Armenian English French German Irish Spanish Turkish


EasyEDA: 
 бесплатный редактор схем

• Создание схем 
• Симуляции схем
• Создание печатных плат 
• Интуитивно понятный интерфейс

Создать схему!
 
   Заказать печатную плату

Подписаться на новости Введите свой email адрес:

 

Мы в соцсетях

Усилитель в одну лошадиную силу

Прошлым летом был создан автомобильный аудиокомплекс, но с тех пор прошел уже год и пришло время перемен. Для начала поясню суть идеи. Было задумано собрать усилительную установку разряда Hi-Fi для работы в автомобиле. Требования к усилителю были такими: мощный канал 250-350 ватт для питания сабвуфера, два канала для питания тыловой акустики, и 8 каналов для питания маломощных головок фронта, но все выбранные усилители должны были относится к Hi-Fi. Для реализации такого крупномасштабного проекта нужны были финансы, нервы и куча времени, которые у меня имелись.

Усилитель сабвуфера

Усилитель в одну лошадиную силу, схема усилителя сабвуфера

Усилитель тыловой акустики

Усилитель в одну лошадиную силу, схема усилителя тыловой акустики

Усилитель фронтальных колонок

Усилитель в одну лошадиную силу, схема усилителя фронтальных колонок

Блок защиты АС

Усилитель в одну лошадиную силу, схема блока защиты АС

Схема инвертора

Усилитель в одну лошадиную силу, схема инвертора

Схема сумматора и ФНЧ

Усилитель в одну лошадиную силу, схема сумматора и ФНЧ

 

ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА

Над платой долго не думал, в наличии имелись все платы отдельных блоков, нужно было только все шаблоны перенести на фольгированный стеклотекстолит и потравить. Файлы плат и схем находятся здесь. Шаблоны были нанесены на общую плату после недолгих подсчетов. Для этого процесса использовал широко-известный метод ЛУТ, каждый шаблон гладил 90 секунд, гладить нужно тщательно, чтобы тонер намертво прилип к фольгированной поверхности текстолита и не отклеивался при удалении бумаги.

Усилитель в одну лошадиную силу, заготовка платыУсилитель в одну лошадиную силу, ЛУТ

Далее даем текстолиту остыть 5-10 минут, затем аккуратно убираем бумагу. Для начала плату нужно поставить в сосуд с водой и ждать пару минут, после чего аккуратно убрать бумагу. Реагентов для травления в городке не нашел, пришлось идти на альтернативу. Альтернативный раствор состоит из трех основных компонентов - перекиси водорода, лимонной кислоты и поваренной соли. На мою плату в общем случае было потрачено 12 бутылок перекиси водорода (3-х процентный раствор перекиси водорода, каждая бутылка 100 мг) - приобретено в аптеке 12 пачек лимонной кислоты (пачка - 40 мг) - куплено в продуктовом магазине 9 чайных ложек поваренной соли - украдено из кухни собственного дома. Все компоненты перемешиваются до полного растворения соли и лимонной кислоты.

Усилитель в одну лошадиную силу, подготовка раствора для травленияУсилитель в одну лошадиную силу, подготовка к травлению

Из-за больших размеров платы, возникли трудности с сосудом, в котором планировалось травление. Тут тоже решил пойти на альтернативу. В магазине был приобретен полиэтиленовый пакет, который поместил в коробку от какого-то проигрывателя, плата отлично поместилась в такой "сосуд". Налил раствор и все это дело поставил на солнце. Весь процесс травления длился не более часа. Довольно бурная реакция, поэтому нужно проводить на чистом воздухе. Дальше нужно стереть тонер. Для этого используют чистые (или не очень) тряпочки и ацетон. Уже готовую плату нужно тщательно помыть теплой водой, затем высушить феном.

Усилитель в одну лошадиную силу, плата с переведённым рисункомУсилитель в одну лошадиную силу, травление платы

Еще одна проблема - утилизация раствора, я поступил по-варварски сливая весь раствор в канализацию, когда будете делать также, следите, чтоб никто не увидел, а то нахлынут экологи, в моем случае такой проблемы не возникло, поскольку сам являюсь экологом (lol). Дальше уже нужно заняться сверлением отверстий, а тут их очень, очень много. Половину отверстий сверлил 3-х килограммовой дрелью, затем специально для этой затеи на аукционе ebay была куплена мини-дрель со всеми удобствами. В процессе сверления использовал сверла 0.8мм для мелких компонентов (резисторы, конденсаторы, микросхемы и т.п.), сверла 1 мм для более крупных (выходные транзисторы усилителей, силовые диоды) и сверла 5мм для выводов обмоток импульсных трансформаторов.

