Питание усилителей нч. Импульсный блок питания унч. Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения

Представляю вашему вниманию испытанную мной схему достаточно простого импульсного сетевого блока питания УМЗЧ. Мощность блока составляет около 200Вт(но можно разогнать и до 500Вт).

Краткие характеристики:

Входное напряжение — 220В;
Выходное напряжение — +-26В(при полной нагрузке просадка 2-4В);
Частота преобразования — 100кГц;
Максимальный ток нагрузки — 4А.

Схема блока
Блок питания построен на микросхеме IR2153 по схеме strannicmd

Конструкция и детали.

Блок питания собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита. Рисунок печатной платы в Sprint-Layout под утюг найдете в конце статьи.
Входной дроссель из любого блока питания компьютера или монитора, входной конденсатор применен из расчета 1мкф на 1Вт.Далее плоский низкочастотный диодный мост GBUВ приблизительно на 3А в качестве ключей можно применить IRF 840, IRFI840GLC, IRFIBC30G, VT1 – BUT11, VT3 – c945, выходные диодные сборки лучше применить пошустрее в этой схеме я поставил Шотки MBR 1545, выходные дроссели сделаны из кусочков феррита длинной 4см и?3мм, 26 витков проводом ПЕВ-1, но я так думаю что можно применить и дроссель групповой стабилизации на кольце из распыленного железа(сам не пробовал).
Основную часть деталей можно найти в компьютерных БП.

Печатная плата

БП в сборе

Трансформатор

Трансформатор под свои нужды, можно рассчитать
Данный трансформатор намотан на одном кольце К32Х19Х16 из феррита марки М2000НМ (колечко синего цвета), первичная обмотка намотана равномерно по всему кольцу и составляет 34 витка провода МГТФ 0,7. Перед намоткой вторичных обмоток нужно обмотать первичную обмотку фторопластофой лентой. Обмотка II равномерно намотана сложенным вдвое проводом ПЭВ-1 0,7 и составляет 6+6 витков с отводом от середины. Обмотка III (самопитание IRки) равномерно намотана 3+3 витка витой парой (одна пара проводов) с отводом от средины.

Наладка БП

ВНИМАНИЕ!!! ПЕРВИЧНЫЕ ЦЕПИ БП НАХОДЯТСЯ ПОД СЕТЕВЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, ПОЭТОМУ НУЖНО СОБЛЮДАТЬ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ НАЛАДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.
Первый запуск блока желательно производить подключив его через токоограничивающий резистор в место предохранителя, представляющий из себя лампу накаливания мощностью 60Вт и напряжением 220В, а IR-ку питать от отдельного блока питания 12В(обмотка самопитания отключена). При включенном БП через лампу сильно не грузите его. Как правило, правильно собранный БП в наладке не нуждается. При первом включении через лампу БП лампа должна загорется и сразу же потухнуть (моргнуть), если же так то все нормально и можно проверить питание на выходе. Все ок! тогда отключаем лампу, ставим предохранитель и подключаем самопитание микросхемы, при запуске БП светодиод который стоит между первой и третей ногой должен моргнуть и блок питания запустится.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ), или усилитель низкой частоты (УНЧ) является одним из самых распространенных электронных устройств. Все мы получаем звуковую информацию, используя ту или иную разновидность УНЧ. Не все знают, но усилители низкой частоты используются также в измерительной технике, дефектоскопии, автоматике, телемеханике, аналоговой вычислительной технике и других областях электроники.

Хотя, конечно же, основное применение УНЧ - донести до нашего слуха звуковой сигнал с помощью акустических систем, преобразующих электрические колебания в акустические. И сделать это усилитель должен максимально точно. Только в этом случае мы получаем то удовольствие, которое доставляют нам любимая музыка, звуки и речь.

С появления в 1877 фонографа Томаса Эдисона до настоящего времени ученые и инженеры боролись за улучшение основных параметров УНЧ: прежде всего за достоверность передачи звуковых сигналов, а также за потребительские характеристики, такие как потребляемая мощность, размеры, простота изготовления, настройки и использования.

Начиная с 1920-х годов сформировалась буквенная классификация классов электронных усилителей, которая используется и по сей день. Классы усилителей отличаются режимами работы применяемых в них активных электронных приборов - электронных ламп, транзисторов и т.д. Основными «однобуквенными» классами являются A, B, C, D, E, F, G, H. Буквы обозначений классов могут сочетаться в случае совмещения некоторых режимов. Классификация не является стандартом, поэтому разработчики и производители могут использовать буквы достаточно произвольно.

Особое место в классификации занимает класс D. Активные элементы выходного каскада УНЧ класса D работают в ключевом (импульсном) режиме, в отличие от остальных классов, где большей частью используется линейный режим работы активных элементов.

Одним из основных преимуществ усилителей класса D является коэффициент полезного действия (КПД), приближающийся к 100%. Это, в частности, приводит к уменьшению рассеиваемой активными элементами усилителя мощности, и, как следствие, уменьшению размеров усилителя за счет уменьшения размеров радиатора. Такие усилители предъявляют значительно меньшие требования к качеству источника питания, который может быть однополярным и импульсным. Другим преимуществом можно считать возможность применения в усилителях класса D цифровых методов обработки сигнала и цифрового управления их функциями - ведь именно цифровые технологии преобладают в современной электронике.

С учетом всех этих тенденций компания Мастер Кит предлагает широкий выбор усилителей класса D , собранных на одной и той же микросхеме TPA3116D2, но имеющих различное назначение и мощность. А для того, чтобы покупатели не тратили время на поиски подходящего источника питания, мы подготовили комплекты усилитель + блок питания , оптимально подходящие друг к другу.

В этом обзоре мы рассмотрим три таких комплекта:

1. MP3116mini + LRS-100-24 (Усилитель НЧ D-класса 2×50 Вт + источник питания 24 В / 100 Вт / 4.5A);
2. MP3116 + LRS-200-24 (Усилитель НЧ D-класса 2×100 Вт + источник питания 24 В / 200 Вт / 8.8A);
3. MP3116btl + LRS-200-24 (Усилитель НЧ D-класса 1×150 Вт + источник питания 24 В / 200 Вт / 8.8A).

Первый комплект предназначен, прежде всего, для тех, кому необходимы минимальные размеры, стереозвук и классическая схема регулировки одновременно в двух каналах: громкость, низкие и высокие частоты. Он включает в себя усилитель MP3116mini и блок питания LRS-100-24 .

Сам двухканальный усилитель имеет беспрецедентно маленькие размеры: всего 60 × 31 × 13 мм, не включая ручек регуляторов. Размеры блока питания 129 × 97 × 30 мм, вес - около 340 г.

Несмотря на небольшие размеры, усилитель отдает в нагрузку 4 ома честные 50 ватт на канал при напряжении питания 21 вольт!

В качестве предварительно усилителя применена микросхема RC4508 - двойной специализированный операционный усилитель для аудиосигналов. Он позволяет идеально согласовать вход усилителя с источником сигнала, имеет крайне низкие нелинейные искажения и уровень шума.

Входной сигнал подается на трехконтактный разъем с шагом контактов 2.54 мм, напряжение питания и акустические системы подключаются с помощью удобных винтовых разъемов.

На микросхему TPA3116 с помощью теплопроводящего клея установлен небольшой радиатор, площади рассеяния которого вполне хватает даже на максимальной мощности.

Обращаем ваше внимание на то, что с целью экономии места и уменьшения размеров усилителя отсутствует защита от неверной полярности подключения источника питания (переполюсовки), поэтому будьте внимательны при подаче питания на усилитель.

С учетом небольших размеров и эффективности сфера применения комплекта весьма широка - от замены устаревшего или вышедшего из строя старого усилителя до очень мобильного звукоусилительного комплекта для озвучивания мероприятия или вечеринки.

Пример использования такого усилителя приведен .

На плате отсутствуют отверстия для крепления, но для этого с успехом можно использовать потенциометры, имеющие крепления под гайку.

