Простейшая схема усилителя звука на 20 вт. Профессиональные усилители мощности. Полностью собранная схема УНЧ
Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о бюджетном стереоусилителе AB класса (автомобильный усилитель), который можно легко использовать в качестве усилителя к домашним колонкам, на даче, в автомобиле и т.д. Благодаря наличию темброблока (низкие и высокие частоты), регуляторов громкости и баланса, а также стильному внешнему виду, хорошему качеству звучания и достаточно высокой выходной мощности, он легко впишется в домашний интерьер в качестве бюджетного усилителя для стереоколонок, если таковые имеются.
Общий вид стереоусилителя Kinter MA-180:
Краткие ТТХ:
- Номинальная выходная мощность - 2х20 Вт (4 Ом)
- Максимальная выходная мощность - 2х35 Вт (4 Ом)
- Специализированная микросхема - - TDA7377, AB класс
- Коэффициент нелинейных искажений (режим стерео, 10Вт) – 0,3%
- Отношение сигнал/шум - 100 дБ
- Чувствительность - 0,25-50 мВ
- Питание - 12V/5A
- Сопротивление нагрузки - 4-16 Ом
- Частотный диапазон: 20Гц-20кГц
- Входные разъемы: RCA вход (тюльпан), mini Jack 3,5мм
- Выходные разъемы: самозажимная колодка для стереозвука, USB 5V
- Регулировка: громкость/баланс/высокие/низкие частоты
- Наличие защиты – да (температура, переполюсовка, перенапряжение, КЗ)
- Размеры - 155мм*102мм*42мм
- Вес - 247гр
Комплектация:
Поставляется стереоусилитель в компактной картонной коробке в синих тонах, на ней присутствуют основные характеристики:
Внутри коробки, кроме самого усилителя ничего нет, сам усилок окутан пупыркой, инструкции также нет:
Размеры усилителя совсем небольшие, всего 155мм*102мм*42мм:
Вес также мизерный, всего 247гр:
Теперь непосредственно сам стереоусилитель:
Как видим, внешний вид довольно стильный:
На передней панели расположены все необходимые регуляторы (басы/высокие/баланс/громкость), а также кнопка включения питания. На боковых ребрах присутствуют отверстия для крепления усилителя к чему-либо:
Регуляторы мягкие, при поворотах ручки нет абсолютно никакого треска и постороннего шума. Также при подаче питания начинает гореть подсветка регулятора громкости. Выглядит довольно эффектно, она не зависит ни от положения регулятора, ни от громкости, т.е. меняется плавно сама по себе в произвольном порядке:
На задней панели стандартные разъемы для подключения:
- слева входной разъем под стандартный миниждек (наушники) – можно подавать сигнал от ПК, смартфона, плеера или любого устройства с выходом AUX (магнитола, к примеру). Т.е. тот сигнал, который нужно усилить
- далее два аналоговых RCA разъема (тюльпаны, белый для левого канала, красный для правого) – в основном для подключения старенькой видеоаппаратуры: видеомагнитофоны, DVD плееры и т.д.
- колодка с 4-мя подпружиненными выходными разъемами – для непосредственного подключения колонок (правый и левый канал, плюс красный, минус черный)
- 5V USB выход – для зарядки электронных гаджетов
- справа DC Port питания 12V/5A. Выходная мощность и качество звучания напрямую зависят от качества БП/адаптера. Маломощный адаптер не сможет выдать всю заявленную мощность, БП без должной фильтрации помех будет «фонить», поэтому используйте надежные проверенные БП с заявленным током, как минимум 2А (БП/Адаптеры от ЗУ для аккумуляторов, ноутбуков, светодиодных лент и т.д., либо на худой конец выход 12V с разъема ПК). Я использую БП от ЗУ Opus BT-C3100 V2.2 на 12V/3А, о нетипичном применении упоминал в той статье:
С данным блоком питания практически нет никакого постороннего шума. Для моих советских 8Вт колонок 8АС-3 хватает за глаза (два 4Вт динамика 4ГД-35/8ГДШ-1):
Разборка стереоусилителя:
Как видим, обвязка деталей минимальная, да и то благодаря тому, что используется темброблок на ОУ TL072CP: 
Непосредственно в качестве усилителя используется специализированная микросхема AB класса TDA7377, номинальной мощностью 40ВТ в мостовом режиме:
В качестве радиатора используется корпус стереоусилителя, т.к. он алюминиевый и хорошо отдает тепло. Между корпусом и микросхемой присутствует термопаста, чем-то напоминающая нашу российскую КПТ-8:
На средней выходной мощности корпус практически не греется, на практически максимальной – чуть теплый, что говорит о достаточно неплохом КПД микросхемы.
