой микросхеме К157УД2.
Как видно из схемы, этот темброблок только поднимает АЧХ, причем начиная с нуля, поэтому при минимальном значении «громкости» всех полос на его выходе будет отчетливо слышна полная тишина . Чтобы избежать этой неприятности, весь темброблок зашунтирован резисторами R*=150…470 кОм, величина которых определяет, насколько низким будет выходной сигнал при минимальных значениях всех регуляторов. Детали регулятора тембра R10, R11, R12 припаяны непосредственно плавающим монтажом к переменным резисторам. Далее сигналы поступают на вход левого и правого УНЧ и на фильтр низких частот для сабвуфера. После всего проделанного мы получили мультимедийный усилитель, который можно использовать с компьютером, DVD-бокс, с ним можно даже картошку копать, потому что дешево и сердито получилось! Я столяр и напрягся за 5 дней по 1-1,5 часа работы и на это ушло 20$. Усилок заработал почти сразу)). Ошибок в пломбах нет! Самовозбуждение отсутствует. 7. Рамка. Делал так: Согнул 2 листа железа, так чтобы один «заходил» в другой и снизу по углам 4 болтами, где ножки крепятся. Фальшпанель — оргстекло с 4-мя болтами по углам, под которой бумажная вставка со всеми надписями, напечатанными на лазерном принтере.
P.S. . Кстати, есть, в частности, схема усилителя А-6331 и тому подобное. Они построены на TDA2030, и были взяты мной за образец. Микросхемы TDA2030, TDA2040 и TDA2050, согласно даташиту, абсолютно идентичны по цоколевке (и только!). Так вот, путем несложной переделки можно «форсировать» такие усилки за пару часов, вот так: 1. Можно взять усилок сделанный на TDA2030 и тупо! заменить микросхемы в нем на TDA2050. Также обратите внимание на номиналы электролитов! — не ниже 25В и менять при необходимости. 2. Также необходимо увеличить напряжение БП до макс. -+25В (если используется двухполярный источник питания), а суммарную емкость увеличить мин. 40000 мкФ (мин. 20000 мкФ на плечо). 3. Естественно, нада позаботиться о том, чтобы питание всех предусилителей и активных фильтров не превышало! допустимые значения по техпаспорту, иначе сдохнут и ухи не спросят. 4. Снять диоды с платы, они есть в самой 2050
|
Стабилизированные источники питания
Все электронное оборудование питается от источников постоянного тока. Для мобильного оборудования обычно используются аккумуляторы или гальванические батареи. Сейчас такой техники в руках и карманах предостаточно: это мобильные телефоны, фотоаппараты, планшетные компьютеры, различные измерительные приборы и многое другое.
Стационарная электроника — телевизоры, компьютеры, музыкальные центры и т.п. с питанием от сети переменного тока с использованием блоков питания. Здесь ни в коем случае не обойтись без батареек или маленьких батареек.
Электронные устройства часто не автономны и работают сами по себе. В первую очередь это встроенные электронные блоки, например, блок управления стиральной машиной или микроволновкой. Но и в этом случае электронные блоки имеют собственные блоки питания, чаще всего даже стабилизированные, да еще и с защитой, что позволяет защитить как сам блок питания, так и нагрузку, т.е. подключенный блок управления.
В конструкциях, разработанных радиолюбителями, всегда присутствует блок питания, если, конечно, эту конструкцию довести до конца, а не бросить на полпути. К сожалению, это случается довольно часто. Но в общем случае построение схемы состоит из нескольких этапов.
Среди них разработка принципиальной схемы, а также ее сборка и отладка на макетной плате. И только получив на макете требуемые результаты, приступают к разработке капитальной структуры. Именно тогда они разрабатывают печатные платы, корпус и блок питания.
В процессе экспериментов на макетной плате так называемые лабораторные блоки питания. Один и тот же блок приходится использовать для ввода в эксплуатацию самых разных конструкций, поэтому он должен обладать широкими возможностями.
Как правило, это блоки с регулировкой выходного напряжения и обеспечивающие достаточный ток. Иногда блок питания выдает несколько напряжений, такие блоки называются многоканальными. Примером может служить обычный компьютерный блок питания или двухполярный источник для мощного УМЗЧ.
Когда блок питания рассчитан на одно фиксированное напряжение, например 5В, неплохо предусмотреть защиту от превышения выходного напряжения: если пробьет транзистор выходного стабилизатора, то может пострадать цепь, которая от него питается.