Усилитель в одну лошадиную силу, готовая платаУсилитель в одну лошадиную силу, начинаем сборку

Уже просверленную плату нужно залудить. Для этого нужен паяльник на сотню ватт, сосновая канифоль, ну и разумеется олово. Советую во время этого процесса надеть маску, дым от канифоли не токсичен, но тут образуется целое облако дыма, дышать довольно трудно при таких условиях. Глянцевый слой олова предает печатной плате красивый внешний вид и сохранит медные дорожки от окисления. Только после завершения этого процесса мы имеем полностью готовую печатную плату, а теперь можно приступить к монтажу...

Сборку деталей печатных плат к нашему домашнему усилителю мы начнём с источника питания, точнее двух источников, так как требуется два БП. Конечно мы используем не силовые трансформаторы на железе, а импульсные блоки питания.

ИНВЕРТОР 1

Этот инвертор предназначен только для питания сабвуферного усилителя по схеме ланзара. Выходное напряжение +/-65 Вольт. Инвертор не имеет стабилизацию выходного напряжения, но не смотря на это серьезные скачки напряжения не наблюдал. Построен инвертор по классической двухтактной схеме с применением ШИМ контроллера на микросхеме TL494. Трансформатор был намотан на двух кольцах марки 3000НМ (Евгений, спасибо, что выручил и с другого конца света выслал кольца), размеры колец 45*28*8. Если есть возможность, то используйте феррит марки 2000НМ, с ним меньше потерь в трансформаторе. Кольца не склеивал, просто обмотал прозрачным скотчем. Грани кольца не закруглял, просто перед намоткой сердечник обмотал полоской стекловолокна в два слоя. Стекловолокно не боится перегрева и обеспечивает довольно неплохую изоляцию обмоток, хотя в таких инверторах промышленного образца никогда не изолируют обмотки друг от друга, поскольку напряжение не столь высокое.

Усилитель в одну лошадиную силу, ферритовое кольцоУсилитель в одну лошадиную силу, ферритовое кольцо обмотанное стекловолокном

Намотка делалась двумя полностью идентичными шинами, каждая из шин состоит из 12 жил провода с диаметром 0,7 мм. Перед намоткой берем контрольный провод, им будем выяснять, какой длины нужна шина. Контрольный провод может быть любым, любого сечения (для удобства диаметр подобрать 0,3-1 мм), Итак, берем контрольный провод и мотаем 5 витков по на кольце, витки равномерно растягивая по всему кольцу. Теперь отматываем обмотку измеряя длину, допустим длина провода составила 20 см, следовательно для намотки основной обмотки провод нужно брать с запасом 5-7 см, т.е. 25-27 см, разумеется, длина не точная и привел только для примера. Теперь переходим дальше. Поскольку первичная (силовая) обмотка у нас состоит из двух полностью аналогичных плеч, то нам нужны 24 жилы провода 0,7 мм одинаковой длины. Дальше нужно собрать шины из 12 жил, концы жил скручиваем и переходим к процессу намотки.

Усилитель в одну лошадиную силу, намотанный трансформаторУсилитель в одну лошадиную силу, готовый трансформатор перед запайкой

В разных источниках приводятся отличающиеся друг от друга технологии намотки, этот метод отличается тем, что позволяет получить максимально равноценные обмотки. Намотку делаем сразу двумя шинами, желательно использовать жгут для удобства, но я мотал без него. Максимально аккуратно мотаем 5 витков по всему кольцу, в итоге у нас получается 4 отвода. Для стойкости витков обмотку изолируем, пробная изоляция может быть любой - скотч, изолента, нитки и т.п, лишь бы обмотка держалась, если уверены в правильности намотки, то можно ставить конечную изоляцию (в моем случае опять стекловолокно). Теперь нужно сфазировать обмотки, подключая начало первой полуобмотки (плеча) к концу второй или наоборот начало второй, к концу первой. Мест стыковки обмоток есть отвод от середины, на него подается силовой плюс 12 Вольт по схеме. Вторичная обмотка мотается и фазируется по тому же принципу, что и первичная. Обмотка состоит из 2х24 витков, мотается двумя шинами. Каждая шина состоит из 5 жил провода 0,7 мм.

Диодный выпрямитель собран из 4-х диодов серии КД213А. Это импульсные диоды с обратным напряжением до 200 Вольт, отлично себя чувствуют на частотах 50-80 кГц (хотя могут работать на частотах до 100 кГц), а максимально допустимый ток 10 Ампер - то, что нужно. В дополнительном охлаждении диоды не нуждаются, хотя в ходе работы может наблюдаться тепловыделение.

