Как работает микросхема КР1114ЕУ4 в импульсных источниках питания. Какие функции выполняет КР1114ЕУ4 в схеме преобразователя напряжения. Как правильно подключить и настроить КР1114ЕУ4 для стабильной работы импульсного блока питания.
Основные характеристики и назначение микросхемы КР1114ЕУ4
КР1114ЕУ4 — это интегральная микросхема, предназначенная для применения в импульсных источниках питания. Она представляет собой широтно-импульсный модулятор (ШИМ) с набором вспомогательных узлов для построения преобразователей напряжения.
Основные характеристики КР1114ЕУ4:
- Напряжение питания: 7-40 В
- Выходной ток: до 200 мА
- Частота работы: до 300 кГц
- Встроенный источник опорного напряжения 5 В
- Два выходных каскада с открытым коллектором
- Возможность работы в однотактном и двухтактном режимах
Микросхема позволяет реализовать различные топологии преобразователей — понижающие, повышающие, инверторные. Она обеспечивает стабилизацию выходного напряжения за счет отрицательной обратной связи.
Функциональные узлы КР1114ЕУ4 и их назначение
В состав КР1114ЕУ4 входят следующие основные функциональные узлы:
- Генератор пилообразного напряжения
- Компаратор ШИМ
- Усилитель ошибки
- Источник опорного напряжения 5 В
- Два выходных каскада с открытым коллектором
- Схема плавного запуска
Какие функции выполняют эти узлы в схеме преобразователя?
- Генератор пилообразного напряжения задает частоту работы преобразователя
- Компаратор ШИМ формирует импульсы управления ключами
- Усилитель ошибки обеспечивает стабилизацию выходного напряжения
- Источник опорного напряжения используется для задания требуемого выходного напряжения
- Выходные каскады управляют силовыми ключами преобразователя
Типовая схема включения КР1114ЕУ4 в импульсном блоке питания
Рассмотрим типовую схему включения КР1114ЕУ4 в импульсном преобразователе напряжения:
«`В этой базовой схеме:
- Вход обратной связи подключен через делитель напряжения R1
- Питание подается на соответствующий вывод микросхемы
- Выходы управляют силовыми ключами преобразователя
- C1 задает частоту работы генератора
- R2 используется в цепи плавного запуска
Настройка и оптимизация работы КР1114ЕУ4
Для обеспечения стабильной и эффективной работы преобразователя на КР1114ЕУ4 необходимо правильно выбрать и настроить ряд параметров:
- Частота работы — задается емкостью конденсатора C1. Оптимальный диапазон 50-200 кГц.
- Коэффициент заполнения — ограничивается резистором R2. Рекомендуется 0.45-0.9.
- Напряжение обратной связи — настраивается делителем R1 для получения требуемого выходного напряжения.
- Время плавного запуска — определяется емкостью C2 на выводе 4.
Как правильно настроить эти параметры?
- Частоту выбирают исходя из требуемой мощности и габаритов трансформатора
- Коэффициент заполнения ограничивают для защиты от насыщения сердечника
- Напряжение ОС настраивают для получения стабильного выходного напряжения
- Время плавного запуска выбирают 10-100 мс для снижения пускового тока
Применение КР1114ЕУ4 в различных топологиях преобразователей
КР1114ЕУ4 позволяет реализовать различные топологии импульсных преобразователей напряжения:
Понижающий преобразователь
В этой схеме КР1114ЕУ4 управляет одним силовым ключом. Выходное напряжение ниже входного. Применяется для питания низковольтной аппаратуры от более высокого напряжения.
Повышающий преобразователь
Здесь микросхема также управляет одним ключом, но выходное напряжение выше входного. Используется для получения высокого напряжения из низкого, например, в светодиодных драйверах.
Обратноходовой преобразователь
В этой топологии КР1114ЕУ4 управляет ключом в первичной обмотке трансформатора. Позволяет получать гальванически изолированное выходное напряжение. Часто применяется в маломощных источниках питания.
Полумостовой преобразователь
Здесь микросхема управляет двумя ключами. Эта схема обеспечивает высокую мощность и КПД. Используется в мощных импульсных источниках питания.
Защитные функции КР1114ЕУ4 и их реализация
КР1114ЕУ4 имеет ряд встроенных защитных функций, повышающих надежность преобразователя:
- Ограничение максимальной длительности импульса
- Плавный запуск
- Защита от пониженного напряжения питания
Как реализовать эти защитные функции в схеме?