Хотя такая защита не очень сложна, деталей всего несколько, в промышленных схемах ее почему-то не делают, и она встречается только в радиолюбительских конструкциях, да и то не во всех. Но, тем не менее, такие схемы защиты есть.
Если вы внимательно посмотрите на бытовые устройства, то заметите, что все электронные устройства питаются от напряжения стандартного диапазона. Это, в первую очередь, 5, 9, 12, 15, 24В. На основе этих значений выпускается ряд интегральных стабилизаторов с фиксированными напряжениями.
По внешнему виду эти стабилизаторы напоминают обычный транзистор в корпусе ТО-220 (аналог КТ819) или в корпусе Д-ПАК для поверхностного монтажа. Выходное напряжение 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24В. Эти напряжения отражаются непосредственно в маркировке стабилизаторов, нанесенной на корпус устройства. Это может выглядеть примерно так: MC78XX или LM78XX.
В даташитах написано, что это трехвыводные стабилизаторы с фиксированным напряжением, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1.
Схема включения предельно проста: припаяли всего три ножки и получили стабилизатор с нужным напряжением и выходным током от 1…2А. В зависимости от конкретного стабилизатора различаются токи, что следует отметить в документации. Кроме того, интегральные стабилизаторы имеют встроенную защиту от перегрева и защиту по току.
Первые две буквы обозначают фирму производителя, а вторые ХХ заменяются цифрами, показывающими напряжение стабилизации, иногда первые две буквы заменяются на одну. .. три или вообще не заменяются. Например, МС7805 обозначает стабилизатор с фиксированным напряжением 5В, а МС7812 такой же, но с выходным напряжением 12В.
Кроме стабилизаторов с фиксированными напряжениями в интегральном исполнении имеются регулируемые стабилизаторы, например LT317A, типовая схема включения которых представлена на рисунке 2. Там же указаны пределы регулирования напряжения.
Рисунок 2. Типовая схема включения регулируемого стабилизатора LT317A
Иногда под рукой просто нет регулируемого стабилизатора, как решить эту проблему, можно ли обойтись без него? Ну нужно напряжение 7,5В и все! Получается, что регулятор с фиксированным напряжением легко превращается в регулируемый. Аналогичная схема включения показана на рис. 3.9.0004
Рисунок 3
Диапазон регулировки в этом случае начинается от фиксированного напряжения применяемого стабилизатора и ограничивается только величиной входного напряжения, естественно, за вычетом минимального падения напряжения на регулирующем транзисторе стабилизатора.
Если не нужно регулировать напряжение, а просто вместо 5В нужно получить, например, 10, просто убрать транзистор VT1 и все, что с ним связано, а вместо него включить стабилитрон с напряжением стабилизации 5В. Естественно, стабилитрон включается в непроводящую сторону: анод подключается к минусовой шине питания, а катод к выводу 8 (2) стабилизатора.
Обращает на себя внимание нумерация выводов трехопорного корпуса, показанная на рис. 3, а именно: 17, 8, 2! Откуда он взялся, кто его придумал, непонятно. Возможно это опять происки наших разработчиков, что бы ихние не догадались! Но такая распиновка используется, и с этим приходится мириться.
После рассмотрения интегральных стабилизаторов можно переходить к изготовлению блоков питания на их основе. Для этого нужно всего лишь найти подходящий трансформатор, дополнить его диодным мостом с электролитическим конденсатором и собрать все это в подходящем корпусе.
Лабораторный блок питания
Приступая к разработке лабораторного блока питания, следует определиться с его элементной базой, а проще говоря, из чего мы будем его делать. Самый простой способ собрать нужный блок на микросхеме LT317A или ее отечественном аналоге КР142ЕН12А(Б) — это регулируемые стабилизаторы напряжения.
Вернемся к рисунку 2. На нем указано, что диапазон регулировки напряжения 1,25…25В. Максимально допустимое значение этого параметра до 1,25…37В, при входном напряжении 45В. Это максимально допустимое напряжение, поэтому лучше ограничиться диапазоном регулирования 25 вольт.
За максимальным током (1,5А) лучше не гнаться, поэтому будем исходить из расчета хотя бы на один ампер, а это ровно 75%. Ведь запас прочности должен быть всегда. Поэтому для такого блока питания вам понадобится выпрямитель с напряжением не менее 30…33В и током до 1А.
C схема выпрямителя показана на рисунке 4. Если ток потребления более одного ампера, стабилизатор следует дополнить внешними мощными транзисторами. Но это другая схема.
Рисунок 4. Схема выпрямителя
Расчет выпрямителя и трансформатора
В первую очередь следует подобрать диоды выпрямительного моста, их постоянный ток также должен быть не менее 1А, а лучше не менее 2А и более. Тут вполне подойдут диоды 1N5408 с прямым током 3А и обратным напряжением 1000В. Подойдут и отечественные диоды КД226 с любым буквенным индексом.
Электролитический конденсатор фильтра тоже можно просто подобрать, воспользовавшись практическими рекомендациями: на каждый ампер выходного тока тысяча микрофарад. Если мы планируем ток не более 1А, то подойдет конденсатор емкостью 1000мкФ. Электролитические конденсаторы, в отличие от керамических, не терпят повышенных напряжений, поэтому их рабочее напряжение, которое должно быть выше реального напряжения в эта схема, всегда указывается в схемах.
Для разработанного блока питания необходим конденсатор 1000мкФ * 50В. Ничего страшного не будет, если конденсатор будет не 1000, а 1500…2000мкФ. Сам выпрямитель уже спроектирован. Теперь, как говорится, дело за малым: осталось рассчитать трансформатор.
В первую очередь следует определить мощность трансформатора. Это делается с учетом мощности нагрузки. Если выходной ток стабилизатора 1А, а входное напряжение стабилизатора 32В, то потребляемая от вторичной обмотки трансформатора мощность P=U*I=32*1=32Вт.
Какой трансформатор потребуется при такой мощности вторичной цепи? Все зависит от КПД трансформатора, чем больше габаритная мощность, тем выше КПД. Также на этот параметр влияет качество и конструкция трансформаторного железа. Таблица, представленная на рисунке 5, поможет примерно определиться с этим вопросом.
Рисунок 5
Чтобы узнать общую мощность трансформатора, мощность во вторичной обмотке необходимо разделить на КПД трансформатора. Предположим, что в нашем распоряжении имеется обычный трансформатор с Ш-образным железом, обозначенный в таблице как «бронированный штампованный». Расчетная мощность проектируемого блока питания 32Вт, тогда мощность трансформатора 32/0,8=40Вт.
Как было написано чуть выше, для разработанного блока питания требуется постоянное напряжение 30…33В. Тогда напряжение вторичной обмотки трансформатора будет 33/1,41=23,404В.
Это позволяет выбрать стандартный трансформатор с напряжением вторичной обмотки на холостом ходу 24В.
Чтобы не усложнять расчеты, здесь не учитываются падение напряжения на диодах моста и вторичное сопротивление вторичной обмотки. Достаточно сказать, что при токе 1А диаметр вторичного провода обычно принимают не менее 0,6 мм.
Такой трансформатор можно выбрать из унифицированных трансформаторов серии ТПП. Мощность трансформатора может быть более 40Вт, это только повысит надежность блока питания, хотя и немного увеличит его вес. Если трансформатор ТПП купить не удалось, то можно просто перемотать вторичную обмотку трансформатора подходящей мощности.
Если требуется двухполярный регулируемый блок питания, то его можно собрать по схеме, представленной на рисунке 6. Для этого понадобится стабилизатор отрицательного напряжения КР142ЕН18А или LM337. Схема его включения очень похожа на КР142ЕН12А.
Рисунок 6. Схема двухполярного регулируемого блока питания
Совершенно очевидно, что для питания такого стабилизатора потребуется двухполярный выпрямитель. Проще всего это сделать на трансформаторе со средней точкой и диодным мостом, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7. Схема двухполярного выпрямителя
Конструкция блока питания произвольная. Сам выпрямитель и плату стабилизатора можно собрать на отдельных платах или на одной. Микросхемы следует устанавливать на радиаторы площадью не менее 100 квадратных сантиметров. Если вы хотите уменьшить размеры радиаторов, то можете применить принудительное охлаждение с помощью небольших компьютерных кулеров, которых сейчас в продаже предостаточно.
Несколько усовершенствованная схема включения стабилизатора показана на рисунке 8.
Рисунок 8 Типовая схема включения КР142ЕН12А
Защитные диоды VD1, VD2 типа 1N4007 предназначены для защиты микросхемы от пробоя в случае, когда выходное напряжение превышает входное напряжение . Такая ситуация может произойти при выключении микросхемы. Поэтому емкость электролитического конденсатора С2 не должна быть больше емкости электролитического конденсатора на выходе диодного моста.
Конденсатор Cadj, подключенный к клемме управления, значительно снижает пульсации на выходе стабилизатора.