Монофонические усилители звука прочно занимают свою нишу. Разумеется, на основе почти любого из них можно построить стереосистему. Рассмотрим три варианта различной мощности на микросхемах серии LM.
Простой усилитель мощностью 20 Вт на LM1875
Простой усилитель низкой частоты (УНЧ), который представлен на фото, развивает выходную мощность до 25 Вт. Модуль имеет встроенный блок питания, поэтому может использоваться в самодельной звуковой аппаратуре или устанавливаться в заводское устройство, например, вместо поврежденного усилителя мощности.
Рекомендуемое напряжение питания усилителя — 2×17 В переменного тока. Он может работать с динамиками сопротивлением 4 Ом или 8 Ом, достигая выходной мощности 20 Вт. Важно отметить, что в описании чипа LM1815 указано, что при такой мощности искажения составляют всего 0,015% (fwe = 1 кГц). АЧХ (данные из справочника) с падением -3 дБ простирается от 20 Гц до 70 кГц. Микросхема моно усилителя имеет встроенную защиту от короткого замыкания и перегрева.
Схема применения чипа LM1875 с цепями питания представлена на рисунке. Входной сигнал, поступающий на усилитель, подается через конденсатор С4. Это предотвращает попадание компонента постоянного тока на вход усилителя мощности. Резистор R2 задает входное сопротивление усилителя, а резисторы R3 и R4 задают коэффициент усиления устройства.
Источник питания — обычный двухполупериодный выпрямитель. Две соединенные последовательно вторичные обмотки трансформатора обеспечивают два переменных симметричных напряжения с противоположными фазами. Они подаются на разъемы AC и GND источника питания.
Диодный мост D1…D4 выпрямляет переменное напряжение, которое затем сглаживается электролитическими конденсаторами С5, С6 — для положительной линии питания и С7, С8 — для отрицательной. На выходе блока питания мы получаем двухполярное напряжение, которое подается на микросхему LM1875.
Размещение элементов на плате усилителя представлена на рисунке выше. Сборка простая и не должна вызвать никаких проблем. Не забудьте прикрутить систему LM1875 к радиатору, предварительно изолировав его силиконовой шайбой. Важным элементом также является трансформатор с правильно подобранной мощностью. Попытка запитать УНЧ от источника недостаточной мощности не только не позволит получить полную выходную мощность усилителя, но и нарушит его работу. Приведем полный перечень компонентов устройства.
РЕЗИСТОРЫ:
- R1 — 1 МОм;
- R2 — 22 кОм;
- R3 — 1 кОм;
- R4 — 20 кОм;
- R5 — 1 Ом/1 Вт.
КОНДЕНСАТОРЫ:
- C1, C2 — 100 нФ;
- C3 — 220 нФ;
- C4 — 2,2 мкФ;
- C5…C8 — 4700 мкФ/35 В;
- C9 — 22 мкФ.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- D1…D4 — 1N5822;
- U1 — LM1875T.
ПРОЧЕЕ:
- АРК2 — 2 шт.;
- АРК3 — 1 шт.;
- Радиатор.
Аудиоусилитель мощностью 80 Вт на LME49811
Рассмотрим еще один моно усилитель с симметричным питанием, построенный на базе микросхемы LME49811. Благодаря использованию современных элементов устройство сохраняет простоту своей конструкции и позволяет получить достойные параметры. Номинальная мощность усилителя 80 Вт при нагрузке 4 В, искажениях THD+N<<0,1% и частотной характеристике 20 Гц…50 кГц. Напряжение входного сигнала для достижения полной выходной мощности составляет 0,55 В (среднеквадратичное значение).
Схема работы УНЧ
Принципиальная схема моно усилителя представлена на рисунке. Она состоит из блока усиления с интегральной схемой LME49811 (U1), транзисторов Q1 и Q2 и цепей питания на диодах D1…D8 и конденсаторах CE5, CE7. Микросхема LME49811 представляет собой специализированный драйвер усилителя мощности, позволяющий относительно просто сконструировать усилители мощностью 500 Вт с биполярными составными транзисторами, работающими в силовом каскаде.