Второй комплект включает в себя стереоусилитель MP3116 на двух микросхемах TPA3116D2, каждая из которых включена в мостовом режиме и обеспечивает до 100 ватт выходной мощности на канал, а также с выходным напряжением 24 вольта и мощностью 200 ватт.

С помощью такого комплекта и двух 100-ваттных акустических систем можно озвучить солидное мероприятие даже вне помещения!

Усилитель снабжен регулятором громкости с выключателем. На плате установлен мощный диод Шоттки для защиты от переполюсовки блока питания.

Усилитель снабжен эффективными фильтрами низкой частоты, установленными согласно рекомендациям производителя микросхемы TPA3116, и обеспечивающими совместно с ней высокое качество выходного сигнала.

Питающее напряжение и акустические системы подключаются с помощью винтовых разъемов.

Входной сигнал может быть подан как на трехконтактый разъем с шагом 2.54 мм, так и с помощью стандартного аудиоразъема типа Jack 3.5 мм.

Радиатор обеспечивает достаточное охлаждение обеих микросхем и прижимается к их термопадам винтом, расположенным с нижней части печатной платы.

Для удобства использования на плате также установлен светодиод зеленого свечения, сигнализирующий о включении питания.

Размеры платы, с учетом конденсаторов и без учета ручки потенциометра составляют 105 × 65 × 24 мм, расстояния между крепежными отверстиями - 98.6 и 58.8 мм. Размеры блока питания 215 × 115 × 30 мм, вес около 660 г.

Третий комплект представляет собой одноканальный усилитель низкой частоты MP3116btl и блок питания LRS-200-24 с выходным напряжением 24 вольта и мощностью 200 ватт.

Усилитель обеспечивает до 150 ватт выходной мощности на нагрузке 4 ома. Основное применение этого усилителя - построение качественного и энергоэффективного сабвуфера.

По сравнению со многими другими специализированными сабвуферными усилителями, MP3116btl отлично раскачивает низкочастотные динамики достаточно большого диаметра. Это подтверждается отзывами покупателей рассматриваемого УНЧ. Звук получается насыщенный и яркий.

Радиатор, занимающий большую часть площади печатной платы, обеспечивает эффективное охлаждение TPA3116.

Для согласования входного сигнала на входе усилителя применена микросхема NE5532 - двухканальный малошумящий специализированный операционный усилитель. Он имеет минимальные нелинейные искажения и широкую полосу пропускания.

На входе также установлен регулятор амплитуды входного сигнала со шлицем под отвертку. С его помощью можно подстроить громкость сабвуфера под громкость основных каналов.

Для защиты от переполюсовки питающего напряжения на плате установлен диод Шоттки.

Питание и акустические системы подключаются с помощью винтовых разъемов.

Размеры платы усилителя 73 × 77 × 16 мм, расстояния между крепежными отверстиями - 69.4 и 57.2 мм. Размеры блока питания 215 × 115 × 30 мм, вес около 660 г.

Во все комплекты включены импульсные источники питания компании MEAN WELL.

Основанная в 1982 году, компания является ведущим производителем импульсных источников питания в мире. В настоящее время корпорация MEAN WELL состоит из пяти финансово независимых компаний-партнеров на Тайване, в Китае, США и Европе.

Продукция MEAN WELL характеризуется высоким качеством, низким процентом отказов и длительным сроком службы.

Импульсные источники питания, разработанные на современной элементной базе, удовлетворяют самым высоким требованиям по качеству выходного постоянного напряжения и отличаются от обычных линейных источников малым весом и высоким КПД, а также наличием защиты от перегрузки и короткого замыкания на выходе.

Источники питания LRS-100-24 и LRS-200-24, используемые в представленных комплектах, имеют светодиодный индикатор включения и потенциометр для точной регулировки выходного напряжения. Перед подключением усилителя проверьте выходное напряжения, и при необходимости выставьте его уровень на 24 вольта с помощью потенциометра.

В примененных источниках используется пассивное охлаждение, поэтому они совершенно бесшумны.

Необходимо отметить, что все рассмотренные усилители могут быть с успехом применены для конструирования звуковоспроизводящих систем для автомобилей, мотоциклов и даже велосипедов. При питании усилителей напряжением 12 вольт выходная мощность будет несколько меньше, но качество звука не пострадает, а высокий КПД позволяет эффективно питать УНЧ от автономных источников питания.

Также обращаем ваше внимание на то, что все рассмотренные в этом обзоре устройства можно приобрести по отдельности и в составе других комплектов на сайте

Может быть кого-нибудь заинтересует такой девайс — встроенный в системный блок УНЧ 2х25 Вт.

Внешний вид девайса

Хорошая мать, хорошая звуковая карта, хорошие, но пассивные колонки…

В итоге на рабочем месте (у компа) нет приличного звука. Долго извращался со всякими внешними усилителями, которые занимают место на столе, требуют дополнительную розетку, провода, и всякие прочие неудобности. В конце концов надоело, и сделал встроенный УНЧ на базе мс TDA8560Q — автомобильный двухканальный усилитель 2х40 Вт на нагрузке 2 Ома. На 4-омной нагрузке мощность чуть меньше — 2х25 Вт. Обвязка — пара электролитов по питанию, входные делители (25 Вт лишковато, однако), 4 кондерчика в развязку по входу и в цепи питания, и если совсем уж пальцы веером — транзистор для «мягкого» запуска (чтобы не было щелчков при включении).

Все это очень удобно разместилось на плате формата стандартной PCI-ной карточки, которую вставил в свободный слот на мамке. Чтобы не грузить дорожки материнки, питание (бортовые 12 вольт) подал через отдельный разъем (как на всех IDE-устройствах — сидюках, винтах, и современных видеокартах). Под рукой была крепежная планка от старой видеокарточки S3-Trio, так что вообще ничего напильником делать не пришлось.

В качестве выходного разъема применил розетку DRB-9 (аналогичную разъему COM-порта, только «маму»). Не очень удобно, что провода от обеих колонок пришлось загнать в один разъем, но зато «конструктив» девайса получился очень простой.

Усилитель соединил с выходом звуковой карты обычным аудио-шнурком от сидюка (только припаял с одной стороны разъем «мини-джек» диаметром 3,5мм).

Для охлаждения микросхемы усилителя отлично подошел стандартный радиатор от старенького процессора, толи 486-го, толи от первого пня (высотой всего 12 мм). На него, при желании, даже кулер можно поставить (на плате предусмотрел разъем). Но, как показал месяц активной эксплуатации, этого не требуется, температура радиатора не превышает 40-50 градусов даже при длительной работе и на большой мощности.

(нарисовано в чертилке SLayout-4). Схема — стандартная из даташит на микросхему, но если нужно, выложу дополнительно. Единственное отличие — на входе каждого канала сделал делители 6:1 (5,6 кОм и 1 кОм), иначе уровень сигнала со звуковухи лишковат.

Номиналы всех деталей нарисованы на печатке.

Кстати, для того, чтобы установить радиатор, мелкосхему пришлось уложить «на спину» — металлической подложкой в сторону радиатора, соответственно пришлось зеркально переформовать выводы микросхемы (выгнуть в другую сторону).

Если будете использовать крепежную планку от другой карты (допустим, от доп. разъема СОМ-порта), то возможно придется изменить место выходного разъема (сдвинуть его вверх или вниз по плате). В крайнем случае можно использовать стандартную планку-заглушку, но придется полчасика послесарить, и выпилить отверстие под выходной разъем.

Разъем для подачи питания на усилитель выпаял с платы какого-то древнего винчестера. Можно взять с 5-дюймового дисковода или с сидюка.

Надеюсь, что с повторением этой полезной штуковины проблем не будет.

Единственный совет: не забывайте, что ток БП компа по 12 вольтам всего несколько ампер (конкретно смотрите на своем БП), и поэтому не старайтесь «выкачать» из TDA-шки все, что она может выдать. Расчет простой — 1 ампер потребляемого тока может обеспечить выходную мощность усилителя примерно по 5 Вт на канал, соответственно 2 ампера — 2х10 Вт, и т.д. У меня блок питания в компе 450 Вт, способен выдавать до 14 ампер по 12 вольтам, так что 4-5 ампер «на сторону» не оказывают отрицательного влияния на работу компьютера.

