Главная » Усилители
Призовой фонд
на январь 2018 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. 1000 руб
PCBWay
3. 150 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Усилитель мощности с раздельным питанием BlackBen [2017]

Пролог. История появления этого усилителя не совсем типичная для меня, так как обычно я разрабатываю схему, затариваюсь под нее необходимыми радиоэлементами, а уже потом под все это развожу печатную плату. Но в этом раз получилось иначе. Идея создать данный усилитель появилась когда в закромах был обнаружен отличный, мощный тороидальный трансформатор, идеально подходящий для создания усилителя с раздельным питанием. Заодно хотелось разгрузить свой "складик" радиоэлементов пустив их в дело. Поэтому этот усилитель на 95% сделан из того что уже было под рукой, специально покупать почти ничего не пришлось. Не смотря на то, что усилитель делался "из того что было", хотелось сделать не "абы что", а очень качественное устройство. В итоге цель была достигнута, получилось даже лучше чем я сам ожидал. 

Концепция. Как уже писал выше: хотелось сделать максимально качественно, без лишних усложнений и из того что есть под рукой. Кроме того, учитывая наличии хорошего, почти аудиофильского трансформатора, было решено сделать ставку на чистоту питания усилителя, поэтому вопросу качества питания было уделено очень большое внимание, если даже не ключевое. 

Схема. Решил не менять традиций и очередной усилитель строить по топологии Лина. Не смотря на это, усилитель получился достаточно необычным благодаря некоторым "фишкам" применяемым мною в усилителе впервые. Впервые я использовал раздельное питание усилителя напряжения (УНа) и выходного каскада (ВК), "электронный дроссель" для цепи питания УНа, транзистор Дарлингтона в УНе чтобы убить двух зайцев одним выстрелом, параллельное включение транзисторов УНа, развязку питания ВК диодом Шоттки, резисторы SMD формата 2512 в эмитерах выходных транзисторов. Все эти нововведения хорошо показали себя в работе и в дальнейшем я буду пользоваться этими фишками и в других своих схемах. 

Схема BlackBen

Технически характеристики усилителя BlackBen

Изначально не хотел приводить вообще никаких технических характеристик, так как все характеристики являются более чем достаточными для любого слушателя. А сам факт того, что эта схема увидела свет, свидетельствует о том, что полученный результат меня полностью удовлетворил и схема того достойна. Достойна вашего внимания. Но на всякий случай, чтобы избежать лишних вопросов, приведу некоторых технические характеристики:

  • Чувствительность (1кГц, 4/8Ом, 50/25Вт) = 444 мВ
  • Выходная мощность (1кГц, 4Ом, КНИ не выше 0,05%) = 50 Вт
  • Выходная мощность (1кГц, 8Ом, КНИ не выше 0,05%) = 25 Вт
  • Коэф. нелинейных искажений (1кГц, 4/8Ом, 45/22Вт) = не более 0,001 %
  • Коэф. нелинейных искажений (20кГц, 4/8Ом, 45/22Вт) = не более 0,015 %
  • Диапазон воспроизводимых частот (-1дБ относительно 1кГц) = 20 - 140 000 Гц
  • Диапазон воспроизводимых частот (-3дБ относительно 1кГц) = 10 - 260 000 Гц
  • Коэф. подавления нестабильности напряжения питания (по шинам +/-25В, в диапазоне 20 - 20 000Гц) = не хуже -90дБ
  • Коэф. подавления нестабильности напряжения питания (по шинам +/-37В, в диапазоне 20 - 100 Гц) = не хуже -90дБ
  • Коэф. подавления нестабильности напряжения питания (по шинам +/-37В, в диапазоне 100 - 20 000 Гц) = не хуже -130дБ

Осциллограммы работы усилителя на прямоугольном сигнале с частотами 1, 10 и 20кГц, а также работа усилителя до ограничения (клиппинга) и в ограничении (клиппинге). Как видно, усилитель идеально точно воспроизводит форму прямоугольника на частоте 1кГц и достаточно точно на частотах 10-20кГц, при этом переходная характеристика имеет гладкую форму, какие-либо выбросы на переходной характеристике - отсутствуют. Работа усилителя в клиппинге уверенная, вход и выход из ограничения не сопровождается выбросами или искажением формы сигнала, что так же свидетельствует о высокой устойчивости схемы.