Усилитель в одну лошадиную силу, собранный инверторУсилитель в одну лошадиную силу, собранный инвертор, вид сверху

Дросселя в выходной цепи использовал готовые, от компьютерных блоков питания. Намотаны дросселя на ферритовом стержне (длина 1,5-2 см, диаметр 6 мм). Обмотка содержит 5-6 витков, намотана проводом 2-2,5 мм, для удобства можно мотать несколькими жилами более тонкого провода. Сглаживающие электролиты брал с напряжением 100 Вольт 1000 мкФ, работают с большим запасом. В итоге на плате инвертора 4 таких конденсатора в плече, еще два аналогичных стоят на плате усилителя Ланзар, т.е общая емкость фильтров в плече 5000 мкФ. Перед и после дросселей стоят пленочные конденсаторы с напряжением 100 Вольт, их емкость не особа критична и может быть в районе 0,1-1 мкФ.

ЗАПУСК ПЕРВОГО ИНВЕРТОРА БП

Усилитель в одну лошадиную силу, собранный инвертор и ЛанзарУсилитель в одну лошадиную силу, радиатор для инвертора

Перед запуском инвертора тщательно проверяем правильность монтажа. Маломощные транзисторы BC556/557 можно заменить на отечественный аналог КТ3107, ВС546 на КТ3102 или любые другие с близкими параметрами. Полевые ключи в ходе работы без выходной нагрузки не должны нагреваться, а с нагрузкой нагрев плеч должен быть равномерным. Последний этап - теплоотвод. Полевые транзисторы в моем случае укреплены на теплоотвод от компьютерного блока питания, через слюдяные прокладки и изолирующие шайбы.

В схеме реализован ремоут контроль (REM), т.е. основной, силовой плюс и минус всегда подключены к усилителю, а для того, чтобы схема завелась, подается плюс на точку REM, открывается транзистор BC546 и подается питание на генератор и начинается рабочий цикл инвертора. Плюс на ремоут можно подавать от автомагнитолы, или же можно приспособить в машине маленький тумблер, которым можно включить и выключить усилитель.

Усилитель в одну лошадиную силу, собранный инвертор крупным планомУсилитель в одну лошадиную силу, силовой трансформатор инвертора вид сверху

 Если возникли проблемы...

Проблема. Бывает так, что при первом же включении выходят из строя полевики.

Причина и устранение. Неправильно сфазирована первичная обмотка или бракованные транзисторы. Если уверены в правильности монтажа и в исправности всех компонентов, то скорее всего первичная обмотка трансформатора неправильно сфазирована. Для этого отключаем вторичную цепь, то есть нагрузку, которая подключена ко вторичной обмотке и снова запускаем трансформатор (часто, проблемы могут возникнуть на вторичных цепях), если все также, то проверяем транзисторы на исправность, они скорее всего будут "убитыми", заменяем и фазируем трансформатор правильно. 

Проблема. При включении одна из пар транзисторов перегревается, вторая пара холодная.

Причина и устранение. Вначале проверяем наличие прямоугольных импульсов на 9 и 10 выводах микросхемы, если все ок, то проверяем посключение диодов и маломощных транзисторов, такая проблема возникает по двум причинам - неправильное подключение маломощных транзисторов драйвера или же неравноценные плечи первичной обмотки.

ИНВЕРТОР 2

Схема и печатная плата второго инвертора полностью схожа с первым. Выходное напряжение для питания каналов ОМ составляет 2х55 Вольт (+/-55В). Вторичная обмотка на сей раз намотана 6-ю жилами провода 0,8 мм и состоит из 2х28 Витков, мотается по той же технологии, что и в случае первого инвертора.

Усилитель в одну лошадиную силу, намотанный трансформаторо второго инвертораУсилитель в одну лошадиную силу, готовый трансформатор второго инвертора

Обратите внимание на то, чтобы первичные и вторичные обмотки были обязательно намотаны В ОДИНАКОВОМ НАПРАВЛЕНИИ!

Усилитель в одну лошадиную силу, вид на второй инвертор

Другая вторичка предназначена для запитки блока усилителей на микросхемах LM1875. Обмотка состоит из 2х8 Витков, намотана 4-мя жилами провода 0,8 мм.  После сборки инвертора тщательно проверяем монтаж на ошибки, если таковых нет, то беремся за мультиметр и проверяем вторичные цепи на замыкания.

Усилитель в одну лошадиную силу, дроссельУсилитель в одну лошадиную силу, дроссель на плате

ПЕРВОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ

   Первый запуск инвертора стоит сделать от лабораторного БП с защитой от КЗ, при этом в момент запуска защита может ошибочно сработать, если блок маломощный, в моем случае использовался переделанный БП с током 3,5 А. Холостой ток инвертора 170-280 мА, зависит от правильного расчета трансформатора, рабочей частоты генератора и типа полевых ключей, немалую роль играет резистор снаббера, в моем случае с ним пришлось чуток поиграться, чтобы снизить потребление схемы.

Усилитель в одну лошадиную силу, плата почти собрана

Во время холостого хода, на ключах не должно наблюдаться тепловыделения, если оно есть, то имеется проблема с монтажом или нерабочий компонент. Перед запуском промойте плату от флюсов, для этого можно использовать ацетон или растворитель. А теперь приступаем собственно к самому блоку УМЗЧ...

После успешного запуска блока питания, переходим к самой интересной части конструкции - блок усилителей мощности звука. В том числе фильтр низких частот для сабвуфера и модуль стабилизации.

УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ САБВУФЕРА ПО СХЕМЕ ЛАНЗАРА 

   Ну что сказать про один из самых повторяемых схем усилителя мощности, - схема Ланзар была разработана еще в 70-х годах прошлого столетия. На современной высокоточной элементарной базе, ланзар стал звучать еще лучше. По идее, схема отлично подходит и для широкополосной акустики, искажения при половине громкости всего 0,04% - полноценный Hi-Fi.

Усилитель в одну лошадиную силу, схема Ланзар

Выходной каскад усилителя построен на паре 2SA1943 и 2SC5200, все каскады собраны на максимально близких по параметрам комплиментарных парах, усилитель построен полностью по симметричной основе. Номинальная выходная мощность усилителя составляет 230-280 ватт, но можно снять гораздо больше, повышая входное напряжение питания.    Номиналы ограничительных резисторов дифференциальных каскадов подбирается исходя от входного напряжения. Ниже приведена таблица.

 Питание ±70 В - 3,3 кОм...3,9 кОм
 Питание ±60 В - 2,7 кОм...3,3 кОм
 Питание ±50 В - 2,2 кОм...2,7 кОм
 Питание ±40 В - 1,5 кОм...2,2 кОм
 Питание ±30 В - 1,0 кОм...1,5 кОм


Эти резисторы подбираются с мощностью 1-2 ватт, в ходе работы на них может наблюдаться тепловыделение. 

Регулирующий транзистор заменил на отечественный КТ815, на тот момент другого не было под рукой. Он предназначен для регулировки тока покоя выходных каскадов, в ходе работы не перегревается, но укреплен на общий теплоотвод с транзисторами выходного каскада. 

Первый запуск схемы желательно сделать от сетевого блока питания, последовательно сетевой обмотке трансформатора подключите накальную лампу на 100-150 ватт, если будут проблемы, то спалите минимум деталей. А вообще, схема Ланзара не критична к монтажу и компонентам, я пробовал даже с широким разбросом используемых компонентов, с использованием отечественных радиодеталей - схема показывает высокие параметры даже в этом случая. Принципиальная схема Ланзара имеет две основные версии - на биполярных транзисторах и с применением полевых ключей в предпоследнем каскаде, в моем случае первая версия.

Второй предвыходной каскад работает в чистом классе "А", поэтому в ходе работы транзисторы перегреваются. Транзисторы этого каскада обязательно устанавливают на теплоотвод, желательно общий, не забудьте про изоляции - слюдяные пластины и изолирующие шайбы для шурупов.

Усилитель в одну лошадиную силу, собранный ЛанзарУсилитель в одну лошадиную силу, собранный Ланзар вид сверху

Правильно собранная схема заводится без всяких проблем. Первый запуск делаем с ЗАКОРОЧЕННЫМ НА ЗЕМЛЮ ВХОДОМ, т.е. вход усилителя стыкуем с средней точкой с блока питания. Если после запуска ничего не взорвалось, то можно отсоединять вход от земли. Дальше подключаем нагрузку - динамик и включаем усилитель. Для того, чтобы убедиться в работоспособности усилителя, достаточно дотронуться до оголенного входного провода. Если в головке появляется своеобразный рев - то усилитель работает! Дальше можно укрепить все силовые части на теплоотводы и подать на вход усилителя звуковой сигнал. После 15-20 минут работы на 30-50% от максимальной громкости нужно настроить ток покоя. На фотографии все детально показано, в качестве индикатора напряжение желательно использовать цифровой мультиметр.

Усилитель в одну лошадиную силу, замер выходной мощности

Замер выходной мощности усилителя

Усилитель в одну лошадиную силу, выставление тока покоя

Как выставить ток покоя

ФНЧ И БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ

Фильтр низкой частоты и сумматора построен на двух микросхемах. Он предназначен для плавной регулировки фазы, громкости и частоты. Сумматор предназначен для суммирования сигналов обеих каналов, для получения более мощного сигнала. В промышленных автоусилителях высокой мощности используется именно такой принцип фильтрации и суммирования сигнала, но сумматор можно при желании исключить из схемы и обойтись только фильтром низких частот. Фильтр срезает все частоты, оставляя только предел в пределах 35-150 Гц.

Усилитель в одну лошадиную силу, собранный ФНЧУсилитель в одну лошадиную силу, собранный ФНЧ покупнее

Регулировка фазы позволяет согласовать сабвуфер с акустическими системами, в некоторых случаях её тоже исключают.  Этот блок питается от стабилизированного источника двухполярного напряжения +/-15 Вольт. Питание можно организовать с помощью дополнительной вторичной обмотки или же использовать двухполярный стабилизатор напряжения для понижения напряжения от основной обмотки. Для этого собран двухполярный стабилизатор. Первоначально напряжение снижается диодами зенера, затем усиливается биполярными транзисторами и подается на линейные стабилизаторы напряжения типа 7815 и 7915. На выходе стабилизатора образуется стабильное двухполярное питание, которым и питается блок сумматора и ФНЧ.

Усилитель в одну лошадиную силу, ФНЧ на основной платеУсилитель в одну лошадиную силу, ФНЧ

Стабилизаторы и транзисторы могут греться, но это вполне нормально, при желании их можно укрепить на теплоотводы, но в моем случае имеется активное охлаждение кулером, поэтому теплоотводы не пригодились, к тому же тепловыделение в пределах нормы, поскольку сам блок ФНЧ потребляет очень мало.

Усилитель в одну лошадиную силу, ФНЧ с усилителемУсилитель в одну лошадиную силу, ФНЧ вид сверху

ОПЛЕУХА МИКРОСХЕМАМ

   Оплеуха микрухам - не самый простой, но высококачественный усилитель мощности НЧ. Усилитель способен развивать максимальную выходную мощность в 130 ватт и работает в довольно широком диапазоне входного напряжения. Выходной каскад усилителя построен на паре 2sa1943 2sc5200 и работает в режиме АВ. Эта версия, автором была разработана в этом году, ниже ее основные параметры. 

Усилитель в одну лошадиную силу, схема усилителя тыловой акустики

 Диапазон питающих напряжений = +/- 20В ... +/- 60В

 Номинальное напряжение питания (100Вт, 4 Ом) = +/- 36В

 Номинальное напряжение питания (100Вт, 8 Ом) = +/- 48В


   С мощностью все понятно, а что со стороны искажений? 


 THD+N (при Pвых<=60Вт, 20кГц) <= 0,0009%

 THD+N (при максимальной выходной мощности, 1кГц) = 0,003%


 THD+N (при максимальной выходной мощности, 20кГц) = 0,008%

   Детали, используемые в этом модуле - подстроечные резисторы, маломощные и среднемощные транзисторы:

Усилитель в одну лошадиную силу, подстроечный резисторУсилитель в одну лошадиную силу, транзисторы

Усилитель в одну лошадиную силу, транзисторы средней мощностиУсилитель в одну лошадиную силу, транзисторы на плате

ТУТ ВИДЕО

Совсем не дурно, почти hi-end! На самом деле если ориентироваться только по КНИ, то этот усилитель полноценный HI-END, но для хай-энда этого не достаточно, поэтому его отнесли к старому и доброму разряду hi-fi. Несмотря на то, что усилитель развивает всего 100 ватт, он на порядок сложнее аналогичных схем, но сама сборка не составит труда при наличии всех компонентов. Отклонять номиналы схемы не советую - мой опыт это подтверждает.

Усилитель в одну лошадиную силу, оплеуха микросхемамУсилитель в одну лошадиную силу, вид сверху на усилитель

Маломощные транзисторы в ходе работы могут перегреваться, но волноваться не стоит - это их нормальный режим работы. Выходной каскад, как уже сказал, работает в классе АВ, следовательно, выделятся огромное количество тепла, которое нужно отводить. В моем случае они укреплены на общий теплоотвод, которого более, чем достаточно, но на всякий случай, имеется также и активное охлаждение.

Усилитель в одну лошадиную силу, вид сверху на усилитель крупноУсилитель в одну лошадиную силу, усилители и преобразователь

После сборки нас ждет первый запуск схемы. Для этого советую еще раз прочитать запуск и настройку Ланзара - тут все делается точно таким же образом. Первый запуск делаем с закороченной на землю входом, если все ОК, то размыкаем вход и подаем звуковой сигнал. К тому времени все силовые компоненты должны быть укреплены на теплоотвод, а то восхищаясь музыкой можете не заметить, как дымят ключи выходного каскада - каждый из них стоит очень и очень.

Мы наконец заставили достойно звучать наш усилитель домашней аудиосистемы, 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

   Изначально задумал использовать схему защиты от БРИГ, но затем читая отзывы о симисторной защите захотел попробовать ее. Блоки защиты были сделаны в самом конце, тогда было туго с финансами, а симисторы и прочие компоненты схемы у нас оказались довольно дороги, поэтому вернулся к релейной защите.

Усилитель в одну лошадиную силу, схема блока защиты АСУсилитель в одну лошадиную силу, плата блока защиты

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

Усилитель в одну лошадиную силу, облуженая плата блока защиты АСУсилитель в одну лошадиную силу, собранный блока защиты АС

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.

Усилитель в одну лошадиную силу, два блока защиты АСУсилитель в одну лошадиную силу, собранные блоки защиты АС

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.

Усилитель в одну лошадиную силу, два блока защиты АС друг над другомУсилитель в одну лошадиную силу, собранный блок защиты АС на основной плате

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

Усилитель в одну лошадиную силу, плата для LM1875Усилитель в одну лошадиную силу, сборка фронтальных усилителей

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. 

Усилитель в одну лошадиную силу, фронтальный усилитель почти готовУсилитель в одну лошадиную силу, сборка фронтальных усилителей

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...

Усилитель в одну лошадиную силу, фронтальные усилители и радиаторУсилитель в одну лошадиную силу, части радиатора

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 механике и слесарным работам...

Основа любой радиолюбительской конструкции - красивый удобный корпус, тем более он должен прилично смотреться у аппарата, который занимает достойное место в гостинной или вашем рабочем кабинете.

КОРПУС И МОНТАЖ

С корпусом мучился особо долго, пока в один прекрасный день пришел ко мне один незнакомец. В руках у него было устройство, похожее на старый усилитель мощности. Человек представился и начал беседу. Оказалось что знал он меня отлично и принес ненужную ему вещицу, чтобы обменять на бесперебойник. Бесперебойник ему не дал, но уговорил продать устройство за 400 рублей. Недолго думая, он согласился. Устройство из себя представляет компрессор от компании TESLA, находился вполне рабочем состоянии, но от него мне был нужен только корпус, который как раз подходил для усилительного комплекса.

ВИДЕО - САМОДЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Трансформаторы были укреплены на плату с помощью особо прочного клея "момент", дополнительно прижал их к плате металлическими шайбами (с резиновой прокладкой, чтобы не зажать обмотки), которые пришлось покрасить в черный цвет, чтобы не бросались в глаза. Шайбы укреплены болтами с длиной 40 мм и диаметром 4 мм.

Усилитель в одну лошадиную силу, собранная плата усилителя

Шины питания - отняли почти 5 дней. Долго не решался как их провести, из какого материала и какой формы делать. Пробовал многое - алюминий, нержавейку (шины нужного сечения были в наличии только из указанных металлов). Оба варианта не устраивали, слишком много потерь, даже шины с сечением порядка 12 мм перегревались, в случае нержавейки - большое сопротивление участка использованной шины, за 5 минут работы инверторов шина нагревалась так сильно, что на ней можно было спокойно воду вскипятить, в итоге потери только в шинах - скромные 10 Ампер... В результате был куплен толстый многожильный провод с сечением 16 мм и каждый инвертор подключен к основным контактным шинам через такой кабель. Сечение этого провода более, чем достаточно, разумеется можно обойтись и более тонким, но сделал с запасом, так сказать на всякий случай.

Усилитель в одну лошадиную силу, силовой кабельУсилитель в одну лошадиную силу, силовой кабель и распределитель

Кабель подключается к распределительным шинам (таких шин две) - это сделано для удобства монтажа. Через распределительную шину подается силовой плюс на каждый инвертор. Распределительные шины сделаны из латуни, укрепляются на основную плату болтом и клеем момент (опять же, для страховки).

Усилитель в одну лошадиную силу, распределительные шины

Усилитель в одну лошадиную силу, радиатор

Теплоотводы взял от какого-то отечественного усилителя, после первого запуска, стало ясно, что их не хватит для такого монстра, ведь все выходные каскады усилителей укрепляются именно на этот теплоотвод. Именно поэтому решил добавить активное охлаждение в виде кулера.