Вот даташит на микросхему:
Как видим, она содержит минимальную обвязку деталей и имеет всевозможную защиту от КЗ, переполюсовки, перенапряжения, перегрева и может включаться в различных комбинациях, поэтому если есть желание и навыки работы с паяльником, то можно переделать разводку под конфигурацию 2.1 (стереоколонки и сабвуфер) или 4 (квадроаккустика):
Для подключения используйте по возможности медный акустический кабель:
Достаточно немного зачистить изоляцию кабеля и просто воткнуть жилы в соответствующий разъем – благодаря подпружиненным колодкам, контакт получается отличный и держится крепко. По возможности не путайте полярность динамиков, иначе колонки будут играть в «противофазе», что не очень хорошо сказывается на звучании.
Входной провод можно использовать подобный (два mini Jack «папа»):
Выходной разъем USB расположен очень неудобно - на задней панели рядом с разъемом питания, да и при небольшой мощности БП/адаптера лучше не подключать прожорливые девайсы. В данном случае USB предназначен только для заряда:
Небольшой видеоролик работы (громкость максимум, басы на максимуме колонки не вытягивают, начинают «хлюпать», запись на смартфон SGS3):
Смартфон всю громкость не передает, на самом деле довольно громко. На средней громкости базы отличные, «сочные». До этого был самопал на TDA8561Q, басы совсем не нравились…
Пожелания разработчикам:
- встроить в корпус БП достаточной мощности
- добавить переключатель для различных конфигураций (2, 2.1, 4)
- подсветку регулятора сделать меняющейся в такт с музыкой, либо в зависимости от положения регулятора (максималка - горит красный, средняя громкость - зеленый)
- добавить выход на наушники
- добавить прорезиненные ножки
Плюсы:
+ Хорошее качество звучания
+ Стильный внешний вид
+ Универсальный (благодаря компактным размерам и распространенному питанию, можно взять загород, подключить автоаккустику)
+ Достаточная выходная мощность
+ Практически не греется
+ Наличие темброблока
+ Наличие USB выхода
+ Легко переделывается под нужную конфигурацию
+ Корпус можно использовать для более мощной микросхемы (класс D, 50-100W)
Минусы:
- чуток великовата цена
- не у всех в хозяйстве найдется лишний БП/адаптер на 12V/2-5А
- нет прорезиненных ножек (можно поцарапать стол, лечится наклеиванием 2-3 слоев скотча/изоленты)
Вывод: неплохой готовый усилитель для тех, кому лень собирать своими руками. Лично мне звук понравился, мощности хватает с запасом. В качестве бюджетного стереоусилителя подходит идеально, рекомендую к покупке!
Усилитель мощности звука 20W — данный УНЧ создан на базе чипа LM1876, а это уже в свою очередь модификация широко известного сдвоенного усилителя низкой частоты LM1875. Микросхема LM1876 изначально создавалась для динамических излучателей и может свободно выдать мощность 20 Вт на два канала при сопротивлении нагрузки 4 Ом, при этом коэффициент нелинейных искажений составляет всего-навсего 0,09%. Ниже показана принципиальная схема, печатка и спецификация устройства.
Не так давно один из сайтов публиковал схему усилителя мощности реализованного с использованием чипа TDA2003 и способный работать как с наушниками так и озвучивать небольшие по объему помещения. Но судя по многочисленным откликам звучание у него все-таки не то, которое хотелось бы. Поэтому желающим предлагаю повторить более мощный вариант УМЗЧ с использованием микросхемы LM1876. p>
Принципиальная схема усилителя LM1876
Данное устройство получает питающее напряжение от двух полярного блока питания, в состав которого входят тороидальный трансформатор имеющий две обмотки на переменное напряжение 15v с выводом средней точки. После выпрямителя и цепи фильтра, состоящего из двух электролитических конденсаторов емкостью 6800 uF, постоянное напряжение для питания данной микросхемы составляет уже в пределах ±20v. Установленные в цепи диодного моста катушки индуктивности L1 и L2 служат для снижения сетевых помех.
Звуковой сигнал поступает через обычный входной стерео коннектор вмонтированный в печатную плату. Там же установлен балансный потенциометр для регулировки уровня звука. Данный потенциометр еще имеет функцию переключения усилителя в состояние ожидания, при этом потребления тока микросхемой составляет всего 3,8 мА. Акустические системы подключаются к усилителю мощности через разъемы типа «тюльпан», которые также вмонтированы в плату.
