Высококачественный мощный усилитель моноблок
После покупки сабвуферной головки MAGNAT AD300, оказалось, что моего старого усилителя по схеме Чивильча ему явно мало. Поэтому появился замысел создать что-то новое. Новыми критериями стали соответственно высокая выходная мощность и возможность работы на низкоомную нагрузку.
Функционально усилитель состоит из четырех блоков, преобразователя напряжения, блока фильтров, блока защиты и соответственно самого усилителя мощности. Расскажу коротко о каждом из них.
Преобразователь напряжения
Главной частью любого усилителя мощности является источник питания. Понятно, что для получения высокой выходной мощности 12-ти вольт от аккумулятора явно не достаточно. Поэтому в первую очередь нужно создать преобразователь напряжения, который позволит получить двуполярное питание +-60В с мощностью не меньше 400Вт. Порывшись на форуме нашел достаточно простую и относительно хорошую схему.
Мозгом данного преобразователя служит микросхема TL494NC, она создает импульсы заданной частоты. Частоту задают элементы R1 и С8. Дальше эти импульсы попадают на транзисторы VT1, VT2, которые являются управляющими ключами для выходных транзисторов. Поочередно открываясь, выходные транзисторы создают в первичной обмотке переменный ток высокой частоты. Трансформатор повышает напряжение до заданных 60В, дальше ток выпрямляется диодным мостом. Дроссели и конденсаторы сглаживают пульсацию и высокочастотные наводки. Трансформатор намотан на ферритовом кольце склеенному из двух колец размерами 45*28*8 марки НМ2000. Все грани кольца скругляются напильником, потом транс обматывается тряпочной изолентой.
Первичная обмотка намотана 10 жилами диаметром 0,8 мм и содержит 2*5 витков. Витки распределяются равномерно по кольцу. На выводах все жилы скручиваются. После первичной обмотки опять слой изоленты. Вторичная обмотка намотана 3 жилами таким же проводом и содержит 2*19 витков.
Радиатором для выходных транзисторов служит дюралюминиевая пластинка, толщиною 3-4 мм, длиной около 10 см и высотой около 3см.
Для питания блока фильтров необходимо двуполярное питание +-15В. Реализуется оно при помощи стабилизатора напряжения собранного на транзисторах VT8, VT9 и кренках 7815, 7915. Транзисторы и кренки также имеют маленькие алюминиевые пластинки-радиаторы. Для питания блока защиты сделан отвод из положительного плеча питания усилителя. Падение напряжения реализует двухватный резистор R17.
Включается преобразователь как и сам усилитель с помощью клеммы REM, подавая на нее +12В от магнитолы, замка зажигания или например выключателя. При выключенном усилителе, ток потребления очень мал. На плате, также предусмотрен разъем для подключения вентиляторов охлаждения. Размеры печатной платы 140х105мм.
Усилитель мощности
Схема высококачественного усилителя мощности также взята из форума сайта cxem.net. Данный усилитель здесь зовут «Lanzar». Схема выбрана за ее высокое качество звука, большую мощность, относительную простоту в настройке, высокий басовый потенциал.
Правильно собранный усилитель работает сразу, настройка 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, также попарно желательно отбирать и VT1, VT3 и VT2, VT4. На фото резисторы R1 и R2 на 0,25Вт, позже они были заменены на 2Вт, хотя достаточно резисторов и 0,5Вт. Для транзисторов VT5, VT7 сделан небольшой алюминиевый радиатор. Размеры печатной платы 140х80мм.
Блок фильтров и защиты
Так как усилитель для сабвуфера, нужно выделить из общего широкополосного стереосигнала сумованый, узкополосный низкочастотный сигнал. Для этого собранный блок фильтров. Он содержит сумматор, который сумирует стерео сигнал в моно, сабсоник, который отбрасывает инфранизкие частоты, фильтр НЧ, который обрезает диапазон к 300Гц с крутизной 12дБ/окт, регулирующий фильтр НЧ с частотой среза в пределах 35-150Гц и регулятор фазы, который сдвигает фазу сигнала для лучшего согласования с акустикой.
Все конденсаторы в сигнальных цепях пленочные, за исключением С3, С4, С6, С8. В моем случае керамическими являются также шунты С5, С7. Если чувствительности усилителя окажется мало, резисторами R7, R8, R9, R10 можно изменить коэффициент усиления. Повысить его можно увеличением номиналов R9, R10 и уменьшением R7, R8. Схема наведена ниже.
Блок защиты сохранит сабвуфер при неполадках в усилителе и защитит АС от постоянного напряжения. Также он устраняет щелчки при включении, подключая нагрузку через несколько секунд после включения усилителя. Одним недостатком является то, что схема питается от того же источника питания, что и усилитель мощности, потому при выключении, реле не отключает громкоговоритель сразу, а через несколько секунд, за которые разряжаются конденсаторы блока питания.
Блок защиты и блок фильтров смонтированы на одной печатной плате размерами 185х53мм. Места для стабилитронов VD2, VD3 не предусмотрено, у меня они запаяны в месте подключения питания на плату, хотя думаю можно обойтись и без них, возможно тогда реле будет срабатывать чуть быстрее при выключении.