Усилитель в одну лошадиную силу, вентилятор

Усилитель в одну лошадиную силу, собранный фронтальный усилитель

Теплоотвод маломощных усилителей изначально думал вывести наружу, но потом нашел на чердаке дюралюминиевые болванки и решил из них делать теплоотвод. Болванки к счастью имели резьбу и с их стыковкой проблем не возникло. Готовый теплоотвод укреплен к шасси усилителя. На плате маломощных усилителей установлен кулер, но не для отвода тепла с радиаторов этого блока, а для охлаждения силовых ключей инвертора и выпрямительных диодов. В ходе работы на малую мощность, теплоотводы инверторов холодные, но на больших мощностях они довольно сильно перегреваются, поскольку усилители потребляют до 700 ватт, немалая часть мощности утрачивается превращаясь в ненужное тепловыделение на транзисторах.

Усилитель в одну лошадиную силу, аудио входы

Изначально думал собрать простенький корпус, поскольку сам усилитель планировался для авто. Уже в конце работ задумывался над оформлением всерьез и все, что получилось - это полностью авторские решения. Смесь бронзового и золотистого карбона, фирменный логотип и оформление передней панели - все это сделано вручную. Регулятор громкости состоит из трех основных частей, регуляторы блока ФНЧ изначально задумал вывести наружу, но немного подумав, понял, что портится дизайн передней панели, поэтому их заранее настроил по вкусу, чтоб больше не пришлось открывать корпус. Частота среза примерно 70 Гц, громкость на максимум - вот и все.

Усилитель в одну лошадиную силу, колодка

Латунные шины на плате сделал для удобства монтажа, чтоб не пришлось отпаивать основные шины питания когда нужно будет достать плату. Изначально думал, что шин питания будет мало, но потом, когда усилитель был на последнем этапе работ, то понял, что проводов будет больше, чем планировал. Чтобы не портить вид внутреннего монтажа, решил использовать провода с одинаковым цветом изоляции. Почти все многожильные провода использовал с сечением 2,5 мм, для их крепежа использовал специальные полоски с защелкой, пачка таких монтажных полосок стоит доллар, одной пачки с головой хватило на весь проект (100 шт).

Усилитель в одну лошадиную силу, клей

Все силовые части усилителей были укреплены на основной теплоотвод через слюдяные прокладки, чтобы не бурить отверстие под каждый транзистор, решил использовать общие пластины из стали, которые прикреплены к теплоотводы всего одним шурупом. Такой метод довольно хорошо прижимает транзисторы к теплоотводу, к тому же, не дай БОГ, при поломках удобно будет работать с выходными каскадами.

Усилитель в одну лошадиную силу, ручка громкости

И в заключительной части, мы увидим как корпус выглядит снаружи, подсчитаем расходы на создание домашнего усилителя, а также подведём итоги работы.

 

ИТОГОВЫЕ ЗАТРАТЫ НА КОМПЛЕКС

   О затратах сначала хотел промолчать, но думаю многим интересно сколько было потрачено в итоге. указана суммарная стоимость определенного компонента (к примеру irfz44 (8 шт) - 12 $ - общая цена на все транзисторы). 

Начнем с инверторов

Кольца (4шт) - 8$
IRFZ44 (4шт) - 8$
IRF3205 (4шт) -10$
BC556 (4шт) - 2$
BC546 (2шт) - 1$
КД213 (8шт) - 10$
TL494 (2шт) 1$
Резисторы 3$
Конденсаторы пленочные - 4$
Конденсаторы электролитические - 12$


УСИЛИТЕЛЬ ЛАНЗАР

Транзисторы
2SA1943 2шт - 8$
2SC5200 2шт - 8$
2SB649 2шт - 2$
2SD669 2шт - 2$
2N5401 2шт - 1$
2N5551 2шт - 1$
Резисторы 5ватт - 4 шт - 3$
Остальные резисторы - 4$
Конденсаторы неполярные - 3$
Конденсаторы полярные - 5$
Стабилитроны - 2шт - 2$


УСИЛИТЕЛИ ОМ 

2SA1943 2шт - 8$
2SC5200 2шт - 8$
Остальные транзисторы - 10$
Конденсаторы 10$


БЛОК ФИЛЬТРОВ

TL072 1шт -1$
TL084 1шт - 1$
Конденсаторы неполярные - 3$
Резисторы - 2$
Регуляторы 3шт - 4$


БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ 

Транзисторы 2$
Стабилитроны 13 вольт 6шт - 1,5$
Стабилизаторы 7815 2шт - 1,5$
Стабилитроны 7915 1шт - 0,7$
Остальное - 2$


БЛОК ЗАЩИТЫ

Транзисторы - 2$
Реле - даром
Остальное -1$
Штекеры, гнезда и разъемы - даром.


