Портал радиоэлектроники

УМЗЧ с источником питания SOUND BARREL 550
  • Автор:
  • Категория: Усилители на VT
  • Создано: 02 сентября 2015

УМЗЧ с источником питания SOUND BARREL 550

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА 550 ВТ С ИМПУЛЬСНЫМ БЛОКОМ ПИТАНИЯ, ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ БЛОКА ПИТАНИЯ И УСИЛИТЕЛЯ, ЗАЩИТОЙ АС ОТ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРЕВА, ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ УСИЛИТЕЛЕМ И ИНДИКАТОРОМ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ.

    Данный модуль предназначен для установки в активную акустическую систему в качестве усилителя мощности, либо сборки усилителя мощности по схеме "двойное моно" и содержит все необходимые узлы для полноценного высококачественного усилителя мощности. Конфигурация предварительного усилителя сделана так, что без труда позволяет включить в звуковой тракт регуляторы тембра от примитивных пассивных, по полноценных многополосных эквалайзеров, а его АЧХ сформирована таким образом, что не позволяет проникать в трак усилителя мощности инфранизким и ультразвуковым частотам. Усилитель имеет балансный вход, который может использоваться и в качестве линейного.
    Принципиальная схема модуля приведена на рисунке 1 и пожалуй стоит несколько подробней остановиться на некоторых узлах.

Принципиальная схема модуля, содержащенго в себе: 
 усилитель мощности на 550 Вт с защитой от перегрузки;
 импульсный, стабилизированный сетевой источник питания;
 предварительный усилитель;
 индикатор выходной мощности;
 управление принудительным охлаждением;
 защиту АС от постоянного напряжения; 
 защиту от перегрева оконечных транзисторов.
Рисунок 1 - принципиальная схема модуля SOUND BARREL 550

    В качестве усилителя мощности используется высококачественный усилитель мощности VL 600, который является прямым потомком усилителя LYNX из Дании. Отличия от предшественика заключаются в том, что после каскада с общей базой усилителя напряжения введен эмиттерный повторитель, а предпосленими каскадом служат полевые транзитры. Все это позволило серьезно уменьшить изменяющиеся в транзисторах токи во всем диапазоне усиливаемых напряжений, что повлекло к довльно серьезному снижению THD. Защита от перегрузки была так же изменена на аналоги тиристоров, собранных на транзисторах.

    Предварительный усилитель построен по двухкаскадной схеме на операционных усилителях АЧХ которых сформирована таким образом, что имеет небольшие завалы на краях звукового диапазона, но за пределами этого диапазона завалы становяться значительно круче, что исключает усилиние усилителем не музыкальных частот - инфра и ультразвука, которые могут повредить как усилитель, так и акустическую систему (рисунок 2). Кроме этого в предварительном усилителе предусмотрен узел плавного нарастания выходной мощности вмомент включения, что при мощностях свыше 100 Вт довольно актуально - резкий максимальный звук вызывает дискомфорт у находящихся в помещении людей. Хотя этот узел вносит дополнительное увеличение THD (см ниже), его все же лучше оставить. В предварительном усилителе так же предусмотрена возможность введения регуляторо тембра, начиная от примитивных пассивных (второй каскад предварительного усилителя имеет регулируемый коф усиления, способный компенсировают потерю амплитуды сигнала) до активных, многополосных эквалайзеров. Хотя последние лучше ставить в микшерских пультах.

АЧХ всего модуля усилиеля мощности с блоком питания
Рисуонк 2 - АЧХ всего модуля усилиеля мощности с блоком питания.

    Индикатор выходной мощности изначально не задумывался, но поскольку предусматривался клипиндикатро, а аппаратно их конструктив не сильно отличается была использована специализированная микросхема AN6884, имеющая пять ступеней индикации и логарифмическое отображение. Последний индикатор как раз и показывает, что усилитель уже работает в клиппинге. Эта же микросхема используется для регулировки производительности вентиляторов принудительного охлаждения.
    Защита АС от постоянного напряжения выполнеа по традиционной схеме - транзисторы TV26 и VT27 служат для контроля за уровнем постоянного напряжения на выходе усилителя и в случае его появления блокируют базовое напряжение на транзиторе VT25, которое необходимо для включения реле К1. Кроме этого базовое напряжение на VT25 может быть снято и узлом контроля за температурой радиаторов, выполненным на транзисторах TV23 и VT24 в случае достижения температуры радиатора силовых транзисторов критической велечины.
    Импульсный преобразователь напряжения выполнен по полумостовй схеме с использованием специализированного контроллера TL494. Далее управляющие сигналы поступают на полумоствой драйвер IR2110, который непосредственно управляет затворами силовых транзисторов. В качестве силовых транзисторов используются IRFP450, поскольку имеют корпус ТО-247 и можно использовать более толстые изолирующие прокладки (в нашем варианте предусмотрена установка ВСЕХ транзисторов на один теплоотвод, а фланцы транзисторов VT31 и VT32 имеют гальваническую связь с сетью 220, следовательно их надо изолировать от радиатора более тщательно). При самостоятельном изготовлении можно использовать другие транзисторы, выбрать которые можно здесь. При выборе транзисторов для силовых ключей следует иметь ввиду, что ток должен быть не менее I = Pmax / U, где Pmax - максимальная мощность преобразователя, в данном случае не менее 600 Вт, а U - напряжение через силовую часть трансформатора, в данном случае это 150 В. Таким образом 600 / 150 = 4 А, округляя на запас по мощности получаем 5 А.
    Почему мы используем IRFP450 с максимальным током в 14 А? Дело в том, что при использовании радиаторов и систем охлаждения, не позволяющим оконечным транзисторам нагреваться выше 60°С и поднятии напряжения на усилителе мощности до ±90 В данный модуль может отдавать на нагрузку 4 Ома до 700 Вт, но только при условии ОЧЕНЬ хорошего охлаждения. И именно поэтому габаритная мощность используемого силового трансформатора в источнике питания расчитана под мощность 750 Вт.
    Выходное напряжение контролируется при помощи оптрона DA6 и устанавливается резистром R99, а использование дросселя групповой стабилизации позволяет контролировать напряжение на обих плечах двуполярного напряждения. Для защиты силовых ключей от пререгрузки используется трансформатор тока TV2, который открывает тиристор VS2 и шунтирует питание последнего каскада ШИМ-контроллера TL494. 
    В блоке питания так же предусмотренна двойная система "мягкого старта", поскольку емкость конденсатора первичного питания С39 равна 680 мкФ, то "мягкий старт" уже необходим. За время первого старта отвечает целый ряд деталей, выполняющих и другие функции, поэтому вкратце - пока напряжение на конднесаторе С44 не достигнет в велечины, достаточной для открытия тиристора VS1 блок питания находиться в режиме ожидания. Как только тиристор VS1 открывается контакты реле К2 шунтируют токоограничивающий резистор R97, через который и заряжался С39. Одновременно происходит открытие транзистора VT30, который подает питания на ШИМ-контроллер. Происходит второй "мягкия старт", но уже для цепей вторичного питания. Длительность этого процесса зависит от номиналов R112 и С47, а сам процесс заключается в плавном увеличении длительности управляющих импульсов для силовых ключей, тем самым заряжая конденсаторы С40 и С45 постоянно увеличивающимся напряжением, пока оно не достигнет величины стабилизации, установленной резистором R99.
    Для изготовления силового трансформатора мы использем сердечники от телевизионных строчных трансформаторов, для самостоятельного изготовления лучше воспользоваться кольцами К45, моточные данные можно посмотреть здесь.
    Расположение деталей на печатной плате показано на рисунке 3, скачать печатную плату в формате LAY можно здесь.

Расположение деталей на печатной плате модуля усилителя мощности с блоком питания.
Рисунок 3 - расположение деталей на печатной плате модуля усилителя мощности.
СКАЧАТЬ В ФОРМАТЕ LAY

