Высококачественный усилитель мощности «ОМ 2.5» с гибридным питанием 2х100 Вт/4 Ом

Проект получил такое название в связи с тем, что многие радиолюбители, да и не только, любят слушать музыку на качественной аппаратуре. Для домашнего использования в этом особой проблемы нет, так как есть сеть 220 В и мы можем спокойно получить практически любое выходное напряжение с блока питания, и уже как следствие – запитать практически любой усилитель.

tranzS_013 ldsound.ru  (10)

Другое дело обстоит с автомобилем, либо мобильным вариантом. К примеру, автономная работа от аккумулятора на репетиции или выступлении на открытом воздухе, где нет возможности подключиться к сети, инвертор с *кривой синусоидой* вносит искажения, а генератора попросту нет. Выход из ситуации – автомобильный усилитель, но он стоит довольно дорого, и чем выше качество и именитей производитель – тем выше цена. Прикинул, что к чему и решил совместить домашний высококачественный усилитель и автомобильный. А сделал я это следующим образом. Но обо всём по порядку.

Усилитель

Выбор пал на уже очень хорошо зарекомендовавший себя усилитель «ОM Mark 2.5», почему не 2-ая версия, да потому, что если делать, то делать по максимуму, а в версии 2.5 были немного улучшены показатели по быстродействию, режиму работы и немного «растянута» вниз АЧХ.

tranzS_013 ldsound.ru  (1)

Плату я немного подкорректировал, исходя из имеющихся у меня комплектующих. Вытравил, спаял, протестировал, отложил в сторонку.

tranzS_013 ldsound.ru  (3)

tranzS_013 ldsound.ru  (7)

Блок питания

Блок питания состоит из двух импульсных трансформаторов работающих на частоте 50 кГц, спросите почему так, ответ простой – это импульсник и я рассчитывал количество витков исходя из равномерного заполнения по слоям. Сердечники (магнитопровод) были взяты от компьютерных блоков питания и перемотаны на требуемое напряжение, я сделал «гибрид» из двух в один. В результате оба преобразователя имеют выход с мостов на общую батарею конденсаторов, то есть конденсаторы используются хоть при питании от сети 220 В, хоть от 12 В, трансформаторы соединены общими проводами на «Мекку» и никакого фона не наблюдается.

Номинальная мощность такого блока питания получилась свыше 350 Вт, конденсаторы на входе схемы импульсника 470 мкФ, ключи IRF840, схема «полумост», в качестве генератора IR2153, в преобразователе с 12 В: ШИМка TL494, ключи IRF3205, схема включения *пуш-пул*. Применил диодные сборки для плюсового плеча, а для минусового использовал диоды КД213, сборки закрепил на радиатор, в ходе испытаний -еле тёплые. На плате расположены держатели предохранителей для каждого плеча питания оконечных усилителей, питание защиты взято до мостов, припаяны одиночные диоды анодом к вторичкам, катоды соединяются и идут на плюс питания защиты. Таким образом защита запитана как при питании от 220 В, так и при питании от 12 В, а стабилизатор напряжения не даёт превысить питание защиты выше 24 В.

Емкость конденсаторов на выходе составляет 6600 мкФ на каждое плечо, что реально избыточно, хватило бы и 2200 мкФ на плечо (со стороны проводников печатной платы каждый шунтирован керамикой на 1,5 мкФ), но делать так делать, хуже от этого не стало точно, да и нагрузка на трансформатор снизиться и диодам будет полегче.

tranzS_013 ldsound.ru  (2)

Радиатор для полевых транзисторов взял с очень большим запасом, вот просто он у меня давно пылился в шкафу, в результате после 6 часового «марш броска» на максимальной выходной мощности усилителя – радиатор практически комнатной температуры. Пришлось немного поработать напильником, дрелью, нарезать резьбу для крепления самого радиатора к плате и к транзисторам. После настал час притирки основания на 180-ой наждачной бумаге. В результате получился отличный радиатор, крепление транзисторов сделал так, чтобы выводы имели не большую длину, так как ток проходить будет относительно большой, хотя нагрева там не будет, но пусть лучше будет хорошо, чем станет плохо. Чтобы хорошо и аккуратно впаять транзисторы, следует их сначала закрепить на радиатор, а уже после крепления радиатора к плате – припаивать к дорожкам, так не возникнет внутренних напряжений.