УСИЛИТЕЛИ НА LM1875

LM1875 - 5 шт - 18$
Диоды КД213А 4шт 5$
Остальное 3$


ПРОЧЕЕ

Клей момент (особо прочный) 2 флакона - 4$
Эпоксидная смола 1 флакон - 3$
Горячий клей (термоклей) 3 палочки 1$
Термопаста 1 флакон - 3$
Саморезы, шурупы и болты 3$
Шины (латунные) 2 штуки 4$
Шины питания 2$
Провод 16мм (1 метр) 2,5$
Провод одножильный 6мм (2 метр) 2$
Тюльпаны, разъемы для головок - 5$
Теплоотводы - даром
Фольгированный стеклотекстолит - 10$
Реагенты для травления - 5$
Корпус - 20$
Карбон - 10$
Кулер (2 штуки) - 7$

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СБОРКИ

Большинство инструментов советского образца. Киловаттная дрель 70-х годов, который не обменяю даже на самый дорогой электроинструмент, он верой и правдой служил моему отцу и перешел по наследству, 40 лет живет у нас дома, работаю с ним очень часто и еще ни разу не подводил и не ломался - респект и поклон инженерам, которые делали его. Ножовка - тоже советского образца, помогла во многом.

Усилитель в одну лошадиную силу, переделка фальш панели

Паяльник - заменил два паяльника, пока собирал усилитель, в итоге использовал паяльник на 25 ватт - для пайки мелких компонентов, паяльник на 60 ватт - для пайки компонентов с толстыми выводами и монстр на сотню ватт - им лудил дорожки, припаивал шины питания и многое другое.

Усилитель в одну лошадиную силу, компоненты для фальш панели

Кусачки, нож канцелярский, ножницы (было их у меня 2 штуки, для проводов и пластика). Набор отверток, пинцеты (маленький, средний и большой), плоскогубцы - в общем именно с их помощью, удалось довести дело до конца.

Усилитель в одну лошадиную силу, фальш панель почти готова

С учетом всех мелких компонентов на комплекс было потрачено порядка 300 долларов США и 4 месяца кропотливых работ, кто-то сейчас подумает - а зачем это нужно, ведь за 300$ можно готовый усилитель купить. Может и так, но этот усилитель гораздо мощнее и лучше любого УМЗЧ потребительского класса - сравнивал со многими моделями, в том числе magnad, xplod, ivolga. Второе - это полностью ручная работая, каждый припой, каждый шуруп - все сделано вручную, в конце концов оригинальный авторский дизайн, который больше напоминает оформление дорогих ламповых усилителей, и на данный момент данный УНЧ - самое дорогое для меня устройство в доме.

ЗАВЕРШЕНИЕ

   Да, этот проект отнял у меня много времени и финансов, но знаете что? Ничуть не жалею, в конце концов был собран действительно очень крутой усилитель, который можно использовать и в машине, и дома, а качество звучания на все 200% лучше любого промышленного аудиоцентра аналогичного класса, не зря в комплексе использовал высококачественные схемы УМЗЧ.

Усилитель в одну лошадиную силу, подготовка к оклейки корпуса

Изначально, затял проект и не знал сколько времени он у меня отнимет, но благодаря конкурсу довел его до конца и успел буквально на последний день приема заявок, хотя очень сомневался, что успею в срок.

Усилитель в одну лошадиную силу, логотип

Усилитель в одну лошадиную силу, заготовки для логотипа

Усилитель в одну лошадиную силу, логотип готов

Усилитель вполне подходит для дискотек в малых залах - колоссальная мощность не подведет даже на свадьбах, осталось сделать блок питания и предварительные усилители со всеми удобствами, которые планирую на следующее лето. На сборку было потрачено 4 месяца, были трудности с компонентами и временем, которого так не хватает, но при наличии всех компонентов и комплектующих частей, можно уложится в гораздо короткий срок.

Усилитель в одну лошадиную силу, готовый усилительУсилитель в одну лошадиную силу, готовый усилитель со стороны

На счет качества звучания - не могу передать это словами, нужно лишь раз послушать и все станет ясно! Основные проблемы заключались в том, что нужно было все приспособить, резать, травить и смонтировать все это в общий блок. Над видом передней панели думали всей семьей, в конце концов победила версия матери - именно она предложила этот вариант, за это и многое другое - низкий ей поклон - основные идеи подавала она, ну и разумеется жена тоже не оставалась в стороне - помогала и работала почти наравне со мной.

 В процессе сборки были некоторые этапы, когда проект забросил, но находил силы и довел до конца, а сегодня с гордостью представляю его вашему суду - здоровья вам, любви и терпения, всегда ваш КАСЬЯН АКА.

Дизайн :

Arduino

Программаторы

Радиоконструкторы

Прочее...