Для создания комфортных условий работы аппарата, микросхему, которая сильно греется необходимо установить на радиатор охлаждения с эффективной площадью рассеивания тепла не менее 120 мм2. При выходной мощности усилителя 20 Вт, мощность потребления составит примерно 38 Вт, это если сопротивление нагрузки имеет 4 Ом, а на сопротивлении 8 Ом будет около 20 Вт. Критическая температура для кристалла микросхемы находится в пределах 170C. Исходя из этого, теплоотвод нужно подбирать как можно больше, то есть насколько может позволить размер корпуса. В таком случае будет меньше срабатываний системы защиты чипа при перегреве. Также при креплении чипа к радиатору на его подложку необходимо нанести слой теплопроводной пасты КПТ-8 — это существенно снизит тепловое сопротивление. Немного ниже можно скачать все необходимое для создания усилителя мощности .
Здесь показано фото уже готового УНЧ
Местами используются стоковые фото, по причине отсутствия своих в надлежащем качестве. Осторожно! На фото присутствует ковер, коврофобам не смотреть:) Очень много больших фото, трафик!
Приветствую! Как и обещал, расскажу о том как я мощник для акустики собирал. Так как промышленные варианты меня не устраивали, я нацелил свой выбор на diy варианты. Усилитель будет использоваться с полочной высокочувствительной акустикой, я решил что буду собирать усилитель мощностью 15-30 Вт, обязательно в A классе (Да, да, вместо обогревателя). Перебрал очень много проектов, остановился на клоне Krell KSA 50 - HifiDIY A20. Он полностью меня устроил, мощностью, габаритами, комплектующими. И я принялся за сборку.
Немного технических характеристик:
Частотный диапазон：5 – 100000 кГц
Выходная мощность в классе А: 25 Вт/8 Ом
Выходная мощность в классе АB: 100 Вт/8 Ом
Искажения: 0,01%
Размеры (ШхВхГ): 25х13х32 см
Покупка:
Все стандартно, заказал, оплатил, и через восемнадцать дней получил такую красоту:
Благо упаковка была отличная, на усилителе ни царапины, а коробкой явно поиграли в футбол, впрочем все как обычно.
Сборка блока питания:
Блок питания выполнен по стандартной схеме, в качестве защиты используется микросхема upc1237, именно она, потому-что требует минимум обвязки и достаточно надежна. Общая емкость фильтра 88000 мкФ. Трансформатор универсальный, две первички по 110, для наших сетей, надо соединить последовательно, и четыре вторички по 16 В на 6 А.
Вот так соединять обмотки:
И более наглядно:
Все запустилось, сразу, собственно по другому и быть не могло:) Начинаем собирать платы усиления. Планирую в скором времени поставить софт старт, так-как при зарядке емкостей блок питания работает в почти коротком замыкании.
Сборка усилительной части:
Усилитель собран на довольно качественных комплектующих, конденсаторы nichicon muse, резисторы 1% dale, реле omron. Все проходит по привычному принципу, от малого к большому, для начала подготовим плату и сформируем выводы резисторов:
Запаяли резисторы, припаяем конденсаторы, диоды (не спутайте направление включения) и стабилитроны (тоже не путайте:))
Теперь конденсаторы и резисторы эмиттеров выходных транзисторов:
Клеммы питания, запаивать надо с двух сторон, а то есть риск вырвать, клеммы надеваются плотно:
Теперь недостающие транзисторы, реле, переменные резисторы:
Теперь поставим транзистор термостабилизации, крепится на выходной:
Готовим радиатор, можно обезжирить и протереть спиртом, вкручиваем стойки:
Примерка:
Не забываем про втулки и подложки:
Теперь устанавливаем выходные транзисторы, тоже не забываем про подложки, втулки уже не нужны:
Не забываем закрепить транзистор термостабилизации и диодный мост:
Подготовка к тестовому запуску прошла, собрал, включил, нет ни шума, ни хруста, треска, хмм, через пару секунд пошел дым с v+, мне очень повезло что сгорел флюс а не кусок дорожки на плате. Проверил все наверное раз пять, не могу найти ошибку, с плохим настроением отложил сборку на следующий день. Потом с утра меня осенило, надо бы проверить выходники, не спутал ли npn с pnp, как оказалось спутал, да, позор, но что делать, переделал и усилитель сразу завелся. Ура!
