Усилитель низкой частоты для сабвуфера

Усилитель низкой частоты для сабвуфера

Покупка хорошего усилителя и самого сабвуфера для авто может потянуть на несколько сотен долларов. С другой стороны, если вы имеете хотя бы начальные познания в электронике, можно сделать всё это своими руками. И самый простой вариант автомобильного усилителя для сабвуфера — многократно проверенная схема на УМЗЧ TDA1562.

Вот технические характеристики микросхемы TDA1562:
Напряжение питания – 8..18в;
Пиковое значение выходного тока – 10А;
Ток в режиме покоя – 0,15А;
Сопротивление нагрузки – 4 Ом;
Выходная мощность, при коэффициенте гармоник
-0,03% — 1 Вт
-0,06% — 20 Вт
-0,5% — 55 Вт
-10% — 70 Вт
Коэффициент усиления по напряжению – 26 дБ
Диапазон воспроизводимых частот – 16…20000 Гц
Входное сопротивление – 10 кОм
Цена TDA1562 — примерно 6уе.

Эта микросхема представляет собой УНЧ с вольтдобавкой, суть которой сводится к тому, что при воспроизведении звуковых сигналов, высокая выходная мощность требуется на короткий промежуток времени, а остальное время выходная мощность остается небольшой. Поэтому пока выходная мощность не превышает 18Вт, устройство функционирует как обычный УНЧ с питанием от источника 12В. При превышении выходной мощности 18Вт внутреннее напряжение питания кратковременно повышается при помощи преобразователя в состав которого входят конденсаторы вольтодобавки. Подобное решение позволяет получить на нагрузке большую пиковую мощность при стандартном питании бортовой сети авто — 12В.

Замыканием контактов осуществляется перевод микросхемы из дежурного режима в рабочий и наоборот. Усилитель не рекомендуется подключать к сабвуферам со встроенными фильтрами, содержащие значительные емкости. Микросхема TDA1562 довольно чувствительна к напряжению питания, поэтому не подавайте на неё больше 18В. Усилитель развивает выходную мощность 70Вт на нагрузке 4Ом при питании от однополярного источника напряжением 15В.

Для монтажа микросхемы используйте толстые провода, так как имеет место потребление тока до 10 ампер. Это относится и к проводам идущим к динамику сабвуфера, ведь даже небольшое увеличение сопротивления линии приведёт к потерям мощности.

Микросхему усилителя самодельного сабвуфера необходимо установить на теплоотвод площадью не менее 500 см2. В качестве радиатора можно использовать металлический корпус или шасси авто. Как вариант можно задействовать принудительный обдув микросхемы 12-ти вольтовым кулером от компьютерного БП.

Корпус сабвуфера делаем из ДВП достаточной толщины — чтоб не было дребезга и призвуков. Снаружи обклеиваем его мягкой тканью для вибропоглощения. В качестве разъёмов используем стандартные тюльпаны и пружинящие педальки.

Для индикации режимов сабвуфера служат два светодиода. Зелёный показывает подачу питающего напряжения 12В на схему, а красный сигнализирует о перегрузках и срабатывании защиты в TDA1562

Питание 12В нужно прикрутить винтами — для улучшения контакта и уменьшения потерь. Испытания готового сабвуфера показали, что звук не хуже фирменных сабов среднего ценового диапазона, и вполне возможно собрать своими руками хорошую бас — систему в авто всего за 35уе и два вечера. Материал прислал — in_sane

Усилитель мощности для сабвуфера 200 Вт HI-FI

Усилитель мощности для сабвуфера 200 Вт HI-FI высокого качества, собран на мощных полевых транзисторах с использованием симметричной топологии и чистым детализированным звуком на выходе.

Представленная здесь принципиальная схема усилителя является усовершенствованным, переработанным вариантом ранее используемой такой же схемы, только без установленных каких бы то ни было защит, имеющую низкий уровень температурной стабильности оконечного каскада.

Такие существенные недоработки привели к тому, что ток покоя в выходном тракте менял свои значения в широком диапазоне. На снимке показана принципиальная схема двухсот-ватного усилителя мощности, разработанная с применением MOSFIT транзисторов. Если возникнет желание увеличить выходную мощность аппарата до 400 Вт, тогда нужно будет добавить еще по два транзистора IRFP240 в каждое плечо. Подробнее будет написано ниже.