Конструкция корпуса и монтаж
Все платы смонтированы на дюралюминиевой пластине толщиной 3мм. К ней также прикручивается радиатор выходных транзисторов. Между радиатором и основой, нанесен слой термопасты, таким образом пластина также играет роль радиатора. Выходные транзисторы прижимаются непосредственно к радиатору, между радиаторами и корпусами транзисторов изоляционная прокладка и слой термопасты.
Боковые стенки сделаны из дубовых планок размерами 230х47х15 мм. С внутренней стороны планок, внизу, сделаны фаски, в которые вставляется основа усилителя. С наружи планкам придался коричневый цвет и покрылись лаком. Передняя и задняя стенки также из дюралюминиевых пластин. На передней панели крепятся входные и выходные клеммы, регуляторы чувствительности, среза частоты и фазы, индикатор включения, а также куллер. На задней панели крепится еще один куллер, а также сделаны отверстия для циркуляции воздуха. Клеммы питания также на задней панели. Передний куллер работает на вдув холодного воздуха снаружи-внутрь корпуса, непосредственно на радиатор. Задний на вытяжку горячего воздуха из корпуса. Охлаждения в осеннюю пору хватает, летом испытания еще не проводились, все же перегрев на высокой мощности не исключаю. Поэтому при повторении конструкции советовал бы чуть увеличить размеры радиаторов.
Верхняя крышка сделана из ламинируемого МДФ, ее толщина 3-4мм, сверху черная краска и лак.
Звучит усилитель замечательно, мощно, напористо, чуствуется запас мощности, бас плотный и глубокий.
Простой усилитель для сабвуфера в авто на 120вт
В этой статье рассмотрим изготовление простого усилителя для автомобильного сабвуфера и не только. Выходная мощность 120вт, входное напряжение от 11 до 14.4в.
В данном усилителе уже имеются все защиты, а именно защита от короткого замыкания, защита от переполюсовки и защита от постоянки на выходе. Также имеется регулировка входной чувствительности.
Принципиальная схема усилителя.
Трансформатор намотан на круглом сердечнике и имеет первичную обмотку 5 + 5 витков, вторичная 4 раза по 14 витков.
Далее, главное сфазировать обмотки, сначала первичные вставляем в плату.
Затем и вторичные, тоже не забываем правильно сфазировать.
На плате со стороны дорожек, аккуратно вставляем, зачищаем и припаиваем паяльником 60вт — это рекомендация.
Ну а далее запаиваем аккуратно все остальные детали согласно схеме.
Полевики обязательно ставим на небольшой радиатор.
Также припаиваем сразу переменные резисторы для регулирования громкости и нижних частот.
В блоке питания, конденсаторы желательно взять с низким сопротивлением.
Силовые транзисторы, также нужно обязательно поставить на нормальные радиаторы, поэтому я расположил их по бокам.
Корпус я сделал из старого автомобильного усилителя, всё подогнал, получилось как раз.
Себестоимость усилка рублей 500 ушло на детали, а сам процесс сборки — просто удовольствие.
Усилитель для сабвуфера и не только
Недавно для своего сабвуфера я сделал новый усилитель. Получилось очень симпатично, да и звук отличный:
Вот как он выглядит внутри. Корпус разделен пополам дюралевой пластиной — это одновременно и экран, и конструктивный элемент — на ней крепятся все платы усилителя. Корпус купил на Али экспрессе.
Верхняя часть усилителя:
Усилитель мощности с выходом на полевых транзисторах имеет повышенное выходное сопротивление. Для сабвуфера повышение выходного сопротвления улучшает воспроизведение самых низких частот. А для «обычных» колонок делает звук субъективно более приятным. Поскольку этот усилитель предназначен для сабвуфера, то в нем установлен корректор Линквица. В результате мой саб реально воспроизводит частоты от 20 Гц. Поскольку я люблю слушать музыку в высоком качестве, а такое качество дают SACD-диски, то предусмотрен переключатель обычный_звук / SACD (на SACD басы записываются на 10 дБ ниже, поэтому требуется дополнительное усиление).
Про пользу серебряных проводов для звука не врут: на Хеллуин усилитель работать почти всю ночь, но никакая нечистая сила благодаря серебряному входному кабелю в него не проникла! Шутка. На самом деле это тонкий и удобный для работы кабель с фторопластовой изоляцией. Такая изоляция не плавится при пайке. Поэтому такой кабель я и использовал.
Нижняя часть усилителя:
Здесь есть все, что нужно хорошему усилителю: блок питания, софтстарт, защита громкоговорителя, логарифмический индикатор уровня.
Максимальная выходная мощность усилителя зависит от источника питания. А сам усилитель максимум выдает 120…150 Вт. Много это или мало? Я уже долго этим усилителем пользуюсь. Помещение — 24 м2, потолки примерно 3 м. Сабвуфер настроен так, что на него идет канал саба в многоканальном звуке и басы со всех колонок — все частоты ниже 80 Гц ресивер перенаправляет на саб. Так вот, в музыке выходная мощность не превышает 5…10 Вт. В кино больше. Самый басовитый фильм, из тех, что я посмотрел с новым усилителем — «Хоббит», когда дракон рушит озерный город. Там выходная мощность усилителя сабвуфера достигала 60 Вт. Я это хорошо мог контролировать по светодиодному индикатору.
Так что в этом моем усилителе максимальная выходная мощность 80 Вт. Для получения большей мощности нужен был другой трансформатор — у этого напряжение маловато. Но такой мощности мне хватает — ни разу индикатор выходной мощности не зашкаливал, и ни разу максимальная выходная мощность не была достигнута.
Насчет качества звучания. Субъективно все звучит очень хорошо. Но субъективность обманчива. Как реально работает усилитель? Вот зависимость нелинейных искажений (Кг, THD) от выходной мощности этого реального усилителя, работающего в реальных условиях: родной блок питания, в корпусе, с предусилителем и проч. На нагрузке 8 ом.
Если хотите, можете сравнить этот график с аналогичной характеристикой дорогих Hi-End усилителей.
Схемы усилителя (по мере публикации соответствующие ссылки заработают):
Полный усилитель для автомобильного сабвуфера
В очередные выходные просматривая фотографии сделанных мною автомобильных усилителей обратил внимание на то, что все они имеют довольно большие габаритные размеры, оно и понятно , если усилитель работает в классе АВ, то нужны большие теплоотводы, которые естественно увеличивают вес и размеры конструкции, но сами платы тоже не из маленьких, ведь автомобильный усилитель это не только усилитель , а совокупность повышающего преобразователя, фильтра низких частот и усилителя низкой частоты.
В общем был охвачен идеей создать компактный усилитель для среднего автомобильного сабвуфера и быстро сел за компьютер и разработал печатную плату, она получилась довольно компактной и продуманной, никакого лишнего пространства, все заполнено компонентами.
Несколько слов о конструкции.
Это законченный моноблок для автомобильного сабвуфера с фильтром низких частот, который обеспечивает срез порядка 100Гц, выполнен на сдвоенном операционном усилителе BA4558, ценители качественного звука может и будут критиковать за такое решение, мол микросхема не из самых лучших, но эту микру внедряю в самые разные проекты и превосходно работает не один год, к тому же микросхема популярная и найти не составит труда.
фильтр низких частот
Фильтр имеет на входе сумматор для суммирования входного сигнала с обеих каналов, лишь только потом сигнал обрабатывается ОУ, срезаются все частоты выше 100Гц, при желании частоту среза можно сделать ниже.
Усилитель мощности построен на привычной для таких целей микросхеме TDA7294, обеспечивает выходную мощность около 100 ватт (70 ватт номинальная), тут хочу обратить внимание зрителей на тот момент, что указанная мощность является реальной, синусоидальной мощностью, а не то, что пишут китайцы на дешевых усилителях, так, что усилитель на полную может раскачивать такие динамические головки как 75ГДН- именно они находят широкое применение в самодельных автомобильных (да и не только) сабвуферных системах.
Преобразователь напряжения.
Я неоднократно пояснял для чего он нужен, более-менее серьезные усилители нуждаются в двухполярном источнике питания, напряжение которого в разы выше, чем напряжение бортовой сети автомобиля, преобразователь просто повышает напряжение до нужного уровня, для питания микросхемы усилителя.
В этом варианте использована традиционная схематика преобразователя – пуш-пул. Это двухтактный DC-DC преобразователь напряжения, имеется трансформаторная развязка, как и в прочем любом автомобильном усилителе.
Микросхема генератора – TL494 настроена на частоту около 150кГц, это довольно много, с учетом того, что во многих источниках советуется настраивать генератор на частоту в 2-3 раза ниже указанной, но сердечник трансформатора у меня марки epcos N87, в случае наших сердечников не советую увеличивать частоту выше 60кГц.
Полевые транзисторы типа IRFZ44, холостой ход инвертора без выходной нагрузки не более 50мА , с подключенным усилителем и фильтром (без входного сигнала) 250мА – это реальные цифры зафиксированные приборами.
Данные намотки трансформатора будут зависеть исключительно от вашего сердечника, в моем случае кольцо имеет размеры 28х14х10, первичная обмотка 2х5 витков жгутом из 5 проводов по 0,7мм, вторичная – 11 витков, жгут состоит из проводов 0,35мм 6 жил.
Напряжение ХХ около 25-27 вольт, под нагрузкой до 50 ватт почти никакой просадки, при нагрузке 100-120 вольт просадка минимальна.
Не смотря на простоту схематических решений, этот комплекс имеет все, что должен иметь любой автомобильный усилитель.
Микросхемы были установлены на панельки DIP8 и DIP16 для быстрой замены, хотя с учетом того, что усилитель будет работать в автомобиле, а это значит вечные вибрации, то желательно их запаять на плату без использования указанных панелей. Выходные выпрямительные диоды поставил типа UF5408, хотя они на 3 Ампера, но справляются отлично.
Дросселя (входной и выходные) были выдраны из вторичных цепей компьютерного бп, намоточные данные особо не критичны, их можно вообще не ставить (многие производители автомобильных усилителей так и делают).