    На печатной плате дроссели вторичного питания показанны отдельно, на самом деле они выполнены на одном сердечнике и устанавливаются на плату при помощи удлиненных выводов самого дросселя. Следует оотметить, что корректность работы этого дросселя напрямую зависит от одинакового количества витков и направления намотки, поэтому обратите внимание на принципиальную схему.
    Питание на предварительный усилитель, буферный усилитель на DA1 разделены относительно друг друга и имеют индивидуальные параметрические стабилизаторы напряжения. Этого конечно можно было бы не делать, но в этом случае несколько меньше сказывается зависимость синфазных помех от выходной мощности. Питание индикатора уровня, защиты АС и вентилятором принудительного охлаждения использует отдельный диодный, дабы вообще исключить влияние этих сервисных узлов на тракт усиления звука. Кроме этого такой варинт дает возможность использовать реле на 24 В, а два вентилятора соеденить последовательно. Правда придется для индикатора уровня ограничить напряжение питания используя параметрический стабилизатор (резистор и стабилитрон на 12 В), поскольку максимальное напряжение для AN6884 составляет 16 В.
    Печатная плата расчитана на горизонтальный монтаж на радиатор и следует оратить внимание на то, что узел индикатора выходной мощности хоть и выполне на этой же плате, но устанавливается отдельно, путь разрушения перемычек между отверстиями по его периметру. После отделения индикатора уровны от основной платы доступ к креплению диодного моста на диодах VD15, VD16, VD19, VD20 открывается.
    Не смотря на достаточно широкие дорожки печатной платы рекомендуется силовые дорожки "пролудить" припоем ПОС-60 и выше до получения толщины дорожни не менее 0,5 мм.
    На печатной плате так же имеются технологические перемычки - дорожки от сглаживающих конденсаторов вторичного питания обрываются. Сделано это для того, чтобы была возможность отдельно проверять работоспособность импульсного источника питания и усилителя мощности до кончательной сборки.

усилитель мощности с блоком питания принципиальная схема описание усилитель мощности на 550 Вт с защитой от перегрузки, импульсным стабилизированным источником питания, предварительным усилителем, индикатором выходной мощности, защитой АС от постоянного напряжения и защитой от перегрева модуль усилителя для активной акустической системы эстрадный высококачественный усилитель мощности с блоком питания

    В заключении остаеться лишь привести краткие технические характеристики предлагаемого модуля:

ПАРАМЕТР
ЗНАЧЕНИЕ
Напряжение питания, В
170...250
Изменение вторичного питания во всем диапазоне питающих напряжний и мощностей, не более, %
4
Мощность импульсного источника питания, не менее, Вт
650
Номинальная долговременная выходная мощность модуля, Вт
550
Чувствительность, регулируемая, В
0,1...3
THD при входном напряжении 1 В и выходной мощности 500 Вт на 4 Ома, не более, %
0,08
THD при тех же условиях, но выпаянными С23-С24, не более, %
0,04
Не равномерность АЧХ в диапазоне 20...20000 Гц, дБ
6
Не равномерность АЧХ в диапазоне 30...16000 Гц, дБ
3
Дополнительные сервисные функции:
-защита АС от постоянного напряжения;
-защита усилителя от перегрузки;
-защита импульсного блока питания от перегрузки;
-защита усилителя от перегрева;
-индикатор уровня выходной мощности;
-регулировка производительности вентилятора принудительного охлаждения;
-возможность перехода в дежурный режим, т.е. использование ДУ.

    Данный модуль показал отличные эксплутационные качества в двух активных акустических системах, послуживших прототипом для финального варианта, описание которого приведено здесь. От оригинала прототип отличался использованием пенопласта вместо монтажной пены и ватина, в качестве наполнителя НЧ бокса. Корпус был изготовлен из фанеры толщиной 22 мм, в НЧ боксе был установлен распорочный крест. В качестве НЧ головки использовался сабвуфер фирмы JVOLGA, в качестве СЧ-ВЧ головок использовалась 16 см двухполосная акустическая система JBL. Точно модели димаников никто не помнит, а ехать в другой город и открывать колонки пока нет повода - они работают исправно в кафе, размером 10х15 м и высотой потолка примерно 3,5 м. При полном зале мощности хватает даже в конце первого дня свадеб без клипинга))))

Есть вопрос или хотите оставить комментарий?

Зарегистрируйтесь или войдите в аккаунт
Последние статьи
Комментарии

На сайте собранно ОЧЕНЬ много материала посвященного звукотехнике - предварительные усилители, усилители мощности и источники питания. Это принципиальные схемы, описания, чертежи печатных плат (правда далеко не на все схемы), а так же обзоры печатных изданий. Здесь вы можете найти более десятка предварительный усилителей с регуляторами тембра и эквалайзерами, около ста схем усилителей мощности от 2 до 2000 Вт, около 40 схем ламповых усилителей, чуть больше десятка схем импульсных источников питания, как автомобильных (до 600Вт), так и сетевых (до 2000Вт), разжована схемотехника компьтерных блоков питания, дюжина описаний акустических систем, а так же довольно много материала раскрывающего секреты качественного воспроизведения звука, начиная от используемой элементной баазы, схемотехники и заканчивая теорией распространения звуковых колебаний.

Подробнее о сайте

Яндекс.Метрика