- Ограничение длительности импульса задается резистором на выводе 4
- Плавный запуск обеспечивается конденсатором на выводе 4
- Защита от пониженного напряжения работает автоматически при падении напряжения питания ниже 7 В
Дополнительно рекомендуется реализовать следующие виды защит:
- Токовая защита — с помощью токового трансформатора или шунта
- Тепловая защита — установкой термистора на радиатор силовых элементов
- Защита от перенапряжения на выходе — применением супрессора или варистора
Особенности разводки печатной платы с КР1114ЕУ4
При разработке печатной платы импульсного преобразователя на КР1114ЕУ4 следует учитывать ряд важных моментов:
- Цепи обратной связи должны быть максимально короткими
- Силовые цепи необходимо разводить толстыми дорожками
- Следует минимизировать паразитные индуктивности в цепях коммутации
- Важно обеспечить хороший теплоотвод от силовых элементов
- Рекомендуется использовать отдельные земляные полигоны для силовых и сигнальных цепей
Какие еще рекомендации важны при разводке платы?
- Размещать фильтрующие конденсаторы максимально близко к выводам питания микросхемы
- Использовать широкие полигоны для цепей с большими токами
- Разделять силовую и сигнальную части платы
- Применять экранирование для снижения электромагнитных помех
Сравнение КР1114ЕУ4 с современными ШИМ-контроллерами
Хотя КР1114ЕУ4 остается работоспособной и применяемой микросхемой, современные ШИМ-контроллеры имеют ряд преимуществ:
- Более высокая частота работы (до 1-2 МГц)
- Расширенный набор защитных функций
- Интегрированные силовые ключи в некоторых микросхемах
- Цифровое управление параметрами в программируемых контроллерах
- Меньшее энергопотребление
Однако КР1114ЕУ4 сохраняет свои преимущества:
- Простота применения
- Низкая стоимость
- Хорошая документация и множество готовых схем
- Высокая надежность, проверенная временем
Это делает КР1114ЕУ4 по-прежнему востребованной в простых и недорогих импульсных источниках питания малой и средней мощности.
Принципиальная схема ШИМ — Студопедия
Поделись
Преобразователь импульсов, действующий по принципу модуляции их ширины, является одним из основных системы защиты. Непосредственно к каскаду ШИМ преобразователя относятся узлы, построенные на следующих активных элементах:
Микросхема типа КР1114ЕУ4 – ШИМ преобразователь. Цепи пассивных элементов, подключенные к микросхеме, задают динамические параметры ее работы, а также являются составными частями датчиков контроля уровней вторичных напряжений.
Группа элементов на трансформаторах T1–Т2 образуют каскады согласования уровня и мощности импульсных сигналов между выходом ШИМ преобразователя и входными цепями усилителя мощности. Все основные преобразования ШИМ сигналов, а также их формирование осуществляется модулятором, выполненным на микросхеме типа КР1114ЕУ4. В корпусе микросхемы КР1114ЕУ4 заключены все необходимые каскады.
С момента подачи напряжения питания на вывод 12 относительно вывода 7 ШИМ регулятор начинает формирование на выходных контактах (выводы коллекторов и эмиттеров транзисторов VT1 и VT2) импульсных сигналов.
Формально для получения на этих выводах последовательностей импульсов никаких сигналов обратной связи не требуется. Но к микросхеме должны быть подключены пассивные элементы, задающие параметры работы генератора и обеспечивающие смещения на входах операционных усилителей. Для наблюдения импульсов на выводах выходных транзисторов в схеме должны быть установлены дополнительные нагрузочные резисторы, определяющие схему их включения.
При включении питания ВПН на вывод 12 микросхемы КР1114ЕУ4 подается напряжение 12В. Это напряжение стабилизировано и служит для начального запуска
Для формирования пилообразного напряжения внутренним генератором микросхемы КР1114ЕУ4 между ее выводом 6 и общим проводом вторичного напряжения подключен резистор R13 с номинальным значением сопротивления 3,3 кОм, а между общим проводом и выводом D1/5 включен конденсатор C11 емкостью 0,01 мкФ.
Согласно данным технической документации на микросхему КР1114ЕУ4, нарастание напряжения доходит до уровня +3 В, после чего конденсатор разряжается и напряжение на нем скачком падает до нулевого значения. Затем процесс циклически повторяется.
Пилообразное напряжение подается на инвертирующие входы компаратора «мертвой зоны» – элемент DA1 и ШИМ компаратора – элемента DA2. Ко второму входу компаратора подключен внутренний источник начального смещения, величина которого задана и составляет 100 мВ. На диаграмме наличие этого источника условно изображено прямой линией, пересекающей «зубцы» пилообразного напряжения.
Компаратор является пороговым устройством, поэтому на его выходе формируется сигнал, значения которого принимают только два состояния. Если на инвертирующем входе напряжение превышает уровень напряжения на неинвертирующем, то на выходе компаратора устанавливается низкое напряжение, в данном случае нулевое.
И наоборот, если величина напряжения на инвертирующем входе меньше, чем на неинвертирующем, то на выходе напряжение принимает значение высокого уровня, близкого к уровню питания. В нашем случае, когда напряжение начального смещения на неинвертирующем входе компаратора DA1 больше напряжения пилообразного генератора, поданного на второй вход, выходное напряжение (диаграмма 2) имеет высокий уровень. Ко входу D1/4 подключены дискретные элементы каскадов только с положительным напряжением питания.
Смещение на неинвертирующем входе DA1 на величину 100 мВ является минимальным, и приращение напряжения на D1/4 может только увеличить его. Поэтому можно сделать вывод о том, что длительность импульсов, формируемых на выходе DA1, при данном начальном смещении имеет минимальное значение и с повышением напряжения на выводе D1/4 длительность импульсов положительной полярности будет только увеличиваться.
Периодическая последовательность импульсов с выхода компаратора DA1 поступает на цифровой логический элемент типа ИЛИ – DD1.
Частота следования импульсов определяется временными характеристиками пилообразного напряжения.
Усилитель ошибки на элементе DA3 проводит сравнение напряжения обратной связи и опорного напряжения, уровень последнего определяется соотношением резисторов R5 и R6, подключенных между выводом D1/14 и общим проводом.
Превышение этого порога приведет к тому, что на выходе DA3 установится напряжение с нулевым значением. Далее будем предполагать, что этого не происходит, и схема работает в некотором заданном для зоны регулировки диапазоне.
Длительность положительного импульса увеличивается по мере возрастания уровня на выходе DA3, то есть продолжительность импульса прямо пропорциональна уровню напряжения на выходе усилителя рассогласования. Последовательность импульсов подается на второй вход цифрового элемента DD1, на первый вход которого поступает импульсный сигнал с выхода DA1 – компаратора «мертвой зоны».
Получая по входам аналоговые сигналы, на выходах они формируют двухуровневый сигнал.
Выходное состояние элемента DD1, логическое ИЛИ, принимает значение логической единицы тогда и только тогда, когда хотя бы на одном (произвольном) из его входов сигнал также имеет высокий логический уровень. Выход считается в состоянии низкого уровня, когда на все входы логического элемента типа ИЛИ подводятся напряжения также низкого уровня.
В данной принципиальной схеме вывод D1/13 постоянно соединен с D1/14 – выходом источника внутреннего опорного напряжения +5 В. Этот потенциал является постоянным разрешением для прохождения последовательностей от выходов триггера на выходы DD3 и DD4.
На выходе каждого из логических элементов DD5 и DD6 поочередно появляются импульсы из последовательности, сформированной на выходе DD1.
На элементе DD1 производится логическое сложение импульсных сигналов от компараторов DA1 и DA2.
Появлением импульсных сигналов на выходах элементов DD5 и DD6 заканчивается логическая обработка сигнала рассогласования и формирование ШИМ последовательностей в преобразователе.
Схема подключения КР1114ЕУ4 выполнена на основе двух согласующих трансформаторов Т1 и Т2, каждый из них используется для управления только одним силовым транзистором преобразователя.
В моменты пауз между импульсами управления на коллекторах VT1 и VT2 устанавливаются потенциалы, равные напряжению питания каскада. В течение пауз токи через обмотки Т1 и Т2 не протекают, транзисторы закрыты. Импульс управления высокого уровня открывает выходной транзистор VT1 микросхемы КР1114ЕУ4,
напряжение на нем спадает до уровня насыщения. Выводы обмотки W1 оказываются под разными потенциалами.