Усилитель мощности для сабвуфера 200 Вт при модернизации которого, мы в первую очередь стремились максимально защитить все узлы и модули системы от возможно возникающих нештатных ситуаций при эксплуатации. Поэтому мы установили защиту от перегруженности по току. Здесь можно подробнее рассмотреть работу схемы, возьмем одно только верхнее плечо с положительным напряжением (другое плечо идентично). Значение перегруженности системы по току берется с цепочки резисторов R31 и R37, а далее через цепочку R29-R33-R23 поступает на вывод базы ключа Q6. Тут немного нужно пояснить: необходимость установки резисторов R23’ и R26’ нужно только в случае работы на 4-омную нагрузку. Если напряжение в цепи база-эмиттер биполярного транзистора Q6 достигнет значения 0,52v, то откроется переход база-коллектор и через сопротивление R15, поступит цепь база-эмиттер Q1, а тот в свою очередь переключит базовый переход ключа Q4 на корпус. В следствии чего, Q4 перейдет в закрытое состояние, тем самым ограничит сигнал выходного каскада устройства.

Усилитель мощности для сабвуфера с изначальной его схемой была еще одна недоработка, а именно не эффективная температурная стабильность, к тому же ток покоя очень зависел от разницы питающего напряжения. Для устранения этой проблемы был встроен узел выполненный на элементах Q3 постоянного резистора R11 и подстроечного R12, а рабочая точка предварительного тракта усиления теперь выполняется от 15-ти вольтового стабилизатора VD1 через цепь резисторов R5 и R6.

Установка нулевого напряжения и тока покоя на выходе усилителя, значение которого находится в пределах 18-45 мА на каждую пару транзисторов, выполняется переменными резисторами R3 и R12, а на всю схему ток покоя составит примерно 45-100 мА, это вместе с током потребления стабилитронов.

Подача во входную цепь усилителя сигнала слишком большого значения, при котором происходит клипование, то размах амплитуды напряжения на сопротивлении R19 в пиковых значениях может составить 1/2 питания каждого плеча, которое поступает на затворы выходного каскада. Если взять во внимание, что у полевых транзисторов пиковое значение затвор-исток не более 20V, то оконечный каскад скорее всего выйдет из строя. Для предотвращения такой возможности в конструкцию были внесены изменения в виде электронных цепочек R24-VD3 и R25-VD4 в обеих плечах, которые уменьшают напряжение на переходе затвор-исток примерно

Теперь немного насчет того, чтобы усилитель мощности для сабвуфера 200 Вт имел большую мощность. Мы бы не советовали на представленной здесь схеме добавлять выходные транзисторы, самое нормальное количество это две пары, так как в таком варианте повышается емкостная нагрузка на каскад предварительного усиления. В процессе проектирования схемы были изготовлены две печатные платы с неодинаковыми размерами: 120×87мм и 99×80.5мм


Печатная плата усилителя. Размер платы 120 x 87 мм

Печатная плата усилителя. Размер платы 99 мм x 80.5 мм

Эти платы имеют отличие размерами установочных элементов и в незначительной степени есть отличие в схеме. Например, плата на снимке вверху выполнена без установки постоянных резисторов R23′, R26′ номиналом 1,5 кОм, поэтому нужно быть внимательным во время сборки, в первую очередь ориентируйтесь на монтажные схемы. В архиве запакованы все необходимые файлы двух плат в P-CAD 2006, и монтажные карты в превосходном качестве исполнения.

Биполярные транзисторы Q3 – Q5 расположены на алюминиевом радиаторе в виде пластины толщиной 2 мм и высотой 22 мм. Мощные транзисторы оконечного каскада обязательно должны быть установлены на радиаторе с достаточной площадью рассеивания тепла, с использованием тепло-проводной пасты и прокладки изолирующей транзистор от радиатора.

Здесь представлена таблица с некоторыми цифрами, определяющими соотношения напряжения питания от сопротивления в акустической системе. Music Power (RMS) — это обозначение пиковой мощности на выходе, при коэффициенте искажений THD = 12%, RMS Continuous Output Power — это паспортная мощность на выходе с THD = 0,6%.

Перед первым запуском усилителя, желательно установить в цепи питания гасящие резисторы с номиналом от 47 Ом и мощностью 2 Вт, чтобы избежать негативных последствий в случае имеющихся каких либо ошибок в монтаже и если эти ошибки присутствуют то эти ограничительные сопротивления погасят большой ток, тем самым обезопасят устройство от выхода из строя. Если включение прошло нормально, то эти резисторы можно будет убрать.

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.

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.

Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector