Радиомастер гид в мире электроники » Схемы » Аудио схемы » Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)
Информация к новости
  • Просмотров: 35085
  • Добавил: Kail
  • Дата: 23 февраля 2011
23 февраля 2011

Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)

Категория: Схемы » Аудио схемы

Данный автоусилитель, уже не совсем детский и простой, как предыдущий, здесь основные каналы имеют выходную мощность до 60 Вт, мощность сабвуферного канала честных 100 вт. Но это все цифры-цифры, а звучит он действительно не плохо, и мощность ощущается, и качество звука вполне на уровне. Конечно это не киловатник, но для недорогого сабвуфера мощность более 100-150 вт может оказаться смертельной, хоть на нем и написано 500W, как говорится на сарае тоже много чего написано...

Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Конечно, на первый взгляд, схема весьма сложная, но не все так страшно. Если рассматривать ее по блокам, то все очень просто. Начнем с тыловых усилителей - это две микросхемы TDA1562Q , включенных вобщем то по типовой схеме, в предыдущем усилителе именно на такой микросхеме построен усилитель сабвуфера, а здесь две такие микросхемы раскачивают левый и правый канал. Эти микросхемы работают в хитром Н-режиме и поэтому могут выдавать приличную мощность при питании от 12 вольт. Микросхемы, лично у меня, никогда не капризничали и начинали работать сразу и проблем не доставляли. Работу микросхемы в Н-режиме поясняет следующий рисунок.


Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Т.е. пока уровень сигнала не слишком высокий, микросхема работает обычном режиме B, но как только уровень стал выше, напряжение питания добавляется из предварительно заряженных конденсаторов. Пока работает нижняя полуволна заряжается верхний конденсатор, когда верхняя - заряжается нижний. Вобщем-то все просто. Более детально все это описано в даташите на TDA1562Q . Можно в эти тонкости и не вникать, главное что микросхемы работают и звучат весьма мощно.

Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Следующий блок - сабвуферный усилитель. Ну вобщем то схема известная, разработанная А.Чивильча, опубликованная в журнале Радио №11 за 2005 год. В моем варианте в эту схему внесены незначительные изменения. В частности, на плате предусмотрена установка светодиода пикового детектора, если используется микросхема TDA7293 . У микросхемы TDA7294 пикового детектора нет.Умощнение микросхемы осуществляет пара транзисторов, что и позволило получить 100 Вт выходной мощности на нагрузке 4Ома. Мостом TDA7294 на нагрузку 4 Ома работать не могут, хотя есть такие, кто и включает мост на 4 ома и вроде бы ничего. Я такие эксперименты ставить не стал, проще добавить два транзистора и получить приличные 100 Вт. Есть способ умощнения этого усилителя еще до 150Вт, но об этом позже. В интернете также много написано про капризы и причуды этого усилителя, но лично у меня он заработал сразу и никаких проблем не доставил. Единственно немного не угадал с площадью теплоотвода для TDA7294 , пришлось колхозить дополнительный радиатор и даже установить дополнительный кулер, но это уже конструктивные мелочи. Главное, что работает!


Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Все хорошо, но для питания усилителя на TDA7294 нужно двухполярное питание, да еще и хотябы +/- 35 вольт. Для этих целей нужен преобразователь напряжения. В отличие от всех остальных блоков усилителя, этот попил мне не мало крови. Сначала он вроде бы заработал, но потом устроил мне пиротехническое дымовое шоу smile После переделки, начал свистеть трансформатор и в довесок к этому - красивые дымовые эффекты от убитых полевиков. Трансформатор пришлось перематывать 4 раза, чтобы получить то что нужно, зато научился их мотать как следует. А проблема была в неправильно разведенной плате. В последней версии с уверенностью можно сказать, что все работает как надо. Никакого нагрева нигде нет, ну совсем чуть-чуть греются полевые транзисторы, что абсолютно нормально. Испытания проводились около 4-х часов, температура была в норме, учитывая, что у нас в сентябре, днем еще вобщем-то жарко. Испытания можно было бы проводить и дальше, но села АКБ smile
Итак, преобразователь построен на широко распространенной, можно сказать народной микросхеме TL494 , с нее сигнал подается на затворы полевых транзисторов которые по очереди коммутируют половины первичной обмотки трансформатора. Т.е. преобразователь двухтактный, схема его тоже вполне классическая, без стабилизации выходного напряжения. В общем тут не все так просто, как хотелось бы, при всей кажущейся простоте, бывают у этих преобразователей свои капризы. Но на моих платах это все работает без проблем.


Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Сабовый усилитель на самом деле широкополосный, а для сабвуфера нужно сформировать нужный сигнал. Поэтому следующий блок - это формирователь сабвуферного сигнала (на схеме внизу набор операционников), сигнал левого и правого канала предварительно смешивается простыми резисторами, и чуть-чуть фильтруется на входе конденсаторами. Далее смешанный, но ослабленный резисторами сигнал усиливается 1-м (слева) операционным усилителем и поступает на фильтр, обрезающий инфранизкие частоты, так называемый фильтр SUBSONIC. В моей схеме этот фильтр 3-го порядка, обрезает все что ниже примерно 16 гц. Далее сигнал идет на первый каскад НЧ фильтра, где обрезаются частоты выше порядка 600 гц, это нужно чтобы сабвуфер не "пел", т.е. не тянул средние частоты, т.к. одного НЧ фильтра 2-го порядка явно не хватает. 2-й каскад НЧ фильтра уже регулируемый, с полосой пропускания от 70 до 500 гц примерно. Следующий каскад использует два операционных усилителя и образует плавно включаемый контур, регулировка X-BASS, это и есть степень включение контура, поднимающего АЧХ. Вобщем-то это на любителя и необходимость в этой регулировке и вообще в этом каскаде спорна, но сделал и сделал, не помешает smile Последний каскад это регулируемый фазовращатель, для согласования фазы сабфуфера и основных каналов (об этой регулировке позже). В итоге из 2-х корпусов TL074 у меня остался один операционник, я также как и в сабовом канале на него замешал левый и правый сигналы и сделал MONO-OUT, ну не знаю, например, для подключения цветомузыки smile Можно его вообще никак не использовать.


Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Можно сказать, что это и весь усилитель и ничего особенного тут нету, но есть у него и своя изюминка - это контроллер температуры и управления вентилятором, собранный на простом и дешевом микроконтроллере PIC12F629 . Работает он так - при включении усилителя, через полевой транзистор-ключ подается питание на этот контроллер. Он измеряет температуру и кратковременно включает вентилятор с тахогенератором, проверяя его исправность. Если вентилятор исправен и перегрева нет - то контроллер включает усилитель, при этом он раз 2 секунды делает замеры температуры с датчика DS18S20 , если температура достигла 50 градусов - включается вентилятор, если вентилятор включен - также происходит контроль за его вращением по тахогенератору. Если температура упала до 40 градусов - вентилятор выключается. Если температура достигла 75 градусов - усилитель будет выключен аварийно и не включится пока не остынет. Если контроллер определил неисправность кулера - усилитель будет аварийно выключен еще при более низкой температуре - около 60 градусов и не включится до устранения поломки вентилятора или снятия управляющего сигнала и подачи его вновь. В общем, контроллер выполняет функции простого термостата, контроля перегрева и защиты. Конструктивно контроллер выполнен на плате сабового усилителя. Датчик DS18B20 получается как раз около радиатора выходных транзисторов (почти прижат к ним).

Кроме того, есть в усилителееще одна плата - это блок управления. На этой плате размещен ключ на полевом транзисторе, включающий термоконтроллер PIC16F629 , но можно темоконтроль вобще исключить и подключить реле прямо на выход управляющего ключа, вместо термоконтроля. Но тогда функций контроля температуры не будет. Также на плате блока управления размещены входные конденсаторы, которые сглаживают "плюхи" по питанию и дроссель для питания микросхем TDA1562 . Этот дроссель подавляет наводки и всякий мусор, идущий по питанию. Еще на плате размещены предохранители на 15А - один для усилителей основного канала, другой для преобразователя.

Конструкция

Корпус усилителя изготовлен из выброшенных кем-то листов ламината, ну любим мы давать 2-ю жизнь хламу, как же без этого smile Заготовки отпилены и соединины саморезами. Корпус окрашен черной краской из баллончика. На заднюю панель усилителя устанавливаются разъемы и зажимы для питания, входов, сигнала управления REMOTE и зажимы для подключения акустики. Надписи я напечатал лазерным принтером на бумаге и приклеил ее к панели 2-х сторонним скотчем. Получился колхоз, половина порошка осыпалось. Более правильный путь, печатаем это дело на пленке зеркально, на лазерном или струйном принтере и приклеиваем 2-х сторонним белым скотчем к панеле краской к скотчу. Тогда тонер не облезет и не расплывается краска. Передняя панель изготовлена из коробки от DVD диска, белый матовый пластик, гдето 1,5 мм толщиной. В данном случае нужно напечатать лицевую панель на принтере в 2-х экземплярах. Один зеркально, другой не важно как. И наклеить их в 2 слоя, еще лучше всего 1-й слой на бумаге и еще два слоя на пленке. Внутри корпуса усилителя установленны синие светодиоды, причем их линзы сточены напильником. Это создает рассеянный свет, который весьма неплохо подсвечивает переднюю панель усилителя. Один светодиод расположен на плате преобразователя, другой на плате сабвуферного формирователя, я повесил еще 2 штуки где была возможность. На передней панели расположены светодиоды индицирующие состояние усилителя - POWER (красный), показывает что усилитель работает, REMOTE (зеленый) показывает, что на усилитель подан управляющий сигнал, если горит REMOTE, но не горит POWER значит возможно усилитель отключен контроллером из за перегрева, COOLER (желтый), показывает, что кулер в данный момент вращается. Справа расположен светодиод REAR AMP CLIPPING (красный), показывает перегрузку усилителей основного канала, также этот светодиод может загораться при перегреве усилителей на TDA1562 или при падении напряжения питания ниже 8 вольт. Внизу на панели выведены ручки настроек громкости основного канала, громкости сабвуфера, регулировки НЧ фильтра, Х-Басс и фазовращателя.

Трехканальный автомобильный УМЗЧ с сабвуфером (100W)


Платы установлены на потайных болтах М3. Все соединения объединены в жгут, но тут есть несколько НО: во-первых все земляные провода должны приходить в одну точку - на плате блока управления есть куча отверстий для этого. Провода, идущие к преобразователю напряжения должны быть диаметром не менее 2 мм, к микросхемам TDA1562 - 1,5мм. И это минимум, вообще, чем они будут толще, тем лучше. К остальным платам провода питания не критичны. Провода идущие к зажимам акустики тоже должны быть толстыми - ну хотябы 1,5мм. Сигнальные провода должны быть экранированые, оплетка экрана должна заземляться в одной точке, у меня они заземлены на плате сабового формирователя. Фона, можно сказать, нету. Но вобще заземление это дело тонкое и по этому поводу написано очень много и все равно, лучшую точку заземления лучше определить эксперементально. Во-вторых, нужно провода сигналов не размещать вблизи от силовых и тем более проводов идущих в выходным зажимам. Все силовые дорожки плат нужно покрыть солидным слоем припоя, конечно делать этот слой толщиной 5 мм не нужно, но и особо жадничать не стоит - это и от коррозии дополнительно защитит и будет меньше падение напряжения на сопротивлении дорожек (а у оно хоть и ничтожно мало, но есть), а это самое падение может сорвать нормальную работу TL494. Микросхема TDA7294 установлена на радиатор без изолирующей прокладки, ее фланец промазан термоконтактной пастой. Т.к. на фланце микросхемы присутствует минус питания, а не земля, то радиатор должен быть надежно изолирован от корпуса. Выходные транзисторы усилителя также установлены на 2 половинки распиленного пополам радиатора от какогото пентиума 3. Транзисторы стоят тоже без изоляционных прокладок и промазаны пастой. Это не совсем хорошо в плане безопасности, т.к. на половинках радиатора присутствует полное напряжение преобразователя, причем на одной плюс а на другой минус. И прикоснувшись к ним можно получить небольшой удар током, всетаки почти 80 вольт уже прилично! Но с другой стороны охлаждение без прокладок намного эффективнее. Полевые транзисторы преобразователя установлены на общий радиатор, соединенный с массой. Здесь уже используются изолирующие прокладки, также безжалостно выдранные из компьютерного блока питания. Прокладки с обоих сторон промазаны термопастой. Т.е. транзисторы должны быть изолированы от радиатора. Микросхемы TDA1562 установленны на радиаторы без прокладок, на их фланцах масса, поэтому мажем пастой и все дела. Диоды выпрямителя в радиаторе не нуждаются, т.к. практически не греются. Полевой транзистор IRF630, подающий питание на контроллер, тоже прекрасно работает без теплоотвода.

