Napriek všetkej rozmanitosti automobilových zosilňovačov je ich obvod podobný. Poďme zistiť, ako funguje obyčajný zosilňovač do auta.

Začnime s napájaním alebo meničom. Faktom je, že samotný zosilňovač je napájaný z palubnej 12V batérie. A zosilňovacia časť vyžaduje bipolárne napätie ±25 voltov a niekedy aj viac.

Detegovať prevodník na plošnom spoji zosilňovača nie je ťažké, vyrába ho toroidný transformátor a zväzok elektrolytov.

A toto je zosilňovač Lanzar VIBE. Prevodník zaberá polovicu dosky plošných spojov.

Vo väčšine prípadov je prevodník postavený na základe čipu regulátora PHI TL494CN, ktorý ľahko nájdete v AT napájacích zdrojoch z PC.

Do rúk sa mi dostalo niekoľko zosilňovačov do auta čínskej výroby (CALCELL, Lanzar VIBE, Supra, Fusion). Všetky tieto zosilňovače používali obvod meniča veľmi podobný tomu, ktorý bol publikovaný v časopise „Rádio“ („Trojkanálový UMZCH pre auto“, autor V. Gorev, č. 8 z roku 2005, s. 19-21). Tu je diagram.

Rozdiel medzi týmto obvodom a tými, ktoré sa používajú v priemyselných návrhoch automobilových zosilňovačov, je odlišná základňa prvkov, ako aj použitie jedného sekundárneho usmerňovača (sú dva). Výrobným vzorkám tiež chýbajú kompenzačné tlmivky ( 2L2 - 2L3, 2L4 - 2L5) a teda elektrolyty 2С9, 2С10, 2С13, 2С14. Z celého tohto obvodu ostávajú na výstupe meniča len kapacitné elektrolytické kondenzátory 3300 - 4700 μF (35 - 50V) ( 2S11, 2S12). Na vstupe prevodníka na filtrovanie rušenia z palubnej siete a Filter v tvare U(LC filter + kapacitný filter). Pozostáva z tlmivky na feritovom krúžku ( 2L1) a dva elektrolytické kondenzátory (na obrázku - 2S8, 2S21). Niekedy, aby sa zvýšila celková kapacita kondenzátorov, je nainštalovaných a paralelne zapojených niekoľko kondenzátorov. Kondenzátory sú vybrané pre prevádzkové napätie 25V (menej často 35V) a kapacitu 2200 µF.

Okrem toho sú v priemyselných obvodoch prenosové obvody z pohotovostného režimu do prevádzkového režimu vyrobené na báze tranzistorov s nízkym výkonom. Vo vyššie uvedenom obvode sa na zapnutie zosilňovača používa bežné 12V elektromagnetické relé.

V zosilňovačoch CALCELL, Lanzar VIBE, Supra je vo väzbových obvodoch mikroobvodu TL494CN inštalovaný obvod niekoľkých bipolárnych tranzistorov. Keď sa na terminál použije +12 R.E.M. (Diaľkové ovládanie- "ovládanie") sa spustí prevodník - zapne sa zosilňovač.

Obvod meniča je konvertor push-pull. Ako kľúčové tranzistory sa používajú N-kanálové tranzistory MOSFET s efektom poľa (napr. IRFZ44N - analóg STP55NF06, STP75NF75), možno použiť aj výkonnejšie analógy IRFZ46 - IRFZ48. Na zvýšenie výkonu meniča sú v každom ramene inštalované 2 a niekedy 3 tranzistory MOSFET a sú pripojené ich zvody.

Vďaka tomu môže byť cez tranzistory čerpaný významný impulzný prúd. Zaťaženie zvodov tranzistorov s efektom poľa sú 2 vinutia impulzného transformátora. Je toroidný, to znamená vo forme prstenca s drôtenými vinutiami pomerne veľkého prierezu.

Keďže impulzné napätie je z impulzného toroidného transformátora odstránené, je potrebné ho usmerniť. Na tieto účely slúžia dve duálne diódy. Jeden má spoločnú katódu ( MURF1020CT, FMQ22S) a druhá spoločná anóda ( MURF1020N, FMQ22R). Tieto diódy nie sú jednoduché, ale rýchle, určené pre jednosmerný prúd od 10 ampérov.

Výsledkom je, že na výstupe získame bipolárne napätie ±25 - 27V, ktoré je potrebné na „riadenie“ výkonných výstupných tranzistorov zosilňovača audiofrekvenčného výkonu (AMP).

O dôležitých maličkostiach. Na opravu autozosilňovača doma potrebujete 12V napájanie a prúd niekoľkých ampérov. Používam buď počítačový zdroj alebo 12V(8A) jednotku, ktorú som si zakúpil k LED pásiku. Prečítajte si o tom, ako pripojiť zosilňovač do auta doma.

Pokračovanie nabudúce...

Vytvorenie dobrého napájacieho zdroja pre výkonový zosilňovač (UPA) alebo iné elektronické zariadenie je veľmi zodpovedná úloha. Kvalita a stabilita celého zariadenia závisí od zdroja energie.

V tejto publikácii vám poviem o vytvorení jednoduchého transformátorového napájacieho zdroja pre môj domáci nízkofrekvenčný výkonový zosilňovač "Phoenix P-400".

Takýto jednoduchý napájací zdroj je možné použiť na napájanie rôznych obvodov nízkofrekvenčného zosilňovača.

Predslov

Pre budúcu napájaciu jednotku (PSU) pre zosilňovač som už mal toroidné jadro s navinutým primárnym vinutím ~ 220 V, takže úloha výberu „spínania PSU alebo na základe sieťového transformátora“ nebola prítomná.

Spínané zdroje majú malé rozmery a hmotnosť, vysoký výstupný výkon a vysokú účinnosť. Napájací zdroj založený na sieťovom transformátore je ťažký, ľahko sa vyrába a nastavuje a pri nastavovaní obvodu sa nemusíte zaoberať nebezpečným napätím, čo je dôležité najmä pre začiatočníkov, ako som ja.

Toroidný transformátor

Toroidné transformátory v porovnaní s transformátormi s pancierovými jadrami vyrobenými z dosiek tvaru W majú niekoľko výhod:

• menší objem a hmotnosť;
• vyššia účinnosť;
• lepšie chladenie vinutia.

Primárne vinutie už obsahovalo približne 800 závitov 0,8 mm drôtu PELSHO, bolo naplnené parafínom a izolované vrstvou tenkej fluoroplastovej pásky.

Meraním približných rozmerov transformátorovej žehličky viete vypočítať jej celkový výkon, takže viete odhadnúť, či je jadro vhodné na získanie potrebného výkonu alebo nie.

Ryža. 1. Rozmery železného jadra pre toroidný transformátor.

• Celkový výkon (W) = plocha okna (cm 2) * plocha prierezu (cm 2)
• Plocha okna = 3,14 * (d/2) 2
• Plocha prierezu = h * ((D-d)/2)

Vypočítajme si napríklad transformátor s rozmermi železa: D=14cm, d=5cm, v=5cm.

• Plocha okna = 3,14 * (5 cm/2) * (5 cm/2) = 19,625 cm2
• Plocha prierezu = 5 cm * ((14 cm-5 cm)/2) = 22,5 cm 2
• Celkový výkon = 19,625 * 22,5 = 441 W.

Celkový výkon transformátora, ktorý som použil, sa ukázal byť jednoznačne nižší, ako som očakával - asi 250 wattov.

Výber napätí pre sekundárne vinutia

Keď poznáte požadované napätie na výstupe usmerňovača po elektrolytických kondenzátoroch, môžete približne vypočítať požadované napätie na výstupe sekundárneho vinutia transformátora.

Číselná hodnota jednosmerného napätia po diódovom mostíku a vyhladzovacích kondenzátoroch vzrastie približne 1,3...1,4 krát v porovnaní so striedavým napätím privádzaným na vstup takéhoto usmerňovača.

V mojom prípade na napájanie UMZCH potrebujete bipolárne jednosmerné napätie - 35 voltov na každom ramene. V súlade s tým musí byť na každom sekundárnom vinutí prítomné striedavé napätie: 35 voltov / 1,4 = ~25 voltov.

Rovnakým princípom som urobil približný výpočet hodnôt napätia pre ostatné sekundárne vinutia transformátora.

Výpočet počtu závitov a vinutia

Na napájanie zostávajúcich elektronických jednotiek zosilňovača bolo rozhodnuté navinúť niekoľko samostatných sekundárnych vinutí. Na navíjanie cievok so smaltovaným medeným drôtom bol vyrobený drevený čln. Môže byť tiež vyrobený zo sklenených vlákien alebo plastu.

Ryža. 2. Shuttle na navíjanie toroidného transformátora.

Vinutie bolo vykonané smaltovaným medeným drôtom, ktorý bol k dispozícii:

• pre 4 výkonové vinutia UMZCH - drôt s priemerom 1,5 mm;
• pre ostatné vinutia - 0,6 mm.

Počet závitov pre sekundárne vinutie som zvolil experimentálne, keďže som nevedel presný počet závitov primárneho vinutia.

Podstata metódy:

1. Navíjame 20 závitov akéhokoľvek drôtu;
2. Primárne vinutie transformátora zapojíme do siete ~220V a zmeriame napätie na navinutom 20 závitoch;
3. Potrebné napätie vydelíme tým získaným z 20 závitov - zistíme, koľkokrát je potrebných 20 závitov na navíjanie.

Napríklad: potrebujeme 25V a z 20 otáčok dostaneme 5V, 25V/5V=5 - potrebujeme navinúť 20 otáčok 5-krát, to znamená 100 otáčok.

Výpočet dĺžky potrebného drôtu prebiehal nasledovne: Navinul som 20 závitov drôtu, urobil naň značku fixkou, odmotal a odmeral dĺžku. Potrebný počet závitov som vydelil 20, výslednú hodnotu vynásobil dĺžkou 20 závitov drôtu - dostal som približne potrebnú dĺžku drôtu na navinutie. Pridaním 1-2 metrov rezervy k celkovej dĺžke môžete drôt navinúť na raketoplán a bezpečne ho odstrihnúť.

Napríklad: potrebujete 100 závitov drôtu, dĺžka 20 závitov je 1,3 metra, zistíme, koľkokrát treba navinúť každý 1,3 metra, aby ste získali 100 závitov - 100/20 = 5, zistíme celkovú dĺžku drôtu (5 kusov po 1,3m) - 1,3*5=6,5m. Pre rezervu pridáme 1,5 m a získame dĺžku 8 m.