Элементная база

Большинство радиодеталей использованных мною были взяты из моего "складика" и скорее всего большинство из них найдутся и в ваших запасах. Именно с расчетом на то, чтобы по максимуму использовать популярные, имеющиеся у меня и у большинства детали и затачивалась эта схема. Она неприхотлива к элементной базе и допускает многочисленные замены без ущерба качеству. Некоторые возможные замены приведены в списке радиоэлементов под этой статьей, дублировать изложенную там информацию я не буду. Главное чтобы все используемые элементы были проверенны перед пайкой, были полностью исправными и оригинальными. Резисторы лучше использовать металлопленочные, так как они имеют меньший собственный шум чем углеродистые. Не запрещается использовать металлопленочные резисторы типа МЛТ производства СССР. Если под рукой не окажется резистора какого-либо номинала, можно заменить его последовательным или параллельным соединением нескольких резисторов. Каждый резистор, перед тем как впаивать в плату, необходимо проверять на соответствие его маркировки фактическому сопротивлению. Впаивать резисторы ориентируясь исключительно по нанесенной на них маркировке - нельзя. Не стоит стремиться к применению высокоточных резисторов с низким допуском, однако некоторые резисторы и транзисторы желательно подобрать - об этом далее. Допускается в качестве резистора R19 использовать резистор с рассеиваемой мощностью 0,25Вт. Крайне желательно, чтобы резистор отвечающий за регулировку тока покоя выходного каскада (R17), был многооборотным, например типа 3296W. Только применение многооборотного резистора позволит плавно, точно и безопасно выставить требуемую величину тока покоя. Использование некачественного подстроечного резистора может привести к резкому и неконтролируемому росту току покоя с последующим выходом из строя транзисторов выходного каскада. Все номиналы, типы и минимальное допустимое напряжение конденсаторов, применяемых в схеме, указаны в списке радиоэлементов. Каждый конденсатор должен быть проверен на соответствие его маркировки фактической емкости, а также проверен на отсутствие повышенной утечки. Недопустимо применять электролитические конденсаторы производства СССР, а также конденсаторы с подтеками, вздутыми корпусами и другими видимыми дефектами. Все модели диодов, стабилитронов и транзисторов, примененных мной, а также некоторые допустимые варианты их замены указаны в списке радиоэлементов. Все транзисторы с открытыми фланцами устанавливаемые на радиатор, должны быть от него надежно изолированы с помощью специальных теплопроводящих подложек. Транзисторы в изолированных корпусах дополнительно изолировать не нужно. Транзистор VT18 устанавливается к радиатору лицом (не фланцем!), крепежный винт должен быть изолирован от фланца с помощью пластиковой втулки.

Подбор элементов. Для минимальной величины постоянного напряжения на выходе усилителя необходимо подобрать в пары некоторые элементы. А именно: транзисторы VT3 и VT4, транзисторы VT1 и VT5 (по hFe), резисторы R6 и R8, резисторы R7 и R9 (по сопротивлению). Точность подбора должна быть максимально возможной ваших условиях. Отличным результатом можно считать результат, при котором на выходе усилителя постоянное напряжения не превышает 10мВ, а удовлетворительным когда на выходе усилителя постоянное напряжение находится в диапазоне 10-30мВ. Подбор осуществлять не обязательно, при этом ничего критического в плане работоспособности усилителя не случится.

Катушка на выходе усилителя. Точность изготовления большой роли не играет. Удобнее всего наматывать катушку используя в качестве каркаса сверло диаметром 7-8мм. Диаметр провода: 0,95 - 1,2мм2. Количество витков: 10 - 12. 

Радиатор. Наверно многие глядя на фото усилителя в сборе, могут подумать что площадь радиатора недостаточна для эффективного охлаждения усилителя, но на самом деле это не так. Благодаря использованию раздельного питания и низкому напряжению питания выходного каскада, температура радиатора даже на синусоидальном сигнале, при максимальной выходной мощности на нагрузку 4Ом, не превышает 50 градусов. То есть, без особого дискомфорта можно сколько угодно долго удерживать руку на радиаторе.

