Высококачественный мощный усилитель моноблок

Предисловие

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.

Схема преобразователя напряжения для УМЗЧ

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.

Трансформатор

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.

Трансформатор

Трансформатор

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.

Схема мощного высококачественного усилителя Lanzar

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.

Фото собранного усилителя

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.

Схема блока фильтров

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.

Схема блока защиты

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

 

Усилитель

amp146-10.jpg

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.

amp146-11.jpg

amp146-12.jpg

amp146-13.jpg

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.

amp146-14.jpg

amp146-15.jpg

Верхняя крышка сделана из ламинируемого МДФ, ее толщина 3-4мм, сверху черная краска и лак.

amp146-16.jpg

amp146-17.jpg

Звучит усилитель замечательно, мощно, напористо, чуствуется запас мощности, бас плотный и глубокий.

Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин
  Преобразователь напряжения
DA1 ШИМ контроллер
TL494
1   Поиск в магазине Отрон
  Линейный регулятор
LM78L15
1   Поиск в магазине Отрон
  Линейный регулятор
LM79L15
1   Поиск в магазине Отрон
VT1, VT2 Биполярный транзистор
BC556
2   Поиск в магазине Отрон
VT3-VT6 MOSFET-транзистор
IRF3205
4   Поиск в магазине Отрон
VT7 Биполярный транзистор
BC546
1   Поиск в магазине Отрон
VT8 Биполярный транзистор
КТ815Б
1   Поиск в магазине Отрон
VT9 Биполярный транзистор
КТ814Б
1   Поиск в магазине Отрон
VD1, VD4-VD7 Диод
КД213А
5   Поиск в магазине Отрон
VD2, VD3 Выпрямительный диод
1N4148
2   Поиск в магазине Отрон
VD8-VD11 Стабилитрон
1N4743A
4 На 13 Вольт Поиск в магазине Отрон
C1, C24-C27 Конденсатор 1 мкФ 5   Поиск в магазине Отрон
C2-C5 Электролитический конденсатор 2200мкФ 25В 4   Поиск в магазине Отрон
C6 Конденсатор 0.1 мкФ 1   Поиск в магазине Отрон
C7, C9, C11 Электролитический конденсатор 22 мкФ 3   Поиск в магазине Отрон
C8 Конденсатор 1.2 нФ 1   Поиск в магазине Отрон
C10 Конденсатор 10 нФ 1   Поиск в магазине Отрон
C12-C15 Конденсатор 0.68 мкФ 4   Поиск в магазине Отрон
C16-C23 Электролитический конденсатор 1000мкФ 63В 8   Поиск в магазине Отрон
R1 Резистор
15 кОм
1 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R2, R9-R12 Резистор
10 Ом
5 0.25 Ватт Поиск в магазине Отрон
R3, R14 Резистор
10 кОм
2 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R4 Резистор
47 кОм
1 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R5, R6 Резистор
20 Ом
2 0.25 Ватт Поиск в магазине Отрон
R7, R8 Резистор
1 кОм
2 0.25 Ватт Поиск в магазине Отрон
R13 Резистор
56 Ом
1 2 Ватт Поиск в магазине Отрон
R15, R16 Резистор
3 кОм
2 0.25 Ватт Поиск в магазине Отрон
R17 Резистор
1 кОм
1 2 Ватт Поиск в магазине Отрон
FU1 Предохранитель 40А 1   Поиск в магазине Отрон
L1 Дроссель   1 Феррит 8мм, провод 2мм, 10 витков Поиск в магазине Отрон
L2, L3 Дроссель   2 Феррит 8мм, провод 1.4-2мм, 5-6 витков Поиск в магазине Отрон
T1 Трансформатор   1 См. статью Поиск в магазине Отрон
  Усилитель мощности
VT1, VT2 Биполярный транзистор
2N5551
2   Поиск в магазине Отрон
VT3, VT4 Биполярный транзистор
2N5401
2   Поиск в магазине Отрон
VT5 Биполярный транзистор
2SB649
1   Поиск в магазине Отрон
VT6, VT7 Биполярный транзистор
2SD669
2   Поиск в магазине Отрон
VT8 Биполярный транзистор
2SC3182
1   Поиск в магазине Отрон
VT9 Биполярный транзистор
2SA1265
1   Поиск в магазине Отрон
VT10, VT11 Биполярный транзистор
2SC5200
2   Поиск в магазине Отрон
VT12, VT13 Биполярный транзистор
2SA1943
2   Поиск в магазине Отрон
VD1, VD2 Стабилитрон
1N4744A
2   Поиск в магазине Отрон
C1, C2 Электролитический конденсатор 100 мкФ 2   Поиск в магазине Отрон
C3-C5, C11, C14, C19, C20 Конденсатор 0.47 мкФ 7   Поиск в магазине Отрон
C6, C7 Электролитический конденсатор 47мкФ 16В 2   Поиск в магазине Отрон
C8 Конденсатор 240 пФ 1   Поиск в магазине Отрон
C9, C10 Электролитический конденсатор 220мкФ 16В 2   Поиск в магазине Отрон
C12, C13 Конденсатор 100 пФ 2   Поиск в магазине Отрон
C15 Конденсатор 24 пФ 1   Поиск в магазине Отрон
C16 Конденсатор 1 мкФ 1   Поиск в магазине Отрон
C17, C18 Электролитический конденсатор 1000мкФ 63В 2   Поиск в магазине Отрон
C21 Конденсатор 0.1 мкФ 1   Поиск в магазине Отрон
R1, R2 Резистор
4.7 кОм
2 1 Ватт Поиск в магазине Отрон
R3, R4 Резистор
6.8 кОм
2 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R5, R10-R13 Резистор
100 Ом
5 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R6 Резистор
47 кОм
1 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R7-R9 Резистор
1 кОм
3 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R14 Резистор
4.7 кОм
1 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R15 Подстроечный резистор 4.7 кОм 1   Поиск в магазине Отрон
R16, R17 Резистор
47 Ом
2 0.5 Ватт Поиск в магазине Отрон
R18 Резистор
180 Ом
1 1 Ватт Поиск в магазине Отрон
R19 Резистор
15 кОм
1 0.125 Ватт Поиск в магазине Отрон
R20-R23 Резистор
2.2 Ом
4 1 Ватт Поиск в магазине Отрон
R24-R27 Резистор
0.22 Ом
4 5 Ватт Поиск в магазине Отрон
R28 Резистор
4.7 Ом
1 2 Ватт Поиск в магазине Отрон
  Блок фильтров
OP1, OP2 Операционный усилитель
TL074
2   Поиск в магазине Отрон
C1, C2 Конденсатор 3.3 мкФ 2   Поиск в магазине Отрон
C3-C6 Конденсатор 100 пФ 4   Поиск в магазине Отрон
C7-C9, C12, C14, C17 Конденсатор 0.1 мкФ 6   Поиск в магазине Отрон
C10, C11 Конденсатор 0.22 мкФ 2   Поиск в магазине Отрон
C13, C16 Конденсатор 68 нФ 2   Поиск в магазине Отрон
C15 Конденсатор 50 нФ 1   Поиск в магазине Отрон
R1, R2, R5, R6 Резистор
2.2 кОм
4   Поиск в магазине Отрон
R3, R4, R9, R10 Резистор
22 кОм
4   Поиск в магазине Отрон
R7, R8, R18, R20 Резистор
15 кОм
4   Поиск в магазине Отрон
R11, R12 Резистор
1 кОм
2   Поиск в магазине Отрон
R13 Резистор
68 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
R14 Резистор
27 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
R15 Резистор
470 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
R16, R17 Резистор
5.6 кОм
2   Поиск в магазине Отрон
R19 Подстроечный резистор 50 кОм 1   Поиск в магазине Отрон
R21, R23 Резистор
10 кОм
2   Поиск в магазине Отрон
R22 Подстроечный резистор 100 кОм 1   Поиск в магазине Отрон
R24 Подстроечный резистор 20 кОм 1   Поиск в магазине Отрон
  Блок защиты
VT1, VT2 Биполярный транзистор
2N5551
2   Поиск в магазине Отрон
VT3 Биполярный транзистор
BD139
1   Поиск в магазине Отрон
VD1 Выпрямительный диод
1N4148
1   Поиск в магазине Отрон
VD2, VD3 Стабилитрон
1N4743A
2   Поиск в магазине Отрон
C1 Электролитический конденсатор 47 мкФ 1   Поиск в магазине Отрон
C2 Электролитический конденсатор 220 мкФ 1   Поиск в магазине Отрон
R1, R3 Резистор
6.8 кОм
2   Поиск в магазине Отрон
R2 Резистор
12 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
R4 Резистор
15 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
R5 Резистор
180 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
R6 Резистор
39 кОм
1   Поиск в магазине Отрон
K1 Реле 24В 1   Поиск в магазине Отрон

 

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

ЦАП AK4490 для Rapsberry Pi 3/4/5
4999 ₽ Показать товар
Релейный регулятор громкости "Никитина"
4999 ₽ Показать товар
AudioBerry Hat — Плата расширения для Raspberry Pi + SpDif/Toslink + блок питания
3999 ₽ Показать товар
AudioBerry One — медиа плеер для SQ аудио системы в автомобиле
14999 ₽ Показать товар
DSP1 — 8-ми цифровой звуковой процессор
48000 ₽ Показать товар
WRux - Проводной пульт для плеера AudioBerry / процессора DSP-1
7999 ₽ Показать товар
Содержание

Комментарии к статье

Написать ответ...

Цитата
Комментировать