Не жадничайте, и всё у вас будет в шоколаде!

Проверили его работоспособность, оценили качество звука основного канала. Самое время добавить в него модуль защиты от случайных замыканий, чтоб вся работа не пошла лесом, из-за неизбежных случайностей в процессе его эксплуатации. Также соберём остальные маломощные каналы УНЧ, для подключения тыловых колоночек.

ЗАЩИТА АС УМЗЧ

В итоге были собраны три блока защиты, один из них для сабвуферного усилителя, а два остальных для каналов ОМ.

В сети можно найти большое количество схем блоков защиты, но эта схема перепробована мной неоднократно. При наличии постоянного напряжения на выходе (выше допустимого) защита мгновенно срабатывает спасая динамическую головку. После подачи питания реле замыкается, а при срабатывания схемы оно должно размыкаться. Защита включает головку с небольшой задержкой - это тоже в свою очередь, является дополнительной страховкой и щелчок после включения, почти не слышен.

Компоненты блока защиты могут отклоняться от указанного, Основной транзистор можно заменить на наш КТ815Г , использовал высоковольтные транзисторы MJE13003 - их у меня навалом, кроме того, они довольно мощные и не перегреваются в ходе работы, поэтому в теплоотводе не нуждаются. Маломощные транзисторы можно заменить на S9014, 9018, 9012 , даже на КТ315 , оптимальный вариант - 2N5551 .

Реле на 7-10 Ампер, подобрать можно любое реле на 12 или 24 Вольта, в моем случае на 12 Вольт.

Блоки защиты для каналов ОМ установлены возле трансформатора второго инвертора, работает все это дело довольно четко, при максимальной громкости защита может сработать (ложно) крайне редко.

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Долго решал какой усилитель использовать для маломощных акустических систем. Как дешевый вариант вначале решил использовать микросхемы TDA2030 , потом подумал, что 18-ти ватт на канал маловато и перешел к TDA2050 - умощненный аналог на 32 ватта. Затем сравнив звучание основных вариантов выбор впал на любимую микросхему - LM1875 , 24 ватта и качество звучания на 2-3 порядка лучше, чем у первых двух микросхем.

Долго копался в сети, но печатную плату под свои нужды так и не нашел. Сидя за компом несколько часов была создана своя версия для пятиканальноо усилителя на микросхемах LM1875 , плата получилась довольно компактной, на плате также предусмотрен блок выпрямителей и фильтров. Этот блок был полностью собран за 2 часа - все компоненты к тому времени имелись в наличии.

ВИДЕО УСИЛИТЕЛЯ

Качество звучания этих микросхем на очень высоком уровне, в конце концов разряд Hi-Fi , отдаваемая мощность приличная - 24 ватта синуса, но в моем случае мощность повышена путем повышения питающего напряжения до 24-х вольт, в таком случае можно получить порядка 30 ватт выходной мощности. На основной плате усилителя у меня было предусмотрено место для 4-х канального усилителя на TDA2030 , но чем-то оно мне не понравилось...

Плата для LM крепится на основную плату УНЧ через стойки в виде трубок и болтов. Питание для этого блока берется со второго инвертора, предусмотрена отдельная обмотка. Выпрямитель и фильтрующие конденсаторы расположены непосредственно на плате усилителя. В качестве выпрямительных диодов уже традиционные КД213А .

Дросселей для сглаживания ВЧ помех не использовал, да и нет нужды их применять, поскольку даже в довольно брендовых автомобильных усилителях их часто не ставят. В качестве теплоотвода использовал набор дюралюминиевых болванок 200х40х10 мм.

На плату также укреплен кулер, который одновременно отводит теплый воздух с этого блока и отдувает теплоотводы инверторов. С электроникой аудиокомплекса полностью разобрались - переходим к С уважением - АКА КАСЬЯН .

Обсудить статью ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ - УНЧ И БЛОК ЗАЩИТЫ