Дроссели и трансформаторы
В усилителе есть несколько деталей, которые придется намотать, причем не просто намотать, а хорошо намотать. Самый критичный - это импульсный трансформатор. Для его намотки используется кольцо из феррита марки 2000НМ1, размер кольца 40х25х11. Грани кольца скругляются напильником, хотябы на 1 мм, причем и внутренние и наружные. Далее можно обмотать его слоем тканевой изоленты, но если грани скруглены качественно и не имеют заусенцев всяких - то можно мотать прямо на голый ферит, в этом есть свои плюсы. Итак, первичная обмотка состоит из 6 виткой намотанных 4 проводами 0,8мм. Обмотку распологаем равномерно по кольцу. В пространство между витками укладываем 2-ю половину первичной обмотки, еще 6 витков 4-мя проводами 0,8. Обмотки должны быть максимально одинаковыми, некоторые извращенцы считают даже половины витков! Первичку можно намотать и сразу 8-ю проводами и прозвонкой разделить ее пополам. Но важно, чтобы половинки обмоток были распределены по всему кольцу, а не так, что одна половина в одной части кольца, другая в другой. Далее обмотки нужно правильно сфазировать. Средняя точка - это начало 1-й половины и конец 2-й, ну или наоборот smile начало 2-й и конец 1-й. После укладки первичной обмотки, обматываем кольцо слоем тканевой изоленты и мотаем вторичную обмотку. Аналогично, как в первичной - используем провод 0,8 по 2 провода на половинку обмотки. Здесь я уже скрутил пары обмоток в косу из 2-х проводов и мотал сразу двумя косами. Половинки вторичной обмотки состоят из 18 витков. Аналогично делается фазировка обмоток - началой 1-й половины к концу 2-й. Тут очень важно не перепутать, иначе свето-шумо-дымовые эффекты обеспечены! Выводы вторичной обмотки укрепляется кусочком изоленты, можно и весь трансформатор обмотать изолентой, но как советуют форумы - без изолетны трансформатор лучше охлаждается. Выводы обмоток нужно запаивать прямо в плату и делать их максимально короткими, а не цеплять к ним еще провода, которые будут впаиваться в плату. Лично у меня нормально трансформатор получился после 4-й намотки. Теперь о дросселях: дроссели L1 и L2 лучше всего намотать на желтом кольце из компьютерного блока питания, но если его нету, подойдет кольцо из того же феррита 2000НМ1 диаметром около 20мм, можно использовать и стержень, тогда намотка будет в один ряд виток к витку. Обмотка дросселя L1 содержит 14 витков провода диаметром 1,6мм. Дроссель L2 - содержит 12 витков намотанные 2-мя проводами 1мм. Дроссели L3 и L6 намотанны на голубых кольцах из материнских плат компьютера диаметром где-то 12..14мм, также можно использовать стержни и феритовые кольца, но здесь лучше использовать марку феррита 2500НМС1. Дроссели содержат по 10...15 витков провода 0,9мм. Дроссель L4 - намотан на оправке диаметром 5мм (я использовал стержень от гелевой ручки) и содержит 25 витков провода 1,2мм. Наматывается в два слоя. Причем 1-й внутренний слой 13 витков, а внешний - 12. Дроссель L5 не критичный, его можно вобще заменить резистором сопротивлением 5...15 Ом и мощностью 0,5W. У меня использовано маленькое ферритовое колечко из материнской платы, дроссель содержит 10 витков провода 0,5мм.

