Меню

Простой блок питания для усилителя звука

Простой блок питания для усилителя звука

Всем здравствуйте. Собирая усилители мощности, мы часто не обращаем внимания, что хороший источник питания является важным элементом каждого усилителя. Мы вкладываем много труда в сборку всего усилителя и относимся к блоку питания как к неизбежному злу. Все знают, блок питания — очень важный модуль всего усилителя. Так что, если мы сделаем отличный усилитель мощности, еще лучший предварительный усилитель, а источник питания будет плохо спроектирован или изготовлен.

Одним из неотъемлемых качеств хорошего источника питания является печатная плата и, в основном, правильное проведение массы. Наверное, каждый сталкивался с проблемой фона (при отсутствии музыки в динамиках слышен характерный гул) в собираемом усилителе. Фон может быть вызван двумя основными причинами. Первая — это плохое заземление на платах усилителя или блока питания, а второе плохая фильтрация напряжения, подаваемого на усилитель.

Хотя со второй проблемой можно легко справиться, заменив или добавив конденсаторы фильтра, первая проблема более серьезна. Проведение массы на печатных платах должно быть продуманным. Лучшее решение — проверить экспериментальным путем, т.е. изготовить прототип печатной платы, собрать и проверить. Получается мы это делаем до тех пор, пока результат не будет удовлетворительным. При разработке печатных плат для усилителей масса должна выходить из одной точки. Недопустимо, чтобы они были с разных точек на плате. Схема блока питания представлена на рисунке.

Источник питания выполнен на одном выпрямительном мосту М1 и шести электролитических конденсаторах емкостью 4700 мкФ и двух керамических конденсаторах по 100нФ. Выпрямительный мост преобразует переменный ток в постоянный. После установки конденсаторов на осциллографе мы увидим постоянный ток (без пульсаций), т.е. прямую линию. Чем больше номинал конденсаторов, тем меньше пульсация. Конечно, при превышении определенного значения емкости конденсаторов нет смысла добавлять дополнительные конденсаторы. Предполагается, что для 50 Гц значение емкости должно быть не менее 2200 / мкФ на 1А.

Приведенный блок питания имеет выход по току 5А. Отсюда следует, что общая минимальная емкость конденсаторов должна быть 5×2200 = 11000мкФ. Емкость одинакова для положительного и отрицательного напряжения. Вторая часть блока питания используется для питания предварительного усилителя. Это практически типичный блок питания со стабилизатором положительного и отрицательного напряжения 78xx и 79xx в зависимости от требуемого напряжения.

В начале статьи было сказано — почти типичный блок питания. Посмотрим на схему. Трансформатор имеет две обмотки в основной части источника питания. А для питания предварительного усилителя всего одна обмотка. Как получить положительное и отрицательное напряжение с одной обмотки? Для этого необходимы два выпрямительных диода, как показано на принципиальной схеме. К сожалению, это решение имеет один недостаток. Конденсатор для фильтрации напряжения должен иметь удвоенную емкость.

Зачем? Потому что 2200 мкФ / 1А относится только к 50 Гц. Если мы посмотрим на осциллограмму, мы видим, что частота составит всего 25 Гц, потому что использование одного диода вместо выпрямительного моста образует полуволновой выпрямитель. И в этом случае мы не могли использовать мостовой выпрямитель, потому что от трансформатора Tr есть только одна обмотка, и мы могли бы получить либо положительное, либо отрицательное напряжение на выбор. Печатная плата, а также расположение компонентов приведена на рисунке.

Источник



Изготовление блока питания для автомобильного усилителя

Ценители качественного и громкого звука в салоне автомобиля непременно столкнутся с необходимостью установки автомобильного усилителя. Каждый автолюбитель знает, что мощность электрической сети автомобиля равняется 12 Вольт, чего критически мало для того, чтобы при сопротивлении в 4 Ом выдавать действительно мощный звук, ведь некоторые массивные динамики рассчитаны на питание в несколько тысяч Ватт. В таких случаях в автомобиль дополнительно устанавливают усилитель мощности для того, чтобы преобразовать напряжение. При желании усилитель мощности может быть изготовлен своими руками, его схема достаточно проста. Единственная сложность может — это изготовить блок питания для автомобильного усилителя.