Благодаря наличию магнитной связи по окончании действия управляющего импульса на транзистор VT1 на выводе обмотки, подключенной к катоду диода D2, возникает импульс отрицательной полярности. Диод открывается.
Токи, протекающие через обмотки Т1 и Т2, взаимно противоположны.
Трансформаторы T1 и T2 не оказывают влияния на работу друг друга.
В начальный момент запуска ШИМ преобразователя каскад управления выводится в рабочий режим с помощью специальной схемы, обычно называемой схемой «медленного» (или «плавного») запуска.
После подключения источника к первичному питанию происходит формирование напряжения питания всего каскада ШИМ. Напряжение питания подается по цепи, подключенной к выводу D1/12 микросхемы КР1114ЕУ4.
Появление напряжения в этой точке инициирует работу внутренних каскадов микросхемы D1. Запускается генератор пилообразного напряжения, внутренним стабилизатором на выводе D1/14 формируется опорное напряжение питания +5 В.
После появления питания на D1 резисторным делителем из R5 и R6 на вход D1/2 подается положительный потенциал. Соотношение потенциалов на входах D1/1 и D1/2 таково, что напряжение на выходе внутреннего компаратора DA3 равно нулю. По мере передачи энергии во вторичную цепь происходит постепенный заряд конденсаторов в выходной цепи канала +5 В. Повышение уровня напряжения на выходе DA3 является следствием нарастания положительного потенциала на входе D1/1. Внутренним компаратором производится сравнение входных напряжений.
Происходит плавное наращивание мощности сигнала управления и плавное нарастание напряжений вторичных цепей.
Передача управления от компаратора «мертвой зоны» DA1 тракту усилителя ошибки осуществляется тогда, когда конденсаторы вторичных цепей уже заряжены и требуется передача энергии для поддержания уровня этого заряда.
Мощный автомобильный усилитель мощности 70-150Вт с преобразователем напряжения (TDA7294, КР1114ЕУ4)
Напряжение бортовой сети ограничивает мощность автомобильного УМЗЧ, и это обстоятельство можно преодолеть применением импульсного преобразователя напряжения питания. В статье описана конструкция мощного двухканального УМЗЧ со встроенным мощным преобразователем на основе микросхемы КР1114ЕУ4.
В настоящее время на рынке автомобильной аудиоаппаратуры представлено много разнообразных моделей автомагнитол. Современные магнитолы обычно имеют четырехканальный усилитель, а выходная мощность, заявленная производителями, исчисляется десятками ватт. Но соответствуют ли надписи на лицевой панели, указывающие выходную мощность, например, 4×40, 4×50 Вт, общепринятому параметру? Чаще указывается ее пиковая выходная мощность (как правило, при питающем напряжении 14 4 В на нагрузке 4 Ом).
На практике номинальная выходная мощность автомагнитолы обычно составляет не более 10-12 Вт на канал [1].
Для реального повышения мощности используют УМЗЧ в мостовом включении Для более мощной нагрузки автомагнитолу дополняют усилителем мощности Исходя из того, что практически все автомобильные акустические системы и большинство АС широкого применения имеют электрическое сопротивление 4 Ом напряжение бортовой сети автомобиля оказывается недостаточным, поэтому для УМЗЧ необходимо использовать вторичные источники электропитания.
Описываемый здесь автомобильный двухканальный усилитель мощности объединен с импульсным блоком питания. Аппаратура отличается простым схемным решением и доступностью изготовления радиолюбителями.
Номинальная выходная мощность УМЗЧ с коэффициентом нелинейных искажений 0,5 % в режиме “Стерео» составляет приблизительно 2×70 Вт (2×4 Ом), в режиме “Моно” — около 150 Вт (8 Ом). Он почти не требует налаживания.
Усилитель мощности Усилитель выполнен на двух микросхемах DA1, DA2.
Интегральная микросхема TDA7294 представляет собой усилитель мощности с высокими техническими характеристиками и сравнительно дешева.
Оконечный и предоконечный каскады TDA7294 построены на полевых транзисторах, имеют защиту от перегрева и от короткого замыкания на выходе При достижении температуры кристалла 145 °С блок защиты переводит микросхему в режим “MUTE” а при достижении 150 С — в режим “STAND-BY».
Благодаря широкому диапазону питающих напряжений микросхему TDA7294 можно использовать совместно с нагрузкой сопротивлением более 8 Ом без существенной потери выходной мощности. При использовании двух микросхем, включенных по мостовой схеме, верхняя граница сопротивления повышается до 16 Ом.
При оптимальном выборе напряжения питания ее максимальная выходная мощность на низкоомной нагрузке (4 Ом и ниже) ограничена лишь предельно допустимым током оконечного каскада, равным 10 А, и достигает 100 Вт. При коэффициенте гармонических искажений 0,5 % микросхема отдает в нагрузку мощность до 70 Вт.
Более подробную информацию о микросхеме можно получить из [2] либо на сайте компании ST Microelectronics.
Принципиальная схема УМЗЧ
Принципиальная схема УМЗЧ без блока питания показана на рис. 1. В предложенной схеме функции “STAND-BY” и “MUTE” не используются, так как включение усилителя производится в блоке питания. Резисторы R1, R4 задают входное сопротивление УМЗЧ.
Рис. 1. Принципиальная схема мощного автомобильного усилителя мощности (УМЗЧ) на микросхемах TDA7294.
Пары элементов R1, С1 и R4, С4 образуют на входах обоих каналов ФВЧ, ограничивают полосу пропускания усилителя снизу Аналогично элементы R2, С2 и R5, С5 в цепи ООС определяют нижнюю границу полосы пропускания. Соотношения сопротивлений R3/R2, R6/R5 задают коэффициент усиления УМЗЧ. При указанных номиналах элементов R2, R3, R5, R6 коэффициент усиления по напряжению составляет 30 дБ.
Переключателем SA1 выбирают режим работы УМЗЧ “Стерео/Моно». В режиме “Стерео» микросхемы DA1 и DA2 работают как два независимых неинвертирующих усилителя, в режиме “Моно» усилитель DA2 превращается из неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления Кu = R6/R5 + 1 в инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления Положению SA1 на схеме соответствует режим “Стерео”.
При использовании УМЗЧ в мостовом режиме вывод “+” АС подключают к выходу DA1, а вывод — к выходу DA2.
Принципиальная схема преобразователя напряжения
Преобразователь блока питания усилителя (рис. 2) построен в основном на микросхеме КР1114ЕУ4 — импортный аналог TL494CN фирмы Texas Instruments. Подробное описание микросхемы можно найти в [3], ее блок-схема показана на рис. 3.
Рис. 2. Принципиальная схема мощного преобразователя напряжения для автомобильного УМЗЧ.
Она включает в себя широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и цепи управления им. Микросхема предоставляет широкие возможности по управлению длительностью выходных импульсов. Так как микросхемы TDA7294 имеют собственные узлы защиты, отпадает необходимость их использования в самом блоке питания.
Микросхема КР1114ЕУ4 может работать как в двухтактных, так и в однотактных преобразователях; режим работы задается по входу OTC (вывод 13). В этом блоке питания вывод 13 подключен к источнику образцового напряжения +5 В и преобразователь работает в двухтактном режиме.
Скважность импульсов может меняться в широких пределах.
Рис. 3. Блок-схема микросхемы КР1114ЕУ4 (TL494CN).
Выходы микросхемы можно подключить непосредственно через резисторы R16, R17 к базам мощных биполярных транзисторов VT1 и VT2 преобразователя благодаря большому предельному значению выходного тока (до 200 мА).
Поскольку у микросхемы преобразователя имеются выводы коллекторов и эмиттеров выходных транзисторов (выводы 8-11), их возможно включить по схеме с общим эмиттером либо с общим коллектором, в зависимости от структуры транзисторов VT1 и VT2. В описываемом блоке с транзисторами структуры n-p-n применен второй вариант. При использовании в качестве ключей полевых транзисторов (n-канальных ПТ) следует удалить резисторы R18 и R19.
В микросхему КР1114ЕУ4 встроен собственный генератор пилообразных импульсов. Элементы R8, С8 являются времязадающими, и частоту генерации можно определить по формуле 1 = 1/(R8С8). При работе в двухтактном режиме частота автогенератора микросхемы должна быть вдвое выше частоты на выходе преобразователя.
Для указанных на схеме номиналах времязадающей цепи частота генератора — около 160 кГц, а частота импульсов на выходе — примерно 80 кГц
Стабильность работы преобразователя в широком диапазоне напряжения питания обеспечивает встроенный источник образцового напряжения (вывод 14) +5 В. Цепь R9С7 обеспечивает после включения питания плавное увеличение ширины выходных импульсов блока и мощности в нагрузке.