Настройка
Настройка вобщем-то не сложная. Если все без ошибок собрано то большая часть узлов заработает сразу. Например, у меня сразу заработали усилители на TDA1562Q . Сабвуферный усилитель тоже заработал, но сильно грелся. Пришлось добавлять ему радиаторов, хотя читал много жалоб на эту схему, что не работает или возбуждается или еще чего то хочет. Лично у меня схема заработала сразу и без проблем, но если будут проблемы - очень много форумов пишет о том как эти проблемы решаются. Сабвуферный формирователь тоже не вредничал - единственно, подстроечными резисторами на плате нужно установить оптимальное усиление и проверить, чтобы небыло самовозбуждения. Плата управления и термоконтроллер тоже заработали сразу - они уж 100% не требуют наладки и работают как часы. А вот преобразователь напряжения очень вредная и противная штука. Но как выяснилось первый вариант платы был совершенно не правильный и поэтому он не работал, на новой плате (которая в архиве) преобразователь заработал сразу и без геморроя, я аж сам удивился smile Первое включение усилителя лучше производить через лампу накаливания от фары освещения автомобиля, мощностью 55/60Вт, это не даст сразу выгореть полевикам, в случае ошибок. Очень полезен для наладки преобразователя будет осциллограф, без осциллографа лично я не представляю как можно даже его наладить, но говорят, что можно. Для начала нужно включить с небольшой нагрузкой, например лампочкой на 220В и 60Вт. Лампа должна тускло светиться. Далее нужно измерить напряжение на выходе преобразователя и убедиться что оно лежит в пределах 36-38 вольт. Превышать 40-вольтовый порог для усилителя нельзя. Напряжение нужно измерить в обоих плечах и убедиться, что нету перекоса. Вообще перекос в 1 Вольт конечно не страшен, но если в одном плече 38, а в другом 32 вольта - это уже никуда не годиться, нужно перематывать трансформатор. Далее подключаем выход преобразователя к усилителю. На усилитель подаем сигнал с чего-либо, а на выход цепляем эквивалент нагрузки, я использовал кусок нихрома диаметром 0,5мм и длинной 1,5метра. Плавно увеличивая громкость, нужно убедиться что усилитель не возбуждается (опять же осциллограф нужен) и не срывает работу преобразователя. Небольшая просадка напряжения - это нормально, мощность-то приличная уже. А вот срыв колебаний TL494, изменение их формы или мусор в питании, уже не пойдет, значит тонкие провода или дорожки плохо пролиты оловом. Полевые транзисторы, установленные на небольшой радиатор от компьютерного блока питания особо нагреваться не должны! У меня они слегка теплые. Трансформатор тоже должен быть холодный или чуть теплый. Выпрямительные диоды тоже будут незначительно нагреваться, особенно при работе летом. Дроссели и все остальные детали греться не должны. Если на эквиваленте все гуд и все работает, то откидываем лампу, и включаем усилитель уже на нормальную нагрузку - сабвуфер и подключаем колонки к основным каналам. Подавая сигнал на вход, убеждаемся окончательно, что все это дело работает. Все, можно устанавливать усилитель в машину. Настройке усилителя в автомобиле посвящены целые сайты и это уже дело вкуса, но есть тут и свои приколы, я о них расскажу позже, так же есть несколько вариантов тюнинга сабвуферного усилителя для получения номинальной мощности порядка 150Вт. А данную статью считаю законеченной, если есть вопросы - пишите мне - учту пожелания и дополню статью.


Архив с печатными платами и прошивкой для микроконтроллера - Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера
Источник: electroavto.narod.ru


<
djzakdell

23 апреля 2011 16:40

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ:
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
клас


Награды:
0
<
dainila666

17 декабря 2011 23:07

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 17.12.2011
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 3
а помоему преобразователь слабоват


Награды:
+1

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *

Друзья и партнеры:

Архив новостей

Декабрь 2016 (4)
Ноябрь 2016 (1)
Сентябрь 2016 (3)
Июнь 2016 (1)
Май 2016 (1)
Апрель 2016 (1)
^
 
-->