Строение блока питания

Блок питание — самая сложная деталь в усилителе, которая состоит из:

  • генератора импульсов;
  • полевых транзисторов IRFZ44N;
  • диода VD1,
  • ферритового кольца диаметром минимум в 2 сантиметра;
  • дросселя L1;

Чаще именно из-за трудоемкости сборки блока многие любители качественного звука отказываются от самостоятельной сборки автомобильного усилителя. На самом деле, все не так сложно как может показаться изначально. Достаточно обладать минимальными знаниями или следовать инструкции.

Сердцем преобразователя условно называют электрогенератор импульсов. Самая простая формула его создания лежит на основе схемы TL494. Частота генерации может быть увеличена или уменьшена при помощи изменения номинальной мощности резистора R3.

Мышцы блока питания для усилителя представляют собой сдельные транзисторы типа IRFZ44N. В схеме можно использовать резисторы любого типа (за исключением R4, R9, R10). В блок питания можно включить резисторы любой номинальной мощности, в том числе и 0,125 Вт, 0,25 Ватт и включая 1 Вт и даже 0,5 Вт. Светодиод VD1 монтируется в схему с целью предотвращения вторичного подключения плюсовых каналов.

Изготовление блока питания для усилителя

Гидродроссель L1 нужно накрутить на ферритовое кольцо диаметром 2 см. Его можно заимствовать с компьютерного блока питания или просто купить. Для ферритового кольца диаметром 2 см необходимо сделать 12 витков удвоенной проволокой срезом равным 0,7 миллиметрам, которые следует равномерно распределить по всему периметру кольца. Данный гидродроссель подходит и для наматывания на ферритовый стержень диаметром 8-10 миллиметров и длиной в 2 3 сантиметра. Однозначно, наиболее сложный момент в изготовлении конвертера напряжения — правильная формовка трансформатора, так как именно от трансформатора зависит работоспособность всего блока питания. Оптимальным решением будет изготовить его при помощи ферритового кольца марки 2000NM объемом в 40* 25 * 11.

Читайте также:  Почему греться блок питания

Первым делом в изготовлении трансформатора следует округлить внутренние и наружные грани и тщательно обмотать его плотной ленточной изолентой. Первичную электрообмотку наматывают и равномерно распределяют по диаметру кольца. Всего намотка заключает в себя 5 жилок шириной в 0,7 миллиметров и включает 12 витков. Данное действие совершается таким образом:

  1. берем 1 жилу и наматываем ее в 6 витков, одинаково распределенных по периметру кольца;
  2. последующие вихри наматываются вплотную к первым, уже намотанным;
  3. по такой же схеме осуществляется и монтаж всех остальных.
  4. на выходе все жилы скручиваются в один толстый жгут.

Повторную обмотку кольца осуществляют таким же образом на оставшихся свободных участках кольца.

Это один из самых важных этапов работы, который требует серьезного отношения. В результате, должно получиться две одинаковые обмотки, полностью закрывающие периметр ферритового кольца. После выполнения данного этапа трансформатор вновь, обматывается плотной изолирующей лентой.

Посмотрите видео, как правильно намотать трансформатор

Источник

Схема простого блока питания для усилителя мощности Phoenix P-400

тороидальные трансформаторы

Изготовление хорошего источника питания для усилителя мощности (УНЧ) или другого электронного устройства — это очень ответственная задача. От того, каким будет источник питания зависит качество и стабильность работы всего устройства.

В этой публикации расскажу о изготовлении не сложного трансформаторного блока питания для моего самодельного усилителя мощности низкой частоты «Phoenix P-400».