Pre každé nasledujúce vinutie by sa malo meranie opakovať, pretože s každým novým vinutím sa dĺžka drôtu potrebná o jednu otáčku zväčší.

Na navíjanie každého páru 25V vinutí boli na raketoplán paralelne položené dva drôty (pre 2 vinutia). Po navinutí je koniec prvého vinutia spojený so začiatkom druhého - máme dve sekundárne vinutia pre bipolárny usmerňovač s pripojením v strede.

Po navinutí každého páru sekundárnych vinutí na napájanie obvodov UMZCH sa tieto izolovali tenkou fluoroplastovou páskou.

Takto bolo navinutých 6 sekundárnych vinutí: štyri na napájanie UMZCH a ďalšie dve na napájanie zvyšku elektroniky.

Schéma usmerňovačov a stabilizátorov napätia

Nižšie je schematický diagram napájacieho zdroja pre môj domáci výkonový zosilňovač.

Ryža. 2. Schéma napájacieho zdroja pre podomácky vyrobený nízkofrekvenčný výkonový zosilňovač.

Na napájanie obvodov LF výkonového zosilňovača sa používajú dva bipolárne usmerňovače - A1.1 a A1.2. Zvyšné elektronické jednotky zosilňovača budú napájané stabilizátormi napätia A2.1 a A2.2.

Rezistory R1 a R2 sú potrebné na vybitie elektrolytických kondenzátorov, keď sú elektrické vedenia odpojené od obvodov výkonového zosilňovača.

Môj UMZCH má 4 zosilňovacie kanály, dajú sa zapínať a vypínať v pároch pomocou spínačov, ktoré spínajú elektrické vedenia šatky UMZCH pomocou elektromagnetických relé.

Rezistory R1 a R2 môžu byť z obvodu vylúčené, ak je napájanie trvalo pripojené k doskám UMZCH, v tomto prípade sa elektrolytické kondenzátory vybijú cez obvod UMZCH.

Diódy KD213 sú navrhnuté na maximálny priepustný prúd 10A, v mojom prípade to stačí. Diódový mostík D5 je navrhnutý pre prúd najmenej 2-3A, zostavený zo 4 diód. C5 a C6 sú kapacity, z ktorých každá pozostáva z dvoch kondenzátorov 10 000 μF pri 63V.

Ryža. 3. Schematické schémy stabilizátorov jednosmerného napätia na mikroobvodoch L7805, L7812, LM317.

Vysvetlenie názvov na obrázku:

• STAB - stabilizátor napätia bez nastavenia, prúd nie viac ako 1A;
• STAB+REG - stabilizátor napätia s reguláciou, prúd nie viac ako 1A;
• STAB+POW - nastaviteľný stabilizátor napätia, prúd cca 2-3A.

Pri použití mikroobvodov LM317, 7805 a 7812 je možné výstupné napätie stabilizátora vypočítať pomocou zjednodušeného vzorca:

Uout = Vxx * (1 + R2/R1)

Vxx pre mikroobvody má nasledujúci význam:

• LM317 - 1,25;
• 7805 - 5;
• 7812 - 12.

Príklad výpočtu pre LM317: R1=240R, R2=1200R, Uout = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Dizajn

Takto sa plánovalo použiť napätie z napájacieho zdroja:

• +36V, -36V - výkonové zosilňovače na TDA7250
• 12V - elektronické ovládanie hlasitosti, stereo procesory, indikátory výstupného výkonu, obvody tepelného ovládania, ventilátory, podsvietenie;
• 5V - indikátory teploty, mikrokontrolér, digitálny ovládací panel.

Čipy stabilizátora napätia a tranzistory boli namontované na malých radiátoroch, ktoré som odstránil z nefunkčných počítačových zdrojov. Puzdrá boli pripevnené k radiátorom cez izolačné tesnenia.

Plošný spoj bol vyrobený z dvoch častí, z ktorých každá obsahuje bipolárny usmerňovač pre obvod UMZCH a potrebnú sadu stabilizátorov napätia.

Ryža. 4. Jedna polovica dosky napájacieho zdroja.

Ryža. 5. Druhá polovica dosky napájacieho zdroja.

Ryža. 6. Hotové komponenty napájacieho zdroja pre domáci zosilňovač.

Neskôr pri ladení som prišiel na to, že oveľa pohodlnejšie by bolo vyrobiť stabilizátory napätia na samostatných doskách. Možnosť „všetko na jednej doske“ však tiež nie je zlá a je svojím spôsobom pohodlná.

Usmerňovač pre UMZCH (schéma na obrázku 2) môže byť tiež zostavený namontovanou montážou a obvody stabilizátora (obrázok 3) v požadovanom množstve môžu byť zostavené na samostatné dosky plošných spojov.

Zapojenie elektronických komponentov usmerňovača je znázornené na obrázku 7.

Ryža. 7. Schéma zapojenia pre montáž bipolárneho usmerňovača -36V + 36V pomocou nástennej inštalácie.

Pripojenie sa musí vykonať pomocou hrubých izolovaných medených vodičov.

Na žiarič je možné umiestniť samostatne diódový mostík s kondenzátormi 1000pF. Inštaláciu výkonných diód (tabletov) KD213 na jeden spoločný radiátor je potrebné vykonať pomocou izolačných tepelných podložiek (tepelná guma alebo sľuda), pretože jeden z vývodov diódy má kontakt s kovovým obložením!