Готовые платы:
Теперь необходимо включить конструкцию и настроить ток покоя и ноль на выходе, выставляем ноль, потом ток покоя: у меня 500 мА на транзистор, 2 A на канал, можно и больше, но при комнатной температуре в +23°С, корпус разогревается до 50-60 °С и это не предел:) Ток покоя устанавливается на резисторе R20, значение меряется между d6 и q10. Сначала нужно поставить меньшее значение чем нужно, с прогревом конструкции ток покоя ползет вверх, необходимо в течении получаса - часа разогреть усилитель до рабочей температуры, а уже потом выставлять ток, после того как выставили ток, установите ноль на выходе, он регулируется на резисторе R13, а текущее значение измеряется между r21 и j4. Вот и все, настройка завершена, самое время собрать усилитель в корпус.
Собираем корпус:
Для начала соберем заднюю панель, я xlr не подключал, но усилитель можно использовать и при балансном подключении, только потребуется два усилителя, по одному на канал. Очень понравился выключатель, размыкает сразу фазу и ноль, очень удобно, чтобы случайно при сборке ни за что не схватиться.
Прикручиваем ножки к шасси и ставим блок питания:
Начинаем собирать шасси, компоновка ОЧЕНЬ плотная, это обернулось тем, что в конце сборки я все операции делал пинцетом. Получилось вот так:
Силовые провода как можно дальше отвел от сигнальных, использовал экранированный провод, на выходные клеммы идет кабель 2,5 мм 2 , что в общем-то достаточно. Крепления для подсветки индикатора не было, я просто прикрепил его стяжками к сигнальному. Стекло с логотипом вклеил суперклеем. Провод к выходным разъемам паяется очень туго, у меня даже 70 ваттная паяльная станция прилипала:) Так что нужно дедовское лудило для ведер:)
Итоги:
Усилитель получился не большой, но тяжелый, зато с отличным звуком, будет радовать меня своим звуком в холодные вечера, 360 Вт тепла рассеивается на корпусе, как никак:)
Схемы:
Схема усилителя
Схема блока питания
Идеи по доработке:
- В цепи ООС стоят 2 полярных электролита, соединенные плюсами, заменить их на качественный неполярный электролит (Что-то вроде Nichicon ES)
- Источники тока для входных диффкаскадов - на 2 резисторах и стабилитроне - заменить на что-то на транзисторе.
- Добавить софт-старт.
Готовый продукт:
Алексей, почему бы не начать задавать вопросы более осознанно? Тогда и ответить можно будет точнее. Это я не потому, что вот я тут такой гуру весь в белом, а он там "запикано" презренный, потаскаю-ка я его фейсом по тейблу - нет, конечно. Но или "...составные применить можно или нет для повышения мощности...", или "...мощности хватает..." - здесь что-нибудь одно, согласитесь. А если интересует почему греются выходные транзисторы - так сразу бы об этом и спрашивали.
И, опять же, по порядку. "проблема в другом выхода греются" - вот это как понимать? Выход усилителя - это два провода, сигнальный и общий, они-то в вашем изложении и греются?
Ok, речь всё же идёт о чрезмерном, на ваш взгляд, нагреве выходных транзисторов. Они у вас "греются стоят все 4 транзистора на радиаторе" - попробую профильтровать этот поток. Греются - что значит "греются", в некоторых пределах эти транзисторы и должны греться. Греются под сигналом на большой мощности или греются без сигнала? До какой температуры греются - если приблизительно, то палец терпит (это 50-60 градусов) или можно на радиаторе чайник кипятить?
Не указано.
"все 4 транзистора на радиаторе от магнитофона комета" - и что? Алексей, самых разных моделей магнитофонов "Комета" с 50-х годов и до конца советских времён было выпущено чуть более чем до фига, это снова ни о чём. Каковы размеры радиатора и какова измеренная номинальная мощность усилителя на нагрузке какой величины?
Не указано.
"может радиатор маловат" - а хрен его знает, может и маловат. А может, и в самый раз. А может, великоват ток покоя. Каков ток покоя? Каков он при включении, то есть на холодном усилителе и каков после прогона усилителя без сигнала в течение минут 20-30? Почему выбрано такое значение этого тока, а не больше и не меньше?
Не указано.
"на выходе кт 819" - снова: и что? КТ819 в пластмассе или КТ819 в металле,- не указано - у этих разновидностей разная площадь контакта с радиатором, пластмассовые при прочих равных условиях греются чуть больше, ничего страшного.