Такой, не сложный блок питания можно использовать для питания различных схем усилителей мощности низкой частоты.

Предисловие

Для будущего блока питания (БП) к усилителю у меня уже был в наличии тороидальный сердечник с намотанной первичной обмоткой на

220В, поэтому задача выбора «импульсный БП или на основе сетевого трансформатора» не стояла.

У импульсных источников питания небольшие габариты и вес, большая мощность на выходе и высокий КПД. Источник питания на основе сетевого трансформатора — имеет большой вес, прост в изготовлении и наладке, а также не приходится иметь дело с опасными напряжениями при наладке схемы, что особенно важно для таких начинающих как я.

Тороидальный трансформатор

Тороидальные трансформаторы, в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин, имеют несколько преимуществ:

  • меньший объем и вес;
  • более высокий КПД;
  • лучшее охлаждение для обмоток.

Мне оставалось только рассчитать напряжении и количества витков для вторичных обмоток с последующей их намоткой.

Первичная обмотка уже содержала примерно 800 витков проводом ПЭЛШО 0,8мм, она была залита парафином и заизолирована слоем тонкой ленты из фторопласта.

Измерив приблизительные размеры железа трансформатора можно выполнить расчет его габаритной мощности, таким образом можно прикинуть подходит ли сердечник для получения нужной мощности или нет.

Размеры железного сердечника для тороидального трансформатора

Рис. 1. Размеры железного сердечника для тороидального трансформатора.

  • Габаритная мощность (Вт) = Площадь окна (см 2 ) * Площадь сечения (см 2 )
  • Площадь окна = 3,14 * (d/2) 2
  • Площадь сечения = h * ((D-d)/2)

Для примера, выполним расчет трансформатора с размерами железа: D=14см, d=5см, h=5см.

  • Площадь окна = 3,14 * (5см/2) * (5см/2) = 19,625 см 2
  • Площадь сечения = 5см * ((14см-5см)/2) = 22,5 см 2
  • Габаритная мощность = 19,625 * 22,5 = 441 Вт.

Если вам нужно рассчитать тороидальный трансформатор, то вот небольшая подборка из статей: Скачать (1Мб).

Габаритная мощность используемого мною трансформатора оказалась явно меньшей чем я ожидал — где-то 250 Ватт.

Подбор напряжений для вторичных обмоток

Зная необходимое напряжение на выходе выпрямителя после электролитических конденсаторов, можно приблизительно рассчитать необходимое напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Числовое значение постоянного напряжения после диодного моста и сглаживающих конденсаторов возрастет примерно в 1,3..1,4 раза, по сравнению с переменным напряжением, подаваемым на вход такого выпрямителя.

В моем случае, для питания УМЗЧ нужно двуполярное постоянное напряжение — по 35 Вольт на каждом плече. Соответственно, на каждой вторичной обмотке должно присутствовать переменное напряжение: 35 Вольт / 1,4 =

По такому же принципу я выполнил приблизительный расчет значений напряжения для других вторичных обмоток трансформатора.

Расчет количества витков и намотка

Для питания остальных электронных блоков усилителя было решено намотать несколько отдельных вторичных обмоток. Для намотки катушек медным эмалированным проводом был изготовлен деревянный челнок. Также его можно изготовить из стеклотекстолита или пластмассы.

Челнок для намотки тороидального трансформатора

Рис. 2. Челнок для намотки тороидального трансформатора.

Намотка выполнялась медным эмалированным проводом, который был в наличии:

  • для 4х обмоток питания УМЗЧ — провод диаметром 1,5 мм;
  • для остальных обмоток — 0,6 мм.

Число витков для вторичных обмоток я подбирал экспериментальным способом, поскольку мне не было известно точное количество витков первичной обмотки.