Pre filtračný obvod (elektrolytické kondenzátory 10 000 μF, odpory a keramické kondenzátory 0,1-0,33 μF) môžete rýchlo zostaviť malý panel - dosku s plošnými spojmi (obrázok 8).

Ryža. 8. Príklad panelu so štrbinami zo sklolaminátu na montáž filtrov vyhladzovacieho usmerňovača.

Na výrobu takéhoto panelu budete potrebovať obdĺžnikový kus sklolaminátu. Pomocou domácej rezačky (obrázok 9), vyrobenej z pílového listu na kov, narežeme medenú fóliu po celej jej dĺžke, potom jednu z výsledných častí prerežeme kolmo na polovicu.

Ryža. 9. Domáca fréza vyrobená z pílového listu, vyrobená na brúske.

Potom označíme a vyvŕtame otvory pre diely a upevňovacie prvky, povrch medi očistíme jemným brúsnym papierom a pocínujeme pomocou taviva a spájky. Diely prispájkujeme a pripojíme k obvodu.

Záver

Tento jednoduchý napájací zdroj bol vyrobený pre budúci domáci audio zosilňovač. Ostáva ho už len doplniť o mäkký štart a pohotovostný okruh.

UPD: Jurij Glušnev poslal plošný spoj na zostavenie dvoch stabilizátorov s napätím +22V a +12V. Obsahuje dva obvody STAB+POW (obr. 3) na mikroobvodoch LM317, 7812 a tranzistoroch TIP42.

Ryža. 10. Plošný spoj pre stabilizátory napätia pre +22V a +12V.

Stiahnuť - (63 KB).

Ďalšia doska plošných spojov určená pre obvod regulovateľného regulátora napätia STAB+REG na báze LM317:

Ryža. 11. Doska plošných spojov pre nastaviteľný stabilizátor napätia na báze čipu LM317.

Zdalo by sa, že by to mohlo byť jednoduchšie, pripojte zosilňovač k Zdroj a môžete si vychutnať svoju obľúbenú hudbu?

Ak si však pamätáme, že zosilňovač v podstate moduluje napätie zdroja energie podľa zákona vstupného signálu, je zrejmé, že problémy s dizajnom a inštaláciou Zdroj treba pristupovať veľmi zodpovedne.

V opačnom prípade môžu chyby a prepočty urobené v tomto prípade pokaziť (zvukovo) každý, aj ten najkvalitnejší a najdrahší zosilňovač.

Stabilizátor alebo filter?

Na napájanie výkonových zosilňovačov sa prekvapivo najčastejšie používajú jednoduché obvody s transformátorom, usmerňovačom a vyhladzovacím kondenzátorom. Hoci väčšina elektronických zariadení dnes používa stabilizované napájacie zdroje. Dôvodom je, že je lacnejšie a jednoduchšie navrhnúť zosilňovač, ktorý má vysoký koeficient potlačenia zvlnenia napájacieho zdroja, než vyrobiť relatívne výkonný stabilizátor. Dnes je úroveň potlačenia zvlnenia typického zosilňovača asi 60 dB pre frekvenciu 100Hz, čo prakticky zodpovedá parametrom stabilizátora napätia. Použitie zdrojov jednosmerného prúdu, diferenciálnych stupňov, samostatných filtrov v napájacích obvodoch stupňov a iných obvodových techník v zosilňovacích stupňoch umožňuje dosiahnuť ešte väčšie hodnoty.

Výživa výstupné stupne najčastejšie sa robia nestabilizované. Vďaka prítomnosti 100% negatívnej spätnej väzby, zosilnenia jednoty a prítomnosti OOOS je zabránené prenikaniu vlnenia pozadia a napájacieho napätia do výstupu.

Koncový stupeň zosilňovača je v podstate regulátorom napätia (napájacieho), kým neprejde do orezávacieho (obmedzovacieho) režimu. Potom zvlnenie napájacieho napätia (100 Hz) moduluje výstupný signál, čo znie jednoducho hrozne:

Ak je u zosilňovačov s unipolárnym napájaním modulovaná iba horná polvlna signálu, tak u zosilňovačov s bipolárnym napájaním sú modulované obe polvlny signálu. Väčšina zosilňovačov sa vyznačuje týmto efektom pri vysokých signáloch (výkonoch), ale na technických vlastnostiach sa to nijako neprejavuje. V dobre navrhnutom zosilňovači by nemalo dochádzať k orezávaniu.

Ak chcete otestovať váš zosilňovač (presnejšie napájanie vášho zosilňovača), môžete vykonať experiment. Aplikujte signál na vstup zosilňovača s frekvenciou mierne vyššou, ako môžete počuť. V mojom prípade stačí 15 kHz:(. Zvyšujte amplitúdu vstupného signálu, až kým zosilňovač neprejde do clippingu. V tomto prípade budete v reproduktoroch počuť hukot (100 Hz). Podľa jeho úrovne môžete hodnotiť kvalitu napájacieho zdroja zosilňovača.

POZOR! Pred týmto experimentom nezabudnite vypnúť výškový reproduktor vášho reproduktorového systému, inak môže zlyhať.

Stabilizované napájanie zabraňuje tomuto efektu a vedie k zníženiu skreslenia pri dlhotrvajúcom preťažení. Ak však vezmeme do úvahy nestabilitu sieťového napätia, strata výkonu na samotnom stabilizátore je približne 20%.