Первое включение. Порадовало. Обе собранных мною платы запустились и были готовы исправно трудиться сразу после первого включения. Осталось только выставить ток покоя. Мною был выставлен ток покоя равный 40мА (что соответствует падению напряжения 18мВ между эмитерами выходных транзисторов) и именно такое значение тока покоя я рекомендую устанавливать и вам. Ток покоя регулируется плавно и точно удерживается на выставленном значении. Постоянное напряжения на выходе обоих каналов усилителей точно удерживается на одном значении, в мое случае значения постоянного напряжения на выходе получились - 8 и 9 мВ. 

Блок питания усилителя. Классический. Двухполярный. Заточен на раздельное питания. Блок питания имеет на своем выходе две пары шин питания: +/- 37В - высоковольтная, слаботочная, для питания усилителей напряжения, +/- 25В - низковольтная, сильноточная, для питания выходных каскадов. Переменное напряжение для высоковольтной и низковольтной шин питания выпрямляется с помощью мостовых выпрямителей. Диодный мост высоковольтной шины собран из быстрых диодов HER207 (2А, 700В), а диодный мост низковольтной шины из быстрых диодов FR607 (6А, 700В). Каждый диод низковольтной шины зашунтирован пленочным конденсатором. Фильтрация напряжения питания по низковольтным шинам осуществляется простейшими C - фильтрами, в качестве которых используется по три параллельно включенных конденсатора в каждом из плечей: два электролитических по 4700мкФ х 35в и одного пленочного 1мкФ х 63в типа CL-21. Для фильтрации питания по высоковольтным шинам используются П - образные CRC фильтры. Поскольку потребление тока по высоковольтным шинам небольшое (не более 50мА для каждого плеча), а также благодаря наличию "электронных дросселей" в высоковольтных шинах питания усилителя, для эффективной фильтрации нет необходимости использовать электролитические конденсаторы с высокой собственной емкостью. 

 

Софт-старт

Для данного усилителя был изготовлено новое устройства ограничения пускового тока (софт-старт). Была использована старая и проверенная схема софт-старта , но с небольшими изменениями и конечно же была разведена новая печатная плата. В качестве резисторов ограничивающих пусковой ток (R5-R7), мной были применены довольно редкие высокоточные советские резисторы C5-5-10Вт 200 Ом +/- 0.5%. Эти резисторы у меня были и достались мне бесплатно, поэтому именно их я и применил. Вы можете применить любые другие резисторы с рассеиваемой мощностью 5-10Вт. Резисторы R1-R4 устанавливаются на плату со стороны дорожек. Они выполняют роль дополнительного предохранителя на случай пробой конденсатора С1. Конденсатор С2 должен быть помехоподавляющим типа Х2. Варистор RV1 защищает усилитель от высоковольтных импульсных помех и от превышения напряжения в питающей сети выше 275В. 

Защита акустики

В этом качестве я использовал модифицированную защиту DEF 2017. Модификация заключается в добавлении на плату диодного моста, а также замене простого однотранзисторного стабилизатора напряжения на стабилизатор напряжения на основе линейного регулятора LM7812. Защита отключает акустику от выхода усилителя в случае если на его выходе постоянное напряжение превысит +/- 4В. Время отключения зависит от величины постоянного напряжения на выходе усилителя: при напряжении +/- 5В на выходе усилителя, время отключения составляет 0,2 сек, при напряжении+/- 25В - 0,04 сек.

 

Корпус

Стальной, изготовлен на заказ по моим чертежам. Выполнен из стали толщиной 1,5мм. Окрашен порошковой краской в заводских условиях. Корпус - это почти единственная часть усилителя, на которую пришлось потратить деньги, все остальное, за редким исключением, выло взято из старых запасов.

На этом все! Спасибо за внимание! 