В предлагаемом варианте микросхема U1 работает в неинвертирующей конфигурации, управляя транзисторами STD03N/P. Транзисторы имеют встроенные диоды, позволяющие создать цепь быстрой термокомпенсации напряжения Ube. Это обеспечивает стабильность по температуре и защищает от явления термического разгона, т.е. тепловой неустойчивости усилителя, приводящей к чрезмерным потерям мощности и разрушению транзисторов усилителя мощности.
Подстроечный резистор RV позволяет установить ток покоя 40 мА. Термистор ТН — дополнительный элемент, обеспечивающий работу устройства в сложных условиях (иногда модуль работает при температуре окружающей среды >60°С в активной акустической системе). Выходная цепь дополнена элементами RLC, стабилизирующими усилитель совместно с индуктивной/емкостной нагрузкой.
Весь усилитель охвачен контуром обратной связи, состоящим из резисторов R3 и R4. Чтобы уменьшить влияние напряжения смещения усилителя, резисторы R1/R3 и R2/R4 должны быть равны попарно. На практике достаточно использовать резисторы с допуском 1%. Емкость С1 обеспечивает стабильность работы усилителя, а остальные конденсаторы фильтруют питание.
В усилителе имеется цепь дежурного режима, состоящая из стабилитрона DЗ и резисторов R8 и R9, обеспечивающая синхронное выключение усилителей мощности в многоканальной схеме. Замыкание разъема SDN выключает усилитель. Питание схемы симметричное, нестабилизированное, полученное от выпрямителя на быстрых диодах D1…D8. Его фильтрование обеспечивается с помощью соответствующих по мощности конденсаторов СЕ5 и СЕ7 суммарной емкостью 20 мФ. Модуль питается от тороидального трансформатора мощностью 200 ВА/2×30 В.
Сборка моно усилителя
Все элементы модуля усилителя размещены на двусторонней печатной плате, которая представлена на рисунке выше. Сборка типовая, плата крепится к радиатору с помощью четырех винтов М3х8. Микросхема U1 оснащена небольшим радиатором (HS003 с предварительно просверленными монтажными отверстиями). Силовые транзисторы смонтированы на общем радиаторе минимальных размеров А4291/100 (165×100×35 мм).
В случае интенсивной эксплуатации усилителя следует увеличить радиатор или использовать принудительное циркуляционное охлаждение. Транзисторы крепятся к радиатору через изолирующие прокладки, расположенные под печатной платой, а их выводы припаиваются со стороны элементов. Доступ к винтам крепления транзисторов обеспечивается через отверстия в печатной плате.
Термистор монтируется в нижней части платы и должен иметь изолированный контакт с радиатором. Чтобы избежать нагрузки на выводы транзисторов Q1 и Q2, сначала установите их «на пробу», не перепаивая выводы. После примерки и окончательного формирования выводов их можно припаять.
Подключение и запуск устройства
Запуск усилителя заключается в проверке правильности установки, повороте ползунка РВ на минимум (минимальный ток покоя), подключении источника питания (АС1 и АС2) и настройке тока покоя. Первый пуск усилителя лучше всего производить при питании от лабораторного блока питания с ограничением тока или автотрансформатора, а в конечном итоге — от целевого трансформатора, но с резисторами 22…47 В/10 Вт, включенными последовательно с вторичной обмоткой. Это ограничит возможные повреждения в случае нарушений в работе устройства.
Если после включения питания ничего страшного не происходит, и выпрямленное напряжение питания составляет примерно ±45 В, то выждав примерно 30 минут для температурной стабилизации устройства, можно потенциометром РВ установить ток покоя 40 мА. Стоит подождать еще минут 10 и повторно проверить текущее значение.
Если транзисторы качественные и находятся в одной группе усиления, проблем с установкой тока покоя возникнуть не должно. Однако перед пайкой стоит проверить обычным мультиметром в режиме контроля диодов, не превышает ли сумма падения напряжения на компенсационных диодах напряжения Ube транзисторной пары. Если условие не выполняется, это может свидетельствовать о плохой имитации конструкции. В такой ситуации температурная компенсация усилителя будет невозможна.
Список компонентов
Резисторы :
- R1, R3, R8 — 1,8 кОм/1%/0,6 Вт;
- R2, R4 — 56 кОм/1%/0,6 Вт;
- R5 — 470 Ом/1%/0,6 Вт;
- R6 — 2, 7 Ом/5%/1 Вт;
- R7 — 10 Ом/5%/1 Вт;
- R9 — 15 кОм/5%/1 Вт;
- RE1, RE2 — 0,22 Ом/5%/5 Вт;
- RV — 220 Ом (многооборотный).
Конденсаторы :
- C1 — 33 пФ/63 В;
- C2…C5 — 0,1 мкФ/63 В;
- CE1 — 220 мкФ/50 В;
- CE2 , CE3 — 10 мкФ/63 В;
- CE5, CE7 — 10 мФ/63 В.
Полупроводники :
- D1…D8 — MUR860 (TO-220, выпрямительный диод, быстродействующий);
- DZ — 5,1 В/1 Вт (стабилитрон);
- Q1 — STD03N;
- Q2 — STD03P;
- U1 — LME49811;
- TH — 10 кОм (термистор NTC).
Прочее :
- AC1, AC2, IN, OUT — разъем ARK 5 мм;
- HS — радиатор HS-003;
- L1 — 1 мГн (8-витковый дроссель DNE 1 мм, намотанный на R7);
- PR — разъем SIP4;
- SDN — вертикальный разъем KK2;
- радиатор + монтажный комплект для транзистора.
Модуль мощного усилителя на микросхеме LM3886
УНЧ, который представлен на фото, собран на основе чипа LM3886 и развивает выходную мощность до 90 Вт. Он очень популярен и имеет хорошую репутацию даже среди аудиофилов, у которых чрезмерная аллергия на все встроенное.
Схема применения LM3886 представлена на картинке выше. Чип LM3886 построен на биполярных транзисторах. Микросхема имеет в своем составе цепи защиты от повреждений по причине перегрева и перегрузки. Более того, имеется довольно полезная функция устранения треска при подаче и отключении питания. Время задержки можно определить самостоятельно, меняя постоянную времени RC цепочки, подключенной к контакту 8 микросхемы.
Схема обеспечена симметричным напряжением, значит, на выходе нет смысла включать разделительные конденсаторы. Динамик подключается к выходу устройства через дроссель. Он выполнен из нескольких витков провода, размещенных на резисторе. В нашем случае порядка 7 витков ПЭВ 0,8…1 мм на корпусе резистора диаметром 6…8 мм. Получится индуктивность примерно 0,7 мкГн.
Упомянутый дроссель, включенный параллельно с резистором сопротивлением 10 Ом, требуется для защиты УНЧ от паразитной емкости соединительных проводов и динамиков. Если в громкоговорителе отсутствуют индуктивные фильтры, можно рискнуть и отказаться от дросселя и оставить один резистор.
Для корректной работы схемы требуется источник симметричного напряжения достаточной мощности. При попытке запитать устройство от источника с недостаточной нагрузочной способностью мы не сможем получить максимальную мощность и нарушим работу схемы.
Реальные характеристики усилителя, в особенности его выходная мощность, напрямую зависят от напряжения питания устройства. На громкоговорителях сопротивлением 8 Ом при питании ±42 В реально получить на выходе 90 Вт. Источник ±28 В и нагрузка 4 Ом позволят достичь порядка 68 Вт; при том же питании с увеличением нагрузки до 8 Ом достигается 38 Вт., с напряжением питания ±35 В и при громкоговорителях на 8 Ом – реально получить 50 Вт.
Сборка УНЧ на LM3886 представлена на картинке. Порядок монтажа обычный и не может вызвать никаких сложностей. Потрудитесь выбрать соответствующий теплоотвод и прикрутить к нему чип LM3886, обеспечив электрическую изоляцию. Может так получиться, что усилитель отключится после продолжительной работы. В этом случае потребуется теплоотвод большей площади или его лучшее охлаждение.
Перечень комплектующих:
- R1, R3 — 470 Ом;
- R2, R4, R5 — 10 кОм;
- R6 — 4,7 Ом;
- R7 и DL — 7 витков ПЭВ 0,8…1,0 на резисторе 10 Ом/1 ВТ;
- C1 — 470 нФ;
- C2, C3, C4 — 100 нФ;
- C5, C7 — 22 мкФ / 50 В;
- C6, C8 — 470 мкФ / 50 В;
- IC1 — LM3886;
- разъем DG301 / 2-2 шт.;
- разъем DG301 / 3-1 шт.;
- радиатор.
Loading...