Ďalším spôsobom, ako znížiť efekt orezania, je napájanie stupňov cez samostatné RC filtre, čo tiež trochu znižuje výkon.

V sériovej technológii sa to zriedka používa, pretože okrem zníženia výkonu sa zvyšujú aj náklady na produkt. Okrem toho môže použitie stabilizátora v zosilňovačoch triedy AB viesť k vybudeniu zosilňovača v dôsledku rezonancie spätnoväzbových slučiek zosilňovača a stabilizátora.

Straty výkonu možno výrazne znížiť, ak použijete moderné spínané zdroje. Tu však vznikajú ďalšie problémy: nízka spoľahlivosť (počet prvkov v takomto napájacom zdroji je výrazne väčší), vysoké náklady (pre jednorázovú a malosériovú výrobu), vysoká úroveň RF rušenia.

Typický napájací obvod pre zosilňovač s výstupným výkonom 50W je znázornený na obrázku:

Výstupné napätie v dôsledku vyhladzovacích kondenzátorov je približne 1,4-krát väčšie ako výstupné napätie transformátora.

Maximálny výkon

Napriek týmto nevýhodám, keď je zosilňovač napájaný z nestabilizované zdroj, môžete získať nejaký bonus - krátkodobý (špičkový) výkon je vyšší ako výkon napájacieho zdroja kvôli veľkej kapacite filtračných kondenzátorov. Skúsenosti ukazujú, že na každých 10W výstupného výkonu je potrebných minimálne 2000uF. Vďaka tomuto efektu môžete ušetriť na výkonovom transformátore - môžete použiť menej výkonný, a teda aj lacnejší transformátor. Majte na pamäti, že merania na stacionárnom signáli tento efekt neodhalia, objavuje sa len pri krátkodobých špičkách, teda pri počúvaní hudby.

Stabilizovaný zdroj nemá tento efekt.

Paralelný alebo sériový regulátor?

Existuje názor, že paralelné stabilizátory sú lepšie v audio zariadeniach, pretože prúdový obvod je uzavretý v lokálnej slučke stabilizátora záťaže (napájanie je vylúčené), ako je znázornené na obrázku:

Inštalácia oddeľovacieho kondenzátora na výstupe má rovnaký účinok. Ale v tomto prípade to obmedzuje nižšia frekvencia zosilneného signálu.

Ochranné odpory

Každý rádioamatér asi pozná zápach spáleného odporu. Je to vôňa horiaceho laku, epoxidovej živice a... peňazí. Medzitým môže lacný odpor zachrániť váš zosilňovač!

Autor pri prvom zapnutí zosilňovača namiesto poistiek inštaluje do silových obvodov nízkoodporové (47-100 Ohm) odpory, ktoré sú niekoľkonásobne lacnejšie ako poistky. To už nie raz zachránilo drahé prvky zosilňovača od chýb pri inštalácii, nesprávne nastaveného pokojového prúdu (regulátor bol nastavený na maximum namiesto minima), prepólovanie výkonu atď.

Na fotografii je zosilňovač, kde inštalatér zmiešal tranzistory TIP3055 s TIP2955.

Tranzistory sa nakoniec nepoškodili. Všetko skončilo dobre, ale nie pre odpory a miestnosť sa musela vetrať.

Hlavná vec je pokles napätia

Pri navrhovaní dosiek plošných spojov pre napájacie zdroje a ďalšie nesmieme zabúdať, že meď nie je supravodič. Toto je obzvlášť dôležité pre „zemné“ (bežné) vodiče. Ak sú tenké a tvoria uzavreté slučky alebo dlhé okruhy, potom v dôsledku prúdu, ktorý nimi preteká, dôjde k poklesu napätia a potenciál v rôznych bodoch sa ukáže byť odlišný.

Aby sa minimalizoval potenciálny rozdiel, je zvykom viesť spoločný vodič (zem) vo forme hviezdy - keď má každý spotrebiteľ svoj vlastný vodič. Výraz „hviezda“ by sa nemal brať doslovne. Na fotografii je príklad takéhoto správneho zapojenia spoločného vodiča:

V elektrónkových zosilňovačoch je anódový zaťažovací odpor kaskád dosť vysoký, asi 4 kOhm a viac, a prúdy nie sú príliš vysoké, takže odpor vodičov nehrá významnú úlohu. V tranzistorových zosilňovačoch je odpor stupňov výrazne nižší (záťaž má spravidla odpor 4 Ohmy) a prúdy sú oveľa vyššie ako v elektrónkových zosilňovačoch. Preto tu môže byť vplyv vodičov veľmi významný.

Odpor stopy na doske s plošnými spojmi je šesťkrát vyšší ako odpor kúska medeného drôtu rovnakej dĺžky. Priemer je 0,71 mm, to je typický drôt, ktorý sa používa pri inštalácii elektrónkových zosilňovačov.

0,036 Ohm oproti 0,0064 Ohm! Ak vezmeme do úvahy, že prúdy vo výstupných stupňoch tranzistorových zosilňovačov môžu byť tisíckrát vyššie ako prúd v elektrónkovom zosilňovači, zistíme, že úbytok napätia na vodičoch môže byť 6000! krát viac. To môže byť jeden z dôvodov, prečo tranzistorové zosilňovače znejú horšie ako elektrónkové. To tiež vysvetľuje, prečo elektrónkové zosilňovače zostavené do PCB často znejú horšie ako prototyp namontovaný na povrchu.

Nezabudnite na Ohmov zákon! Na zníženie odporu tlačených vodičov môžete použiť rôzne techniky. Napríklad prikryte dráhu hrubou vrstvou cínu alebo prispájkujte pocínovaný hrubý drôt pozdĺž dráhy. Možnosti sú zobrazené na fotografii:

Nabíjacie impulzy

Pre zamedzenie prieniku sieťového pozadia do zosilňovača je potrebné vykonať opatrenia na zamedzenie prieniku nábojových impulzov filtračných kondenzátorov do zosilňovača. Aby to bolo možné, stopy z usmerňovača musia ísť priamo do filtračných kondenzátorov. Kolujú nimi silné impulzy nabíjacieho prúdu, takže k nim nemožno pripojiť nič iné. Napájacie obvody zosilňovača musia byť pripojené na svorky filtračných kondenzátorov.

Správne pripojenie (inštalácia) napájacieho zdroja pre zosilňovač s napájaním z jedného zdroja je znázornené na obrázku:

klikni na zväčšenie

Na obrázku je znázornená verzia dosky plošných spojov:

Vlnenie

Väčšina nestabilizovaných zdrojov má za usmerňovačom iba jeden vyhladzovací kondenzátor (alebo niekoľko paralelne zapojených). Na zlepšenie kvality napájania môžete použiť jednoduchý trik: rozdeľte jednu nádobu na dve a medzi ne pripojte malý odpor 0,2-1 Ohm. Navyše aj dva kontajnery s menšou nominálnou hodnotou môžu byť lacnejšie ako jeden veľký.

To poskytuje plynulejšie zvlnenie výstupného napätia s nižšími harmonickými úrovňami:

Pri vysokých prúdoch môže byť pokles napätia na rezistore významný. Na obmedzenie na 0,7 V môžete paralelne s odporom pripojiť výkonnú diódu. V tomto prípade však pri špičkách signálu, keď sa dióda otvorí, zvlnenie výstupného napätia bude opäť „tvrdé“.

Pokračovanie nabudúce...

Článok bol pripravený na základe materiálov z časopisu „Praktická elektronika každý deň“

Voľný preklad: Šéfredaktor RádiaGazeta

Ryža. 1 monodoskový zosilňovač do auta so samostatnými meničmi výkonového napätia

Menič napätia v napájacom obvode automobilových zosilňovačov, ako každý zdroj energie, má určitý výstupný odpor. Pri napájaní zo spoločného zdroja vzniká medzi kanálmi viackanálových audio zosilňovačov vzťah, ktorý je tým väčší, čím je výstupná impedancia zdroja vyššia. Je nepriamo úmerná výkonu meniča.

Jednou zo zložiek výstupného odporu napájacieho zdroja je odpor napájacích vodičov. V high-end modeloch sa na napájanie koncových stupňov audio zosilňovača používajú medené zbernice s prierezom 3...5 mm. Ide o najjednoduchšie riešenie problémov s napájaním audio zosilňovača, zlepšujúce dynamiku a kvalitu zvuku.

Samozrejme, zvýšením výkonu zdroja energie možno vzájomný vplyv kanálov znížiť, ale nedá sa úplne odstrániť. Ak použijete samostatný prevodník pre každý kanál, problém je odstránený. V tomto prípade môžu byť požiadavky na jednotlivé napájacie zdroje výrazne znížené. Typicky je úroveň výhybkového útlmu automobilových zosilňovačov so spoločným napájaním 40...55 dB pre lacné modely a 50...65 dB pre drahšie. V prípade zosilňovačov autorádia so samostatnými zdrojmi napájania toto číslo presahuje 70 dB.

Meniče napájacieho napätia sú rozdelené do dvoch skupín - stabilizované a nestabilizované. Nestabilizované sú výrazne jednoduchšie a lacnejšie, ale majú vážne nevýhody. Pri výkonových špičkách výstupné napätie meniča klesá, čo vedie k zvýšenému skresleniu. Ak zvýšite výkon meniča, zníži sa účinnosť pri nízkom výstupnom výkone. Preto sa nestabilizované prevodníky spravidla používajú v lacných zosilňovačoch s celkovým výkonom kanála nie väčším ako 100 ... 120 W. Pri vyššom výstupnom výkone zosilňovača sa uprednostňujú stabilizované meniče.

Zdroj sa spravidla montuje do rovnakého puzdra so zosilňovačom (obr. 1 monoboard zosilňovača autorádia so samostatnými meničmi napájacieho napätia), v niektorých prevedeniach však môže byť vyhotovený aj vo forme externej jednotky alebo samostatný modul. Na prepnutie autozosilňovača do prevádzkového režimu zosilňovača sa používa riadiace napätie z hlavnej jednotky (Vzdialený výstup). Prúd spotrebovaný týmto kolíkom je minimálny - niekoľko miliampérov - a nijako nesúvisí s výkonom zosilňovača. Zosilňovače do auta musia používať ochranu proti skratu záťaže a prehriatiu. V niektorých prípadoch existuje aj ochrana akustických systémov pred jednosmerným napätím v prípade poruchy koncového stupňa zosilňovača. Táto časť obvodu pre moderné automobilové zosilňovače sa stala takmer štandardnou a môže sa líšiť v menších zmenách.