Вот видите, Алексей, вы ставите вопросы таким образом, что ответить по вашей ситуации при всём желании едва ли возможно. Поэтому о некоторых причинах перегрева выходных транзисторов - довольно абстрактно:
Это так, на ходу припомнилось. Может, кто ещё что вспомнит. А ставить два в параллель выходных транзистора при такой выходной мощности смысла нет никакого: на нормальной нагрузке и в нормальном режиме одиночные потянут без всяких проблем. КТ819 точно потянут.
По хорошему надо не выдумывать что бы ещё куда прикрутить, а измерить режимы транзисторов и посмотреть осциллографом, что происходит в схеме как без сигнала, так и при работе от генераторов синуса и импульсного; что имеем на холостом ходу, а что - под нагрузкой или на её эквиваленте. Такой разговор будет предметным, а пока что всё напоминает попытку описать сегодняшнюю погоду исходя из ощущений на выставленном в форточку обслюнявленном пальце.
А первым делом - суметь корректно сформулировать задачу: что наблюдается, что не устраивает, к чему стремимся и какие издержки на этом пути будут считаться приемлемыми.
И тогда, Алексей, вам помогут более результативно.
Усилители, работающие от 12В постоянного тока, как правило, не имеют большой мощности, а также, они не HiFi класса. Но этот маленький усилитель имеет хорошие характеристики. При питании 14,4В он выдает 20Вт на канал на нагрузке 4 Ом, а коэффициент гармоник при более низких уровнях мощности, как правило, меньше, чем 0,03%.
Это идеальный проект для желающих иметь компактный стерео усилитель, который может работать от батареи 12В. Он может использоваться в автомобилях, для отдыха на природе, дачных домиках или где-либо еще.
Конструкция проста и безопасна для повторения начинающими радиолюбителями, т. к. нет опасности поражения током от сети.
По сравнению с версией на TDA1519A, в этом усилителе, построенном на TDA¬7377, значительно улучшено отношение сигнал-шум, а коэффициент гармонических искажений примерно в 50 раз лучше – при типичных условиях не более 0,03%.
Кроме того, расход энергии усилителя в режиме ожидания низок – не более чем 1 Вт. В результате, если вы не будете выжимать из него максимум, а будете использовать в номинальном режиме, то он не будет разряжать батарею слишком быстро.
И потому, что усилитель имеет схему самозащиты, то он практически “несгораемый”. При перегреве или коротком замыкании, соответственно включится самоограничение или отключение нагрузки.
Основные характеристики TDA7377:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Принципиальная схема:
Назначение выводов TDA7377:
| 1 | OUT1 | Выход 1 |
| 2 | OUT2 | Выход 2 |
| 3 | Vcc | “+” питания |
| 4 | IN1 | Вход 1 |
| 5 | IN2 | Вход 2 |
| 6 | SVR | Выход 1 |
| 7 | Stand-By | Вход переключения “Mute/Stand by” |
| 8 | PW-GND | Земля выходных каскадов |
| 9 | S-GND | Сигнальная земля |
| 10 | DIAG | Диагностический выход |
| 11 | IN4 | Вход 4 |
| 12 | IN3 | Вход 3 |
| 13 | Vcc | “+” питания |
| 14 | OUT4 | Выход 4 |
| 15 | OUT3 | Выход 3 |
С 12В питанием, максимальная амплитуда, которую обычный усилитель может генерировать это ± 6В. Это приводит к скудным 4.5Вт на 4 Ом нагрузке или 2,25 Вт на 8Ом, не считая потери в выходных транзисторах. . Даже если питание постоянного тока составляет около 14,4 (максимум, что обычно можно ожидать от автомобильного аккумулятора 12В), то мощность увеличится до 6.48Вт и 3.24Вт для 4 Ом и 8 Ом нагрузок соответственно – что не совсем достаточно для потребителей.
Есть три распространенных решения этой проблемы. Первый – использование DC преобразователя в ключевом режиме для повышения напряжения питания. Однако это значительно увеличивает стоимость и сложность усилителя, хотя это один из способов получить гораздо больше мощности от источника 12В. Но мы хотели, чтобы этот проект оставался простым, что исключает эту технику.
Компоновка деталей:
Есть варианты для повышения мощности усилителя, например применение Н -архитектуры, но с некоторым ухудшением коэффициента гармонических искажений. В этом случае сам усилитель обеспечивает ключевой режим.
Второй способ заключается в снижении сопротивления громкоговорителей. Некоторые автомобильные колонки имеют импеданс 2 Ом, что позволяет в два раза увеличить мощность, при том же напряжении питания. Тем не менее, мы не стали ограничивать применение этого усилителя громкоговорителями в 2 Ома.