Диод VD1 предотвращает выход из строя блока при обратной полярности напряжения питания; в этом случае перегорит лишь предохранитель FU1.
Блок питания имеет стабилизацию напряжения на нагрузке благодаря обратной связи. Она осуществляется через резисторы R10-R15 с каждого плеча выпрямителя.
Эти резисторы образуют два делителя напряжения, через которые часть напряжения с выхода блока питания поступает на усилители ошибки (выводы 1,15) В качестве эталона напряжения, с которым сравниваются выходные напряжения блока питания, используется источник образцового напряжения (ИОН).
Выходы усилителей ошибки внутри DA1 соединены вместе через диоды.
Вывод 3 предназначен для местной обратной связи, ограничивающей коэффициент усиления усилителей. В этом блоке вывод 3 использован для запуска преобразователя, а усилители работают как компараторы. С импульсного трансформатора Т1 напряжение выпрямляется диодами VD2-VD5 и сглаживается конденсаторами С11- С14.
Для уменьшения мощности рассеивания на микросхемах УМЗЧ DA1 и DA2 и увеличения максимальной выходной мощности усилителя нужно правильно выбрать выходное напряжение преобразователя, исходя из сопротивления нагрузки. Данный УМЗЧ рассчитан на работу совместно с нагрузкой 4 Ом в режиме “Стерео” и с нагрузкой 8 Ом в мостовом режиме. Рекомендуемое фирмой-изготовителем значение напряжения питания DA1, DA2 при заданном сопротивлении нагрузки составляет ±25…27 В, на это напряжение и рассчитан импульсный преобразователь.
Устройство запуска для преобразователя
В показанной на рис. 2 схеме блока питания для его включения нужен достаточно мощный переключатель.
Зачастую такой способ включения оказывается неудобным или же неприемлемым. На рис. 4 показана схема устройства автоматического управления запуском преобразователя. Она обеспечивает включение УМЗЧ при подаче на резистор R20 постоянного напряжения более 1 В или при подаче на конденсатор С15 звукового сигнала с действующим значением напряжения не менее 0,6 В.
Рис. 4. Cхема устройства автоматического управления запуском преобразователя.
Первый вариант можно использовать, если автомагнитола имеет выход для управления внешними устройствами, например, электрической выдвижной антенной. Пригоден и другой вариант, если в автомобиле установлен сабвуфер.
Тогда конденсатор С15 подключают к одному из выходов УМЗЧ автомагнитолы, и теперь усилитель будет автоматически включаться при выходной мощности автомагнитолы более 0,15.. 0,2 Вт и отключаться при меньшей.
Недопустимо подключать к магнитоле одновременно два входа, так как это может вывести ее из строя. Конденсатор С16 одновременно сглаживает пульсации переменного напряжения и задерживает отключение усилителя после исчезновения сигнала на входе (с задержкой около 30 с).
Диоды VD7, VD8 предотвращают влияние цепи включения на работу ШИ-модулятора. Также они устанавливают порог напряжения на коллекторе VT3, при превышении которого длительность импульсов на выходе DA3 начнет плавно сокращаться и при достижении 4 .4,5 В блок питания отключится.
Схема Фильтра НЧ для сабвуфера
Если этот усилитель использовать только для сабвуфера, понадобится узел, схема которого приведена на рис. 5.
Это ФНЧ второго порядка с частотой среза 80 Гц; его включают перед входом УМЗЧ. На схеме в скобках указаны выводы ОУ второго канала. В цепи питания установлены интегральные стабилизаторы напряжения DA2, DA3. Если усилитель планируется использовать только в мостовом режиме, вместо сдвоенных ОУ можно применить одиночный.
Рис. 5. Схема простого фильтра низких частот (ФНЧ) для сабвуфера.
Детали и конструкция
Детали и конструкция Все детали усилителя и блока питания, кроме переключателя SA 1 усилителя, предохранителя FU1 и входных и выходных разъемов (на схеме не показаны), смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 2 мм.
Чертеж платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 6.
Рис. 6. Печатная плата для мощного автомобильного усилителя.
В качестве VD1 можно использовать диоды серий КД2997, КД2999 с любым буквенным индексом Диоды КД2997Б (VD2- VD5) возможно заменить на КД2997А, КД2999А, КД2999Б. Вместо транзисторов КТ898А (VT1, VT2) допустимо применить другие КТ890 с любым буквенным индексом, КТ896А, КТ896Б, КТ898Б, КП958А-КП958В, КП954А-КП954В. Можно применить импортные полевые транзисторы IRFZ48, IRFZ44, IRF540, IRF640, IRF530, BUZ11А, BUZ22 или их аналоги, удалив резисторы R18, R19.
Мощные транзисторы БП VT1, VT2 и микросхемы усилителя DA1, DA2 устанавливают на отдельные теплоотводы. Микросхемы допустимо установить на один теплоотвод без изоляции, но при этом изолировать его от корпуса усилителя так как металлическая подложка микросхем имеет напряжение -Uпит относительно общего провода.
Транзисторы устанавливать на один теплоотвод без изоляции недопустимо. В качестве изолирующего материала можно использовать слюду.
При монтаже силовых элементов на теплоотводах желательно использовать теплопроводящую пасту КПТ-8, что позволит значительно облегчить тепловой режим работы данных элементов Диоды VD1-VD5 устанавливают перпендикулярно плате
Магнитопровод импульсного трансформатора Т1 составлен из трех склеенных вместе колец типоразмера К40х25х11 из феррита М2000НМ1. Обмотки I, II намотаны по 4 витка жгутом из пяти проводов ПЭВ-2 1,2 мм Обмотки III, IV намотаны по 10 витков жгутом из четырех проводов ПЭВ-2 0,8 мм. Обмотки I, II и III, IV должны быть симметричными.
Перед намоткой острые края склеенного кольца необходимо закруглить надфилем Между обмотками прокладывают изоляцию из фторопластовой ленты в три-четыре слоя. Трансформатор устанавливают в центре печатной платы с помощью прижимающей сверху прямоугольной или круглой пластины с отверстием в центре и винта М5 или М6 с гайкой.
В схеме управления запуском преобразователя в качестве VD1-VDЗ пригодны любые маломощные кремниевые диоды КТ3102А (VT1) заменяется транзистором с любым буквенным индексом из этой серии или КТ315.
В ФНЧ (см. рис. 5) допустимо установить ОУ КР574УД2, КР140УД20, КР544УД4. Вместо стабилизаторов DA2, DA3 можно применить любые интегральные стабилизаторы положительного и отрицательного напряжения на 15 В
Надо постараться подключить провода питания усилителя как можно ближе к аккумулятору автомобиля (на щиток предохранителей), чтобы исключить влияние других потребителей тока. Поскольку пиковый ток, потребляемый усилителем, может достигать 15 А, в цепи питания следует использовать провода большого сечения (3-5 мм ). При наличии устройства, критичного к ВЧ пульсациям напряжения в бортовой сети, нужно увеличить емкость С9 а если это не принесет желаемого эффекта то включить в цепь питания преобразователя высокочастотный фильтр.
Налаживание
При исправных элементах усилитель начинает работать сразу. В настройке нуждается только блок питания. Поэтому монтаж и настройку целесообразно проводить в два этапа следующим образом.
На печатной плате устанавливают только элементы блока питания (детали усилителя не впаивают).
Далее выпаивают резистор Б14 и между общим проводом и положительным выходом блока питания подключают эквивалент нагрузки — проволочный резистор сопротивлением 6…7 Ом мощностью не менее 100 Вт. После включения питания замеряют напряжение на этом резисторе, оно должно находиться в пределах 26..28 В.
Далее сопротивление нагрузки увеличивают до 50 Ом. Вращением движка подстроечного резистора R13 добиваются такого же выходного напряжения блока питания, как и при 100-вагтной нагрузке. Затем R14 впаивают, а R12 выпаивают Настройка второй цепи стабилизации аналогична. По окончании настройки впаивают резистор R12.
Затем монтируют детали УМЗЧ и проверяют работоспособность устройства в сборе на эквиваленты нагрузки от генератора звуковой частоты. Устройство автоматического включения усилителя (см рис. 4) в настройке не нуждается, но если преобразователь запускается и при отсутствии входных сигналов, то уменьшают сопротивление R21 до значения, при котором напряжение на коллекторе УТ1 находится в интервале 6.