Ryža. 2 Schéma stabilizovaného zdroja pre autorádio zosilňovač "Monacor NRV 150"

V prvých automobilových zosilňovačoch používali napájacie zdroje meniče napätia vyrobené výlučne z diskrétnych prvkov. Príklad takéhoto obvodu pre stabilizovaný napájací zdroj pre zosilňovač autorádia "Monacor HPB 150" (obr. 2). Schéma zachováva výrobné číslovanie prvkov.

Hlavný oscilátor je vyrobený pomocou tranzistorov VT106 a VT107 podľa symetrického multivibračného obvodu. Činnosť hlavného oscilátora je riadená kľúčom na tranzistore VT101. Tranzistory VT103, VT105 a VT102, VT104 sú push-pull vyrovnávacie kaskády, ktoré zlepšujú tvar impulzov hlavného oscilátora. Koncový stupeň tvoria paralelne zapojené bipolárne tranzistory VT111, VT113 a VT110, VT112. Zodpovedajúce emitorové sledovače na VT108 a VT109 sú napájané zníženým napätím odoberaným z časti primárneho vinutia transformátora. Diódy VD106 - VD111 obmedzujú stupeň saturácie výstupných tranzistorov. Pre ďalšie urýchlenie zatvárania týchto tranzistorov boli zavedené diódy VD104, VD105. Diódy VD102, VD103 zabezpečujú plynulý nábeh meniča. Zo samostatného vinutia transformátora sa do usmerňovača (dióda VD113, kondenzátor C106) privádza napätie úmerné výstupu. Toto napätie zaisťuje rýchle uzavretie výstupných tranzistorov a pomáha stabilizovať výstupné napätie.

Nevýhodou bipolárnych tranzistorov je vysoké saturačné napätie pri vysokom prúde. Pri prúde 10... 15 A toto napätie dosahuje 1 V, čo výrazne znižuje účinnosť meniča a jeho spoľahlivosť. Konverznú frekvenciu nemožno zvýšiť nad 25...30 kHz, v dôsledku toho sa zväčšujú rozmery transformátora meniča a straty v ňom.

Použitie tranzistorov s efektom poľa v napájacom zdroji zvyšuje spoľahlivosť a účinnosť. Frekvencia konverzie v mnohých blokoch presahuje 100 kHz. Nástup špecializovaných mikroobvodov obsahujúcich hlavný oscilátor a riadiace obvody na jednom čipe výrazne zjednodušil návrh napájacích zdrojov pre výkonné automobilové zosilňovače.

Ryža. 3 Zjednodušené zapojenie nestabilizovaného meniča napájacieho napätia pre zosilňovač do auta Jensen

Zjednodušená schéma nestabilizovaného meniča napájacieho napätia pre štvorkanálový automobilový zosilňovač "Jensen" je na obr. 3 (číslovanie prvkov v diagrame je podmienené).

Hlavný oscilátor meniča napätia je namontovaný na mikroobvode KIA494P alebo TL494 (domáci analóg - KR1114EU4). Ochranné obvody nie sú na schéme znázornené. Vo výstupnom stupni, okrem typov zariadení uvedených v schéme, môžete použiť výkonné tranzistory s efektom poľa IRF150, IRFP044 a IRFP054 alebo domáce KP812V, KP850. Konštrukcia využíva samostatné diódové zostavy so spoločnou anódou a spoločnou katódou, osadené cez izolačné teplovodivé podložky na spoločnom chladiči spolu s výstupnými tranzistormi zosilňovača.

Transformátor je možné navinúť na feritový krúžok štandardnej veľkosti K42x28x10 alebo K42x25x11 s magnetickou permeabilitou μ e = 2000. Primárne vinutie je navinuté zväzkom ôsmich drôtov s priemerom 1,2 mm, sekundárne vinutie zväzkom štyroch drôtov s priemerom 1 mm. Po navinutí je každý zo zväzkov rozdelený na dve rovnaké časti a začiatok jednej polovice vinutia je spojený s koncom druhej. Primárne vinutie obsahuje 2x7 závitov, sekundárne vinutie obsahuje 2x15 závitov, rovnomerne rozmiestnených po prstenci.

Tlmivka L1 je navinutá na feritovej tyči s priemerom 16 mm a obsahuje 10 závitov smaltovaného drôtu s priemerom 2 mm. Tlmivky L2, L3 sú navinuté na feritových tyčiach s priemerom 10 mm a obsahujú 10 závitov drôtu s priemerom 1 mm. Dĺžka každej tyče je 20 mm.

Podobný napájací obvod s menšími zmenami sa používa v zosilňovačoch do auta s celkovým výstupným výkonom až 100...120 W. Počet párov výstupných tranzistorov, parametre transformátora a konštrukcia ochranných obvodov sa líšia. V meničoch napätia výkonnejších zosilňovačov sa zavádza spätná väzba na výstupné napätie a zvyšuje sa počet výstupných tranzistorov.

Na rovnomerné rozloženie záťaže a zníženie vplyvu rozptylu v parametroch tranzistorov v transformátore sú prúdy výkonných tranzistorov rozložené na niekoľko primárnych vinutí. Napríklad v napájacom prevodníku zosilňovača do auta Lanzar 5.200 je použitých 20! výkonné tranzistory s efektom poľa, 10 v každom ramene. Zvyšovací transformátor obsahuje 5 primárnych vinutí. Každý z nich je pripojený k 4 tranzistorom (dva paralelne v ramene). Pre lepšiu filtráciu vysokofrekvenčného rušenia sú v blízkosti tranzistorov inštalované jednotlivé vyhladzovacie filtračné kondenzátory s celkovou kapacitou 22 000 μF. Svorky vinutí transformátora sú pripojené priamo k tranzistorom, bez použitia tlačených vodičov.