На плате блока питания распаян C-L-C фильтр, предотвращающий прохождение помех от системы зажигания, при питании от 12 В. Распаян фильтр C-L-C для фильтрации сетевого напряжения 220 В. Дроссели в обоих случаях взяты от компьютерных блоков питания, первый это бывший ДГС – лишние обмотки смотаны, второй входной дроссель, его часто не ставят, а стоят перемычки, но ведь делаем для себя, так чего же экономить такую мелочь, если польза от неё есть. Предохранитель на 20 А у меня на проводе, такой вариант меня вполне устроил, мало того, что это достаточно надёжный контакт, так ещё и изоляция хорошая, да и вид не портит.

Питание IR2153 идёт через резистор 15 кОм/8 Вт, при длительной эксплуатации -нагрев в пределах нормы, даже палец смело можно держать (но при включенном блоке питания так поступать не следует, элементы схемы находятся под напряжением сети 220 В). Снаббер так же имеет резисторы с общей мощностью 4 Вт (что было то и ставил, зато практически еле тёплые). На входе блока питания стоит предохранитель 4 А, а так же термистор для «щадящего» включения. Можно обойтись и без него, но в момент включения через диоды моста проходит довольно большой ток, потому что конденсаторы в начале заряда имеют очень низкое сопротивление , которое по мере зарядки стремиться к бесконечности, по этому при пуске – термистор своим сопротивлением спасает от пробоя по току диоды мостика.

Защита

Какой же усилитель без защиты для колонок, какими бы они ни были, а бывает что цена за АС далеко переваливает стоимость усилителя, то экономить на таком узле нет смысла – себе дороже.

tranzS_013 ldsound.ru  (4)

За основу взял печатную плату со стабилизацией питания, так же подкорректировал под размеры своих комплектующих, ввёл несколько приятных *плюшек*. Защита у меня с задержкой пол секунды, этого хватает, чтобы переходные процессы уже закончились, и включить усилитель без хлопков в колонках. Питается защита до основного выпрямителя питающего оконечники.

Кнопка включения

Теперь надо всё это включить, а как бы это сделать более интереснее, чем просто тумблером, кнопка с фиксацией – банально, кнопка без фиксации – уже лучше, но а если вообще без кнопки?!

Без кнопки не получиться, но саму кнопку можно спрятать или замаскировать под что-то. Замаскирую я её под индикатор сети, а что, всё равно его надо ставить, так почему бы не совместить сразу и кнопку и индикатор. Взял микрик, светодиод и прикинул схемку будущего выключателя/включателя.

tranzS_013 ldsound.ru  (1)

Таймер NE555 отлично нам подходит, но что делать с его питанием, надо делать дежурное питание. Да так, чтобы было оно и от 12 В и от сети. На помощь пришла микросхема стабилизатора LM7805, мало мощный трансформатор, пара конденсаторов и диоды для моста.

tranzS_013 ldsound.ru  (9)

Нажимая кнопку один раз – мы включаем питание, а включается оно благодаря исполнительным элементам на электромагнитных реле. Релюшки взял две, одна включает питание преобразователя с 220 В на ±35 В, вторая подключает дистанционное включение (REM) преобразователя 12 В на ±35 В. Почему две, а не одна с двумя парами контактов, а дело в том, что так попросту безопаснее. Но при этом ток проходящий через транзистор увеличивается в двое, маломощный транзистор греется и причём ощутимо, не долго думая установил отечественный КТ817, при этом ножки пришлось «перекрестить», но теперь ничего не греется.