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Усилитель мощности BlackBen
R30, R35 Резистор
1 Ом
2 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R3, R4, R21, R24, R25, R26, R27, R28 Резистор
22 Ом
8 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R7, R9, R14 Резистор
39 Ом
3 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R13 Резистор
62 Ом
1 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R8, R18, R20 Резистор
100 Ом
3 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R5 Резистор
200 Ом
1 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R12 Резистор
470 Ом
1 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R16 Резистор
510 Ом
1 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R2, R31, R34 Резистор
1 кОм
3 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R29, R36 Резистор
1.5 кОм
2 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R15 Резистор
2.4 кОм
1 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R1, R10, R11, R22, R23 Резистор
15 кОм
5 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R19 Резистор
15 кОм
1 0.5ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R32, R33, R37, R38 Резистор
0.47 Ом
4 SMD 2512, 1ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R39 Резистор
10 Ом
1 SMD 2512, 1ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R17 Резистор
680 Ом
1 Подстроечный типа 3296WПоиск в win-sourceВ блокнот
 
C5 Конденсатор47 пФ1 Керамический NPO, 50ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C2, C18, C19 Конденсатор470 пФ3 Керамический NPO, 50ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C30 Конденсатор47 нФ1 Пленочный типа CL-21, 250ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C4, C6, C7, C9, C10, C12, C15, C16, C22, C23, C25, C27, C28, C32, C35, C36 Конденсатор100 нФ16 Пленочный типа CL-21 или CL-11, 63/100ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C29, C31 Конденсатор470 нФ2 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C1, C8 Конденсатор1 мкФ2 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C11, C13 Конденсатор47 мкФ2 Электролитический, 50ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C3 Конденсатор100 мкФ1 Электролитический, неполярный, 16ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C14, C17, C20, C21, C24, C26 Конденсатор470 мкФ6 Электролитический, 50ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C33, C34 Конденсатор4700 мкФ2 Электролитический, 35ВПоиск в win-sourceВ блокнот
 
VD1 СтабилитронBZX55-C3V31 3.3ВПоиск в win-sourceВ блокнот
VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7 Выпрямительный диод
1N4148
6 КД522Поиск в win-sourceВ блокнот
VD8, VD11 Выпрямительный диод
SF18
2 или HER108Поиск в win-sourceВ блокнот
VD9, VD10 Диод20452 MBR2045, STPS2045, SB2045Поиск в win-sourceВ блокнот
 
VT1, VT5, VT9, VT11, VT13 Биполярный транзистор
2N5551
5 КТ6117Поиск в win-sourceВ блокнот
VT2, VT3, VT4, VT6, VT7, VT10, VT12 Биполярный транзистор
2N5401
7 КТ6116Поиск в win-sourceВ блокнот
VT8, VT15 ТранзисторKT815Г2 BD139Поиск в win-sourceВ блокнот
VT14 Биполярный транзистор
MPSA13
1 KSP13, BC517Поиск в win-sourceВ блокнот
VT16 Транзистор2SC22401 2SC1815, КТ315ВПоиск в win-sourceВ блокнот
VT17 Транзистор2SA9701 2SA1050, КТ361ВПоиск в win-sourceВ блокнот
VT18 ТранзисторKT814Г1 BD140Поиск в win-sourceВ блокнот
VT19 Транзистор2SC34211 2SD669, BD139, КТ817Г, КТ815ГПоиск в win-sourceВ блокнот
VT20 Транзистор2SA13581 2SB649, BD140, КТ816Г, КТ814ГПоиск в win-sourceВ блокнот
VT21 Транзистор2SC32811 2SC5200, 2SC5359Поиск в win-sourceВ блокнот
VT22 Транзистор2SA13021 2SA1943, 2SA1986Поиск в win-sourceВ блокнот
 
 
Блок Питания для Усилителя BlackBen
R1, R2 Резистор
2.2 Ом
2 2ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
 
C1, C2, C3, C4 Конденсатор2.2 нФ4 Пленочный типа CL-21, 1000ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C5, C8 Конденсатор100 нФ2 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C6, C7, C17, C18 Конденсатор1 мкФ4 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C9, C12, C13, C16 Конденсатор470 мкФ4 Электролитический, 50ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C10, C11, C14, C15 Конденсатор4700 мкФ4 Электролитический, 35ВПоиск в win-sourceВ блокнот
 
VD1, VD2, VD3, VD4 Выпрямительный диод
HER207
4 FR207Поиск в win-sourceВ блокнот
VD5, VD6, VD7, VD8 Выпрямительный диод
FR607
4 10A10, КД213Поиск в win-sourceВ блокнот
 
 
Софт-старт 2017
R1, R2, R3, R4 Резистор
4.7 Ом
4 0.5ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R5, R6, R7 Резистор
200 Ом
3 5 - 10ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R8, R9, R10 Резистор
33 кОм
3 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
RV1 Резистор07K4311 14К431Поиск в win-sourceВ блокнот
 
C1 Конденсатор470 нФ1 Пленочный типа CL-21, 400ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C2 Конденсатор470 нФ1 Пленочный типа Х2, ~275ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C3, C4 Конденсатор220 мкФ2 Электролитический, 25ВПоиск в win-sourceВ блокнот
 
VD1, VD2 СтабилитронBZX55-C122 12ВПоиск в win-sourceВ блокнот
VD3 Выпрямительный диод
1N4007
1 FR107Поиск в win-sourceВ блокнот
VDS1 ДиодKBP3071 Поиск в win-sourceВ блокнот
 
VT1 Биполярный транзистор
MPSA13
1 KSP13, BC517Поиск в win-sourceВ блокнот
 
K1 РелеTianbo HJR-3FF-12VDC1 Контакты 10А, катушка 12ВПоиск в win-sourceВ блокнот
F1 Предохранитель3.15А1 Поиск в win-sourceВ блокнот
 
 
Защита Акустики DEF 2017 M
R1, R2 Резистор
15 кОм
2 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
R3, R4 Резистор
220 кОм
2 0.25ВтПоиск в win-sourceВ блокнот
 
C1, C5, C6 Конденсатор220 мкФ3 Электролитический, 25ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C2 Конденсатор100 нФ1 Керамический X7R, 50ВПоиск в win-sourceВ блокнот
C3, C4 Конденсатор100 мкФ2 Электролитический, 25ВПоиск в win-sourceВ блокнот
 
VD1, VD2 Выпрямительный диод
1N4148
2 КД522Поиск в win-sourceВ блокнот
VDS1 ДиодKBP3071 Поиск в win-sourceВ блокнот
 
VT1, VT2, VT3, VT4 Биполярный транзистор
2N5551
4 КТ6117Поиск в win-sourceВ блокнот
VT5, VT6 Биполярный транзистор
MPSA13
2 KSP13, BC517Поиск в win-sourceВ блокнот
 
DA1 Линейный регулятор
LM7812
1 КР142ЕН8БПоиск в win-sourceВ блокнот
 
K1, K2 РелеTianbo HJR-3FF-12VDC2 Контакты 10А, катушка 12ВПоиск в win-sourceВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 3
Я собрал 0 6
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.2 Проголосовало: 6 чел.

Комментарии (11) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+1
Smelter2 #
Отличная работа!
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Спасибо!
Ответить
0
Pasterian #
Илья, насколько схема чувствительна к разводке ПП? Есть мысль приспособить Ваш УМ вместо штатного в Вегу 50У-122. Только питание там +/-23...+/-33В
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Проблем не будет. Главное сильно грубых ляпов не наделать
Ответить
0
Алексей #
Чем заменить транзисторы mpsa13 из отечественных ?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Прямых аналогов нет. Можно ставить КТ972, но он имеет другой корпус и другое расположение выводов.
Ответить
0
Алексей #
В плату защиты если я установлю реле на 24 вольта , то просто замена кренки на 7824 и конденсаторов по напряжению ? и ещё вопрос про ток покоя , его меряют на подключенной нагрузке (Колонки) или на отключенной и вход вроде должен быть закорочен на землю?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Все верно, главное не забыть напряжение питания увеличить до 25-30В.
Ток покоя измеряется при замкнутом входе. Нагрузка подключена/отключена - не имеет значения. Обычно меряют без нагрузки.
Ответить
0
andro #
А как на счёт импульсного блока питания без стабилизации?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Подойдет
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Конструктор УНЧ 60 Вт на LM3886
Конструктор УНЧ 60 Вт на LM3886
Набор для сборки - УНЧ 2х60 Вт на TDA7294 DC-DC регулируемый преобразователь 1.5-37В 2А с индикатором
вверх