Pretože zosilňovače do auta pracujú vo veľmi náročných teplotných podmienkach, niektoré konštrukcie používajú vstavané chladiace ventilátory, ktoré fúkajú vzduch cez kanály chladiča, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka. Ventilátory sú riadené pomocou teplotného snímača. Existujú zariadenia s diskrétnym ovládaním („zapnuté-vypnuté“) a s plynulým nastavením otáčok ventilátora.

Spolu s tým všetky zosilňovače používajú tepelnú ochranu jednotiek. Najčastejšie sa realizuje na báze termistora a komparátora. Niekedy sa používajú štandardné integrované komparátory, ale v tejto úlohe najčastejšie používajú konvenčné mikroobvody operačného zosilňovača. Príklad obvodu zariadenia tepelnej ochrany použitého v už diskutovanom štvorkanálovom automobilovom zosilňovači "Jensen" je znázornený na obr. 4. V diagrame je číslovanie dielov podmienené.

Termistor Rt 1 má tepelný kontakt s krytom zosilňovača v blízkosti výstupných tranzistorov. Napätie z termistora sa privádza na invertujúci vstup operačného zosilňovača. Rezistory R1 - R3 spolu s termistorom tvoria mostík, kondenzátor C1 zabraňuje falošným poplachom ochrany. Pri dĺžke vodičov, ktorými je termistor pripojený k doske cca 20 cm, je úroveň rušenia od zdroja dosť vysoká. Prostredníctvom odporu R4 je poskytovaná kladná spätná väzba z výstupu operačného zosilňovača, čím sa operačný zosilňovač mení na prahový prvok s hysterézou. Pri zahriatí puzdra na 100 °C sa odpor termistora zníži na 25 kOhm, spustí sa komparátor a vysoká úroveň napätia na výstupe zablokuje činnosť meniča.

Výstupné tranzistory zosilňovača a kľúčové tranzistory výkonového meniča sa najčastejšie používajú v plastových puzdrách TO-220. Pripevňujú sa k chladiču buď skrutkami alebo pružinovými sponami. Tranzistory v kovových puzdrách majú o niečo lepší odvod tepla, ale keďže je potrebné ich inštalovať cez špeciálne tepelne pohlcujúce podložky, ich inštalácia je oveľa komplikovanejšia, preto sa v zosilňovačoch automobilov používajú oveľa menej často, len v najdrahších modeloch.

Ak vo vašom aute nie je miesto pre výkonný audio systém a váš autozosilňovač je mimo prevádzky, nedávajte ho a nevyhadzujte ho. Dá sa použiť vo vnútri aj vonku, na pripojenie môžete použiť napájanie z počítača.

O ČOM JE ČLÁNOK?

Akcie

1. Nájdite kolík napájania

• Balenie so zdrojom (pri kúpe nového) by malo obsahovať pinout schému. Vyhľadajte kolík, ktorý je označený ako „Zapnúť“, „PS OK“ alebo iné kľúčové slová označujúce signál. Bude na najväčšom konektore.

• Na nových zdrojoch napájania to bude v 99 % prípadov zelený vodič, ale pri starších modeloch („10+ rokov“) môže byť vodič žltý alebo fialový. Ak sa váš napájací zdroj nedodáva s diagramom pinoutov, pozrite sa na webovú stránku výrobcu, kde nájdete diagram pinoutov.

2. Odrežte napájací vodič z konektora a odizolujte okraj

3. Odrežte uzemňovací vodič z konektora a odizolujte aj okraj izolácie

• Ak chcete zistiť, akú farbu má uzemňovací vodič, pozrite si schému kolíkov. Na 99,9% to bude čierny drôt.

4. Spojte oba odizolované konce a izolujte

5. Pripojte všetky 12V vodiče

odizolovaním ich koncov k sebe, pričom ste ich predtým odrezali od konektora.

• Ak chcete zistiť, akú farbu majú 12V vodiče, pozrite si schému pinoutov. V 99,9 % prípadov to budú žlté vodiče.

6. Spojte všetky záporné vodiče dohromady, odrežte ich z konektora a odizolujte konce

• Ak chcete zistiť, ktorá farba je negatívna, pozrite si diagram pinoutov. V 99,9% prípadov to budú čierne vodiče.

7. Vezmite skrútené žlté 12V vodiče a pripojte ich k „+“ svorke zosilňovača

• Niektoré zosilňovače môžu jednoducho označiť „12v“ namiesto „+“.

8. Vezmite skrútené čierne vodiče a pripojte ich ku koncovke „-“ zosilňovača

9. Na pripojenie „+“ alebo „12v“ k zdroju „REM“ alebo „REMOTE“ na zosilňovači použite vyradený kus drôtu

10. Pripojte zdroj signálu, reproduktory a naše napájanie k zosilňovaču

• Teraz môžete zapojiť napájací zdroj a užívať si hudbu!

• Prepínač môžete pridať v kroku 4. Jednoducho pripojte oba konce drôtu k prepínaču. To vám umožní vypnúť napájanie tlačidlom namiesto toho, aby ste museli odpájať a zapájať zdroj napájania.