Главная » Усилители
Призовой фонд
на июль 2018 г.
1. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
2. 300 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 Utsource В блокнот
R3, R4, R21, R24, R25, R26, R27, R28 Резистор
22 Ом
8 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R7, R9, R14 Резистор
39 Ом
3 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R13 Резистор
62 Ом
1 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R8, R18, R20 Резистор
100 Ом
3 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R5 Резистор
200 Ом
1 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R12 Резистор
470 Ом
1 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R16 Резистор
510 Ом
1 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R2, R31, R34 Резистор
1 кОм
3 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R29, R36 Резистор
1.5 кОм
2 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R15 Резистор
2.4 кОм
1 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R1, R10, R11, R22, R23 Резистор
15 кОм
5 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R19 Резистор
15 кОм
1 0.5ВтПоиск в Utsource В блокнот
R32, R33, R37, R38 Резистор
0.47 Ом
4 SMD 2512, 1ВтПоиск в Utsource В блокнот
R39 Резистор
10 Ом
1 SMD 2512, 1ВтПоиск в Utsource В блокнот
R17 Резистор
680 Ом
1 Подстроечный типа 3296WПоиск в Utsource В блокнот
 
C5 Конденсатор47 пФ1 Керамический NPO, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C2, C18, C19 Конденсатор470 пФ3 Керамический NPO, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C30 Конденсатор47 нФ1 Пленочный типа CL-21, 250ВПоиск в Utsource В 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 Utsource В блокнот
C29, C31 Конденсатор470 нФ2 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в Utsource В блокнот
C1, C8 Конденсатор1 мкФ2 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в Utsource В блокнот
C11, C13 Конденсатор47 мкФ2 Электролитический, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C3 Конденсатор100 мкФ1 Электролитический, неполярный, 16ВПоиск в Utsource В блокнот
C14, C17, C20, C21, C24, C26 Конденсатор470 мкФ6 Электролитический, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C33, C34 Конденсатор4700 мкФ2 Электролитический, 35ВПоиск в Utsource В блокнот
 
VD1 СтабилитронBZX55-C3V31 3.3ВПоиск в Utsource В блокнот
VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7 Выпрямительный диод
1N4148
6 КД522Поиск в Utsource В блокнот
VD8, VD11 Выпрямительный диод
SF18
2 или HER108Поиск в Utsource В блокнот
VD9, VD10 Диод20452 MBR2045, STPS2045, SB2045Поиск в Utsource В блокнот
 
VT1, VT5, VT9, VT11, VT13 Биполярный транзистор
2N5551
5 КТ6117Поиск в Utsource В блокнот
VT2, VT3, VT4, VT6, VT7, VT10, VT12 Биполярный транзистор
2N5401
7 КТ6116Поиск в Utsource В блокнот
VT8, VT15 ТранзисторKT815Г2 BD139Поиск в Utsource В блокнот
VT14 Биполярный транзистор
MPSA13
1 KSP13, BC517Поиск в Utsource В блокнот
VT16 Транзистор2SC22401 2SC1815, КТ315ВПоиск в Utsource В блокнот
VT17 Транзистор2SA9701 2SA1050, КТ361ВПоиск в Utsource В блокнот
VT18 ТранзисторKT814Г1 BD140Поиск в Utsource В блокнот
VT19 Транзистор2SC34211 2SD669, BD139, КТ817Г, КТ815ГПоиск в Utsource В блокнот
VT20 Транзистор2SA13581 2SB649, BD140, КТ816Г, КТ814ГПоиск в Utsource В блокнот
VT21 Транзистор2SC32811 2SC5200, 2SC5359Поиск в Utsource В блокнот
VT22 Транзистор2SA13021 2SA1943, 2SA1986Поиск в Utsource В блокнот
 
 
Блок Питания для Усилителя BlackBen
R1, R2 Резистор
2.2 Ом
2 2ВтПоиск в Utsource В блокнот
 
C1, C2, C3, C4 Конденсатор2.2 нФ4 Пленочный типа CL-21, 1000ВПоиск в Utsource В блокнот
C5, C8 Конденсатор100 нФ2 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в Utsource В блокнот
C6, C7, C17, C18 Конденсатор1 мкФ4 Пленочный типа CL-21, 63/100ВПоиск в Utsource В блокнот
C9, C12, C13, C16 Конденсатор470 мкФ4 Электролитический, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C10, C11, C14, C15 Конденсатор4700 мкФ4 Электролитический, 35ВПоиск в Utsource В блокнот
 
VD1, VD2, VD3, VD4 Выпрямительный диод
HER207
4 FR207Поиск в Utsource В блокнот
VD5, VD6, VD7, VD8 Выпрямительный диод
FR607
4 10A10, КД213Поиск в Utsource В блокнот
 
 
Софт-старт 2017
R1, R2, R3, R4 Резистор
4.7 Ом
4 0.5ВтПоиск в Utsource В блокнот
R5, R6, R7 Резистор
200 Ом
3 5 - 10ВтПоиск в Utsource В блокнот
R8, R9, R10 Резистор
33 кОм
3 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
RV1 Резистор07K4311 14К431Поиск в Utsource В блокнот
 
C1 Конденсатор470 нФ1 Пленочный типа CL-21, 400ВПоиск в Utsource В блокнот
C2 Конденсатор470 нФ1 Пленочный типа Х2, ~275ВПоиск в Utsource В блокнот
C3, C4 Конденсатор220 мкФ2 Электролитический, 25ВПоиск в Utsource В блокнот
 
VD1, VD2 СтабилитронBZX55-C122 12ВПоиск в Utsource В блокнот
VD3 Выпрямительный диод
1N4007
1 FR107Поиск в Utsource В блокнот
VDS1 ДиодKBP3071 Поиск в Utsource В блокнот
 
VT1 Биполярный транзистор
MPSA13
1 KSP13, BC517Поиск в Utsource В блокнот
 
K1 РелеTianbo HJR-3FF-12VDC1 Контакты 10А, катушка 12ВПоиск в Utsource В блокнот
F1 Предохранитель3.15А1 Поиск в Utsource В блокнот
 
 
Защита Акустики DEF 2017 M
R1, R2 Резистор
15 кОм
2 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
R3, R4 Резистор
220 кОм
2 0.25ВтПоиск в Utsource В блокнот
 
C1, C5, C6 Конденсатор220 мкФ3 Электролитический, 25ВПоиск в Utsource В блокнот
C2 Конденсатор100 нФ1 Керамический X7R, 50ВПоиск в Utsource В блокнот
C3, C4 Конденсатор100 мкФ2 Электролитический, 25ВПоиск в Utsource В блокнот
 
VD1, VD2 Выпрямительный диод
1N4148
2 КД522Поиск в Utsource В блокнот
VDS1 ДиодKBP3071 Поиск в Utsource В блокнот
 
VT1, VT2, VT3, VT4 Биполярный транзистор
2N5551
4 КТ6117Поиск в Utsource В блокнот
VT5, VT6 Биполярный транзистор
MPSA13
2 KSP13, BC517Поиск в Utsource В блокнот
 
DA1 Линейный регулятор
LM7812
1 КР142ЕН8БПоиск в Utsource В блокнот
 
K1, K2 РелеTianbo HJR-3FF-12VDC2 Контакты 10А, катушка 12ВПоиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 2
Я собрал 0 5
x

Оценить статью

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

Средний балл статьи: 4.5 Проголосовало: 5 чел.

Комментарии (18) | 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
0
us7ipw #
А что ж можно придумать в замен диодам 2045?
MBR2035 пойдут?
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Подойдут
Ответить
0
Алексей #
Можно такой вариант сделать для оплеухи микрухам ? Вместо резистора поставить диод и использовать так же двойное питание? Будет ли от этого эффект . К примеру в плату блока питания перенести транзисторы (VT15 , VT18 "электронный дроссель")
Прикрепленный файл: IMG_3062.JPG
Прикрепленный файл: IMG_3063.JPG
Прикрепленный файл: IMG_3064.JPG
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Можно, но там не все так просто как вы пишите
Ответить
0
Алексей #
Для софт-старта подойдёт вот такой резистор ? (на фото 15Вт 20 Ом) или лучше подобрать , что-то другое.
Прикрепленный файл: IMG_3065.JPG
Ответить
0

[Автор]
Nem0 #
Да
Ответить
0
Алексей #
Много думал какой селектор входов лучше , на реле , микросхеме или галетнике , так и не знаю , что лучше . Из нескольких схем дорисовал селектор входов на реле . Какое ваше мнение о этом селекторе .
Прикрепленный файл: Коммутатор входов.rar
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825"
Печатная плата для усилителя "LM3886 + AD825"
Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317 UNI-T UT-61A
вверх