  1. Выполняем намотку 20 витков любого провода;
  2. Подключаем к сети

220В первичную обмотку трансформатора и измеряем напряжение на намотанных 20-ти витках;

  • Делим нужное напряжение на полученное из 20-ти витков — узнаем сколько раз по 20 витков нужно для намотки.
  • Например: нам нужно 25В, а из 20-ти витков получилось 5В, 25В/5В=5 — нужно 5 раз намотать по 20 витков, то есть 100 витков.

    Расчет длины необходимого провода был выполнен так: намотал 20 витков провода, сделал на нем метку маркером, отмотал и измерил его длину. Разделил нужное количество витков на 20, полученное значение умножил на длину 20-ти витков провода — получил приблизительно необходимую длину провода для намотки. Добавив 1-2 метра запаса к общей длине можно наматывать провод на челнок и смело отрезать.

    Например: нужно 100 витков провода, длина 20-ти намотанных витков получилась 1,3 метра, узнаем сколько раз по 1,3 метра нужно намотать для получения 100 витков — 100/20=5, узнаем общую длину провода (5 кусков по 1,3м) — 1,3*5=6,5м. Добавляем для запаса 1,5м и получаем длину — 8м.

    Для каждой последующей обмотки измерение стоит повторить, поскольку с каждой новой обмоткой необходимая на один виток длина провода будет увеличиваться.

    Для намотки каждой пары обмоток по 25 Вольт на челнок были параллельно уложены сразу два провода (для 2х обмоток). После намотки, конец первой обмотки соединен с началом второй — получились две вторичные обмотки для двуполярного выпрямителя с соединением посередине.

    После намотки каждой из пар вторичных обмоток для питания схем УМЗЧ, они были заизолированы тонкой фторопластовой лентой.

    Таким образом были намотаны 6 вторичных обмоток: четыре для питания УМЗЧ и еще две для блоков питания остальной электроники.

    Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения

    Ниже приведена принципиальная схема блока питания для моего самодельного усилителя мощности.

    схема источника питания для самодельного усилителя мощности НЧ

    Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя мощности НЧ.

    Для питания схем усилителей мощности НЧ используются два двуполярных выпрямителя — А1.1и А1.2. Остальные электронные блоки усилителя будут питаться от стабилизаторов напряжения А2.1 и А2.2.

    Резисторы R1 и R2 нужны для разрядки электролитических конденсаторов, в момент когда линии питания отключены от схем усилителей мощности.

    В моем УМЗЧ 4 канала усиления, их можно включать и выключать попарно с помощью выключателей, которые коммутируют линии питания платок УМЗЧ с помощью электромагнитных реле.

    Резисторы R1 и R2 можно исключить из схемы если блок питания будет постоянно подключен к платам УМЗЧ, в таком случае электролитические емкости будут разряжаться через схему УМЗЧ.

    Диоды КД213 рассчитаны на максимальный прямой ток 10А, в моем случае этого достаточно. Диодный мост D5 рассчитан на ток не менее 2-3А,собрал его из 4х диодов. С5 и С6 — емкости, каждая из которых состоит из двух конденсаторов по 10 000 мкФ на 63В.

    Принципиальные схемы стабилизаторов постоянного напряжения на микросхемах L7805, L78012, LM317

    Рис. 3. Принципиальные схемы стабилизаторов постоянного напряжения на микросхемах L7805, L7812, LM317.

    Расшифровка названий на схеме:

    • STAB — стабилизатор напряжения без регулировки, ток не более 1А;
    • STAB+REG — стабилизатор напряжения с регулировкой, ток не более 1А;
    • STAB+POW — регулируемый стабилизатор напряжения, ток примерно 2-3А.

    При использовании микросхем LM317, 7805 и 7812 выходное напряжение стабилизатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

    Vxx для микросхем имеет следующие значения:

    • LM317 — 1,25;
    • 7805 — 5;
    • 7812 — 12.

    Пример расчета для LM317: R1=240R, R2=1200R, Uвых = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

    Конструкция

    Вот как планировалось использовать напряжения от блока питания:

    • +36В, -36В — усилители мощности на TDA7250
    • 22В — схемы задержки включения и защиты акустических систем
    • 12В — электронные регуляторы громкости, стерео-процессоры, индикаторы выходной мощности, схемы термоконтроля, вентиляторы, подсветка;
    • 14В — электронные регуляторы тембра.
    • 5В — индикаторы температуры, микроконтроллер, панель цифрового управления.

    Микросхемы и транзисторы стабилизаторов напряжения были закреплены на небольших радиаторах, которые я извлек из нерабочих компьютерных блоков питания. Корпуса крепились к радиаторам через изолирующие прокладки.

    Печатная плата была изготовлена из двух частей, каждая из которых содержит двуполярный выпрямитель для схемы УМЗЧ и нужный набор стабилизаторов напряжения.

    Одна половинка платы источника питания

    Рис. 4. Одна половинка платы источника питания.

    Другая половинка платы источника питания

    Рис. 5. Другая половинка платы источника питания.

    Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности

    Рис. 6. Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности.

    Позже, при отладке я пришел к выводу что гораздо удобнее было бы изготовить стабилизаторы напряжений на отдельных платах. Тем не менее, вариант «все на одной плате» тоже не плох и по своему удобен.

    Также выпрямитель для УМЗЧ (схема на рисунке 2) можно собрать навесным монтажом, а схемы стабилизаторов (рисунок 3) в нужном количестве — на отдельных печатных платах.

    Соединение электронных компонентов выпрямителя показано на рисунке 7.

    Схема соединений для сборки двуполярного выпрямителя -36В+36В с использованием навесного монтажа

    Рис. 7. Схема соединений для сборки двуполярного выпрямителя -36В+36В с использованием навесного монтажа.

    Соединения нужно выполнять используя толстые изолированные медные проводники.

    Диодный мост с конденсаторами на 1000pF можно разместить на радиаторе отдельно. Монтаж мощных диодов КД213 (таблетки) на один общий радиатор нужно выполнять через изоляционные термо-прокладки (терморезина или слюда), поскольку один из выводов диода имеет контакт с его металлической подкладкой!

    Для схемы фильтрации (электролитические конденсаторы по 10000мкФ, резисторы и керамические конденсаторы 0,1-0,33мкФ) можно на скорую руку собрать небольшую панель — печатную плату (рисунок 8).

    Пример панели с прорезями из стеклотекстолита для монтажа сглаживающих фильтров выпрямителя

    Рис. 8. Пример панели с прорезями из стеклотекстолита для монтажа сглаживающих фильтров выпрямителя.

    Для изготовления такой панели понадобится прямоугольный кусочек стеклотекстолита. С помощью самодельного резака (рисунок 9), изготовленного из ножовочного полотна по металлу, прорезаем медную фольгу вдоль по всей длине, потом одну из получившихся частей разрезаем перпендикулярно пополам.

    Самодельный резак из ножовочного полотна, изготовленный на точильном станке

    Рис. 9. Самодельный резак из ножовочного полотна, изготовленный на точильном станке.

    После этого намечаем и сверлим отверстия для деталей и крепления, зачищаем тоненькой наждачной бумагой медную поверхность и лудим ее с помощью флюса и припоя. Впаиваем детали и подключаем к схеме.

    Заключение

    Вот такой, не сложный блок питания был изготовлен для будущего самодельного усилителя мощности звуковой частоты. Останется дополнить его схемой плавного включения (Soft start) и ждущего режима.

    UPD: Юрий Глушнев прислал печатную плату для сборки двух стабилизаторов с напряжениями +22В и +12В. На ней собраны две схемы STAB+POW (рис. 3) на микросхемах LM317, 7812 и транзисторах TIP42.

    Печатная плата стабилизаторов напряжения на +22В и +12В

    Рис. 10. Печатная плата стабилизаторов напряжения на +22В и +12В.

    Скачать — power-supply-22v-12v-layout.zip (63 КБ).

    Еще одна печатная плата, разработанная под схему регулируемого стабилизатора напряжения STAB+REG на основе LM317:

    Печатная плата для регулируемого стабилизатора напряжения на основе микросхемы LM317

    Рис. 11. Печатная плата для регулируемого стабилизатора напряжения на основе микросхемы LM317.

    Скачать — stabilizator-regulated-LM317-pcb-lay6.zip (7 КБ).

    Источник

    Блок питания для усилителей

    Всем здравствуйте. Собирая усилители мощности, мы часто не обращаем внимания, что хороший источник питания является важным элементом каждого усилителя. Мы вкладываем много труда в сборку всего усилителя и относимся к блоку питания как к неизбежному злу. Все знают, блок питания — очень важный модуль всего усилителя. Так что, если мы сделаем отличный усилитель мощности, еще лучший предварительный усилитель, а источник питания будет плохо спроектирован или изготовлен.

    Одним из неотъемлемых качеств хорошего источника питания является печатная плата и, в основном, правильное проведение массы. Наверное, каждый сталкивался с проблемой фона (при отсутствии музыки в динамиках слышен характерный гул) в собираемом усилителе. Фон может быть вызван двумя основными причинами. Первая — это плохое заземление на платах усилителя или блока питания, а второе плохая фильтрация напряжения, подаваемого на усилитель.

    Хотя со второй проблемой можно легко справиться, заменив или добавив конденсаторы фильтра, первая проблема более серьезна. Проведение массы на печатных платах должно быть продуманным. Лучшее решение — проверить экспериментальным путем, т.е. изготовить прототип печатной платы, собрать и проверить. Получается мы это делаем до тех пор, пока результат не будет удовлетворительным. При разработке печатных плат для усилителей масса должна выходить из одной точки. Недопустимо, чтобы они были с разных точек на плате. Схема блока питания представлена на рисунке.

    Источник питания выполнен на одном выпрямительном мосту М1 и шести электролитических конденсаторах емкостью 4700 мкФ и двух керамических конденсаторах по 100нФ. Выпрямительный мост преобразует переменный ток в постоянный. После установки конденсаторов на осциллографе мы увидим постоянный ток (без пульсаций), т.е. прямую линию. Чем больше номинал конденсаторов, тем меньше пульсация. Конечно, при превышении определенного значения емкости конденсаторов нет смысла добавлять дополнительные конденсаторы. Предполагается, что для 50 Гц значение емкости должно быть не менее 2200 / мкФ на 1А.

    Приведенный блок питания имеет выход по току 5А. Отсюда следует, что общая минимальная емкость конденсаторов должна быть 5×2200 = 11000мкФ. Емкость одинакова для положительного и отрицательного напряжения. Вторая часть блока питания используется для питания предварительного усилителя. Это практически типичный блок питания со стабилизатором положительного и отрицательного напряжения 78xx и 79xx в зависимости от требуемого напряжения.

    В начале статьи было сказано — почти типичный блок питания. Посмотрим на схему. Трансформатор имеет две обмотки в основной части источника питания. А для питания предварительного усилителя всего одна обмотка. Как получить положительное и отрицательное напряжение с одной обмотки? Для этого необходимы два выпрямительных диода, как показано на принципиальной схеме. К сожалению, это решение имеет один недостаток. Конденсатор для фильтрации напряжения должен иметь удвоенную емкость.

    Зачем? Потому что 2200 мкФ / 1А относится только к 50 Гц. Если мы посмотрим на осциллограмму, мы видим, что частота составит всего 25 Гц, потому что использование одного диода вместо выпрямительного моста образует полуволновой выпрямитель. И в этом случае мы не могли использовать мостовой выпрямитель, потому что от трансформатора Tr есть только одна обмотка, и мы могли бы получить либо положительное, либо отрицательное напряжение на выбор. Печатная плата, а также расположение компонентов приведена на рисунке.

    Источник