Корпус

Материал для корпуса был взят «суровый Челябинский». А именно – холоднокатаный лист углеродистой стали толщиной 2 мм. Штука тяжёлая, но зато прочная, да и в руках его не носить, поставил и пусть себе стоит.

tranzS_013 ldsound.ru  (5)

Прикинул как всё будет внутри располагаться. Нарезал резьбы М3, притёр на наждачке и куске стекла основания радиаторов. Разметил отверстия для крепления плат и перфорацию для лучшего охлаждения. Сначала размечаем точки маркером, затем керним, затем сверлим сверлом диаметром 2 мм, потом на 4 мм и 6 мм, снимаем фаски сверлом 6 мм и 8 мм соответственно. Так как крепёж будет с потайными головками, то делаем потаи.

Работа это прямо скажу не очень приятная, да ещё и после рабочего дня, но человек я ленивый и мне было лень занимать вечер следующего дня этим довольно нудным занятием, по этому сделал верх и низ за один вечер, закрепил сразу два листа металла струбцинами на куске ДСП, а сам ДСП в тисках , в результате получил вот такие дно и крышку с «ажурной» перфорацией.

tranzS_013 ldsound.ru  (6)

Шлифуем окрашиваемые части корпуса, обезжириваем растворителем, заклеиваем скотчем основание радиаторов и грунтуем. Красим в три слоя, цвет «чёрный матовый», краска и грунт желательно брать одного производителя, иначе возможны казусы, краска сворачивается и грунт вздувается. Мне пришлось всё очистить и грунтовать заново, а потом красить уже другой краской, рекомендую «босни» хорошо держится и на солнце хорошо себя чувствует.

Сборка и настройка

Приступаем к сборке, первым делом крепим платы оконечных усилителей, затем прикручиваем дно (оно же шасси), проверяем оконечники, выставляем предварительные режимы работы, настраиваем ноль на выходе.

tranzS_013 ldsound.ru  (14)

tranzS_013 ldsound.ru  (8)

Выставляем ток покоя в районе 45-65 мА, что соответствует показаниям милливольтметра при сопротивлении резисторов в цепи эмиттеров 0,47 Ом (по два параллельно) 22-32 мВ. Подключаем и закрепляем защиту АС и блок питания.

Устанавливаем устройство включения кнопкой без фиксации. Прикручиваем крепление крышки усилителя к задней панели, предварительно все винты заливаем клеем ПВА для предотвращения самораскручивания.

tranzS_013 ldsound.ru  (13)

Припаиваем светодиод на стеклотекстолит, это наша кнопка, которая будет оказывать давление на микрик, так как за счёт перекоса светодиода относительно оси, (толщина передней панели 2 мм) наращиваем толщину панели кусочком стеклотекстолита, теперь светодиод двигается без перекосов и не клинит. Прикручиваем переднюю панель, закрепляем микрик, выставляем зазор для свободного хода светодиода, так чтобы светодиод был слегка прижат к передней панели пружиной микрика, но при этом нигде не зажимал и имел ровный ход без перекосов. Провода от светодиода берём с запасом, они должны быть мягкими и не создавать дополнительного нажима на светодиод, желательно взять МГТФ.

tranzS_013 ldsound.ru  (12)

Проверяем монтаж, проводим испытания с открытой крышкой, если что то работает не так как надо – будет проще решить проблему. Проверяем работу выключателя без фиксации. Закрываем крышку, прикручиваем винтами с потайными головками.

tranzS_013 ldsound.ru  (11)

Заключение

Подключаем кабели и наслаждаемся хорошим звуком, не зависимо от того в доме это, в автомобиле или на природе, усилитель сохраняет работоспособность в диапазоне питания батареи от 9-18 В. При питании от сети, напряжение не должно превышать 260 В. В усилителе использован аналоговый трансформатор для дежурного питания, при желании можно использовать импульсный на напряжение от 5-35 В, всё равно питание NE555 и электромагнитных реле, осуществляется через стабилизатор напряжения LM7805.

Архив с печатными платами в формате [.lay]

Автор проекта:  dts
dts_mail ldsound.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *