Усилитель мощности
На фото ниже показана полностью собранная печатная плата УМЗЧ. С помощью TIP35 и TIP36 транзисторов выходного каскада обеспечивается надежность при работе в самых тяжелых сценических условиях. Другие особенности схемы включают в себя защиту от короткого замыкания — компоненты смещения диодов D2 и D3.
Защита от короткого замыкания ограничивает выходной ток до относительно безопасного уровня. Защита будет ограничивать пиковый выходной ток до примерно 8 ампер. Ток смещения является регулируемым, и должен быть установлен на уровне около 25 мА в покое. Транзисторы TIP3055/2966 или MJE3055/2955 также могут быть использованы для УМЗЧ. Схема позволяет подключать до двух 8-Омных акустических колонок (по 4 Ом). Не используйте АС менее 4 Ом на этот усилитель — он не рассчитан на столь малое сопротивление!
Принципиальная схема
Приведенная схема усилителя может развивать мощность до 200 Ватт и даже более при питании +/-48В, она построена всего на пяти транзисторах в обвязке с небольшим числом других деталей. Если посмотреть на схемы транзисторных УНЧ на сайте «RadioStorage.net» то эту схему можно смело назвать очень сбалансированной в соотношении: выходная мощность/количество деталей/простота/качество.
Рис. 1. Принципиальная схема транзисторного усилителя мощности на TIP142, TIP147.
Если попробовать соединить два таких усилителя в мостовом режиме то можно ожидать выходной мощности на нагрузку порядка 400-500 Ватт. Данный усилитель можно использовать в комплексе со стационарной и самодельной звуковоспроизводящей аппаратурой, на дискотеках, в автомобиле как УМЗЧ для самбвуфера и т.п.
В случае питания схемы усилителя от сети переменного напряжения 220В необходимо собрать несложный выпрямитель, схема которого представлена ниже.
Рис. 2. Принципиальная схема простого двуполярного выпрямителя для УМЗЧ (+/-48В).
Усилитель мощности звука на 1000 ватт
Представляем полностью цифровой усилитель НЧ класса D на мощность обеих каналов 1000 Вт. Корпус был взят от предыдущих проектов не слишком устраивавших по работе усилителей. Инвертор также используемая из предыдущих проектов, только эта версия была улучшена. Управление на SG3525 скопировано и чуть модифицировано с автомобильного усилителя Grundig PA240 + управляющий трансформатор и транзисторы. Блок питания 2×75 В, постоянная мощность выхода 1100 Вт и сердечник ETD49 прекрасно делают свое дело. Все работает с частотой 60 кГц. Полумостовая топология.
Схема УНЧ на 1 кВт класс D
Модули УМЗЧ класса D сделаны в соответствии с имеющимся проектом IRAUDAMP 9 (скачать полную документацию), плюс внесены минимальные изменения. Три пары транзисторов IRFP4332 на канал работают с тактовой частотой 300 кГц. DT 105 нс. Основа усилителя — IRS2092 + TC4420. Дроссель БП в феррите, индуктивность 22uH / 30A.
Модули будут выдавать 2500 Вт / 2 Ом при 10% и напряжении питания +/- 95 В постоянного тока, при тестах удалось выжать 1800 Вт, измеренные на динамиках.
Использовались популярные и эффективные средства защиты из серии биполярных усилителей. Те же схемы в модулях класса D имеют защиту от короткого замыкания и постоянного тока, также сделано дополнительное отключение этих защит на реле. За стандартной защитой находится ограничитель стартового тока, плавный запуск.
Самое приятное то, что весь усилитель имеет целых 14 предохранителей, чтобы избежать возгорания печатной платы в случае форс-мажора. Охлаждение, инвертор и модули имеют принудительное охлаждение, включающееся после достижения температуры 50C, но модули УМ при работе не нагреваются, а инвертор достигает максимальной температуры всего 40С.
Если подвести итоги общего времени на проект — это, вероятно, будет целая рабочая неделя. Спасло то, что не было серьезных проблем с запуском. После тщательной проверки и старта усилитель заработал сразу. Устройство при скачках с сетевым напряжением питания, то есть выше 250 В или ниже 200 В переменного тока, отключается. Если в громкоговорителе имеется короткое замыкание или перегрузка, усилитель также отключится, после его необходимо перезапустить с помощью переключателя.
Технические параметры УМЗЧ D класса
- Непрерывное энергопотребление 1240 Вт при 228 В переменного тока.
- Общая эффективность 84% (преобразователь имеет 89%).
- Заявленная выходная мощность 2×500 Вт / 4 Ом RMS.
- Мощность подается на оба канала 1050 Вт.
- Минимальная нагрузка 2х2 Ом.
Все тестировалось с использованием среднеквадратичных измерителей и осциллографа, резистор 4 Ом 150 Вт. Напряжение 2×75 в режиме ожидания. Под нагрузкой оно падает до 65 В постоянного тока.
Что касается охлаждения, то воздух поступает через соответствующие. Вентиляторы никогда не включались и не включатся. Они только на тот случай, если УНЧ работает, например, в жаркую погоду на солнце. Раньше были модули класса AB, и здесь нужен был вентилятор. Самым нагревающимся элементом является выходной дроссель, он достигает постоянной температуры около 100С независимо от того, работает ли усилитель на полную мощность или стоит без сигнала.
Звучание усилителя и итоги работы
Конечно у большинства аудиофилов свои мнения и вкусы. Скажем лишь одну вещь от себя: по сравнению с классами AB и H, класс D имеет более линейный и детальный звук. Бас быстрый и динамичный, центр ровный, но ВЧ выше 10 кГц кажется затухающими. Мощность есть, контроль очень хороший.
Этому проекту, вероятно, 5 лет, и он все еще работает нормально. Было продано около десятка таких самодельных УМЗЧ, и они тоже работают. Регулярно этот импульсный усилитель с оконечником ADS LX 2000 берут для специальных мероприятий и концертов. Усилитель весит чуть более 5 кг. Для сравнения, тот же ADS LX 2000 весит около 30 кг, так что преимущества D класса налицо.
Транзисторные УНЧ
Транзисторные усилители мощности низкой частоты (УМЗЧ) для звуковой и аудио-аппаратуры. В разделе собраны принципиальные схемы самодельных усилителей мощности НЧ на биполярных и полевых транзисторах.
Здесь вы найдете схемы транзисторных усилителей разной сложности и с разным классом мощности:
- низкой мощности — до 1,5 Ватт;
- средней мощности — от 1,5 Ватт до 20 Ватт;
- большой мощности — 25 Ватт, 50 Ватт, 100 Ватт, 200 Ватт, 300 Ватт и более.
Для самодельного аудио-комплекса или при ремонте музыкального центра можно изготовить многоканальный усилитель мощности в конфигурациях:
- система 2.1 (сабвуфер + 2 сателлита);
- система 5.1 (сабвуфер + 5 сателлитов);
- стерео — два канала усиления;
- квадро — четыре канала усиления.
На транзисторах можно без лишних сложностей собрать небольшой самодельный усилитель для наушников. Присутствуют очень простые и доступные по себестоимости конструкции усилителей, которые прекрасно подойдут для изготовления начинающими радиолюбителями.
Усилитель построен по простой схеме на трех транзисторах. На выходе, на нагрузке сопротивлением 4 От выдает мощность 2W при питании от источника напряжением 12V. Входное сопротивление усилителя мало, и составляет 470 Ом. Столь малое входное сопротивление позволяет ему хорошо согласовываться .
Схема самодельного гибридного усилителя звука на лампах и микросхемах с выходной мощностью 30 Ватт. Усилитель построен на лампе ECC88 (отечественный аналог — 6Н23П) и мощной микросхеме LM3875.
Принципиальная схема гитарного усилителя мощности низкой частоты с предусилителем и темброблоком. УМЗЧ собран на транзисторах TIP142 и TIP147, выходная мощность — 40Вт на 8 Ом, 60 Вт на 4 Ома.
Несколько принципиальных схем высококачественных УМЗЧ на полевых транзисторах, привлекающие своей простотой и техническими характеристиками. Применение полевых транзисторов в усилителе мощности позволяет значительно повысить качество звучания при общем упрощении схемы.
Схема электрическая принципиальная усилителя приведена на рисунке (в скобках приведены замененные элементы). Данная конструкция является модернизациейразработки . Принципиальная схема УМЗЧ на MOSFET транзисторах (200Вт). Все основные части усилителя — трансформатор, радиаторы .
При разработке усилителей ЗЧ с максимальной выходной мощностью более 100 Вт первостепенноезначение приобретает необходимость получения возможно большего КПД усилителя при достаточно малых нелинейных искажениях. Вопрос о допустимом проценте нелинейных искажений усилителя ЗЧ не раз обсуждался на .
Свое знакомство с мощными усилителями я начал в 1958 году, когда учился в энергетическомтехникуме, и мне поручили обслуживать радиоузел. Он состоял из трех частей: малогабаритной радиотрансляционной установки “ТУ-100″, магнитофона “Днепр 9” и ЛАТРа на .
Уже давно разработчики УМЗЧ задают себе вопрос: до какого уровня необходимо снижать нелинейность усилителя? . Если проанализировать рекламные журналы по аудиотехнике, то гармонические искажения даже “топовых” моделей УМЗЧ в основном лежат в диапазоне 0,003. 0,05% .
Всем доброго времени суток! Вот с чем я осмелюсь с Вами поделиться. Тема для многих известна, и понятна. В чём она состоит. Дальше чисто моё ИМХО. Давно любителям звука внушают – если лампы, то в любом проявлении, а если транзисторы, то чтобы их было o-очень много! Иначе лапового звука не добьёшься. Например советские стандарты сначала классифицировали аудио-аппаратуру по кассам 4-й, 3-й, 2-й, 1-й!, и наконец.
Принципиальная схема простого трехтранзисторного усилителя мощности для применения в разнообразной малогабаритной аппаратуре. Зачастую, от «компьютерных колонок» требуется только воспроизведение каких-то звуковых сигналов, речевых сигналов, не требующих HI-FI или Hl-end качества .
Гибридные сборки
Существуют промежуточные варианты между микросхемными усилителями и усилителями собранными на транзисторах.
Дело в том, что ряд элементов схемы (к примеру конденсаторы) нельзя реализовать в микросхеме. И придумали объединять технологии в одном модуле.
STK-459 разобранный, без крышки
Самые распространенные в мире, — сборки серий STK хххх.
Усилитель на STK443, ссылка на него в Китае
Использовались подобные сборки в основном в топовых музыкальных центрах. Считается, что «звучат» подобные транзисторные сборки лучше микросхемных усилителей. И что они ближе по своему звучанию к транзисторным усилителям. Но явного и всем очевидного скачка качества не наблюдается. Популярность подобных сборок в последнее время стала меньше. Лет десять назад они были распространены гораздо больше. Но усилители на подобных сборках вполне живы до сих пор.
НЧ-усилитель на транзисторах: искажения в основных классах работы
В рабочей области транзисторный усилитель класса «А» обладает малым уровнем нелинейных искажений. Но если сигнал имеет импульсные выбросы по напряжению, приводящие к насыщению транзисторов, то вокруг каждой «штатной» гармоники выходного сигнала появляются высшие гармоники (вплоть до 11-й). Это вызывает феномен так называемого транзисторного, или металлического, звука.
Если НЧ-усилители мощности на транзисторах имеют нестабилизированное питание, то их выходные сигналы модулируются по амплитуде вблизи частоты сети. Это ведет к жёсткости звука на левом краю частотной характеристики. Различные же способы стабилизации напряжения делают конструкцию усилителя более сложной.
Типовой КПД однотактного усилителя класса А не превышает 20 % из-за постоянно открытого транзистора и непрерывного протекания постоянной составляющей тока. Можно выполнить усилитель класса А двухтактным, КПД несколько повысится, но полуволны сигнала станут более несимметричными. Перевод же каскада из класса работы «А» в класс работы «АВ» повышает вчетверо нелинейные искажения, хотя КПД его схемы при этом повышается.
В усилителях же классов «АВ» и «В» искажения нарастают по мере снижения уровня сигнала. Невольно хочется врубить такой усилитель погромче для полноты ощущений мощи и динамики музыки, но зачастую это мало помогает.
Схема простого 100 Вт HI-FI УМЗЧ
Схема очень проста и состоит из пары входных транзисторов MPSA56 (BC556), драйверов на BD139 и BD140 и дополнительных выходных транзисторов 2SK1058 и 2SJ162. Это дорогие компоненты, но замена на более дешевые не рекомендуется.
В покое тока цепи составляет около 210 мА. Это связано с тем, что УНЧ до уровня примерно 8 Вт в классе А, а по мере роста в класса В переходит работа. В результате обеспечивается прослушивание с очень низким уровнем искажений. Выпрямительный мост состоит из диодов по 3 А. Схема построена на фильтрующих конденсаторах 2 x 4700 мкФ / 63 В. Это для одного канала. Для двух каналов используем два отдельных источника тока с двумя трансформаторами. Если же берем один трансформатор, то он должен иметь около 5 А тока.
Простая конструкция печатной платы предназначена для подключения к четырем монтажным отверстиям и крепления непосредственно на радиатор. МОП-транзисторы также облегчат работу сборки на печатной плате, они будут прочно собраны на металле и иметь оптимальную конструкцию для теплообмена усилителя, что является большим преимуществом.
- Сигнальный вход и шасси J1, J2.
- Колонки подключены между J3 и J7.
- Трансформатор 35 В в соединении J6, J4, J5.
Усилитель также имеет модульную структуру, допустимо его собрать мостом, соединяющим две нагрузки 8 Ом, тогда усилитель мощности выдаст 250 Вт моно. Для этого входной сигнал первого усилителя соединен с J1 и J2, вторым усилителем J1 и J2 посредством короткого замыкания, а первый, второй наконечник J8, J3 усилителя подключен к выходу динамика. В этом случае необходимо подключить два выходных разъема динамика усилителя: J3 и J7. В этом случае лучше выбрать выходной предохранитель на 8 А.
Двухтактный звуковой усилитель
Двухтактный НЧ-усилитель на двух транзисторах расщепляет входной частоты на две противофазные полуволны, каждая из которых усиливается своим собственным транзисторным каскадом. После выполнения такого усиления полуволны объединяются в целостный гармонический сигнал, который и передается на акустическую систему. Подобное преобразование НЧ-сигнала (расщепление и повторное слияние), естественно, вызывает в нем необратимые искажения, обусловленные различием частотных и динамических свойств двух транзисторов схемы. Эти искажения снижают качество звука на выходе усилителя.
Двухтактные усилители, работающие в классе «А», недостаточно хорошо воспроизводят сложные звуковые сигналы, так как в их плечах непрерывно протекает постоянный ток повышенной величины. Это приводит к несимметрии полуволн сигнала, фазовым искажениям и в конечном итоге к потере разборчивости звука. Нагреваясь, два мощных транзистора увеличивают вдвое искажения сигнала в области низких и инфранизких частот. Но все же основным достоинством двухтактной схемы является ее приемлемый КПД и повышенная выходная мощность.
Двухтактная схема усилителя мощности на транзисторах показана на рисунке.
Это усилитель для работы в классе «А», но может быть использован и класс «АВ», и даже «В».
В завершение
На сайте автора сказано что схема может развивать мощность 280 Ватт, так ли это — нужно экспериментировать. Тем не менее, подобную схему уже много раз собирали в интернете и отзывы очень положительные, схема выдает сочные басы и запас по мощности получается очень большой.
Литература и ресурсы:
- Чем MacBook лучше ультрабука на Windows
- Универсальные ключи для домофонов – современные уникальные отмычки
- Прошивка антирадаров, радар-детекторов, как перепрошить, прошить?
- По самой низкой цене. Радио гарнитуры на голову с одной, двумя гарнитурами, радио петлички Shure
- СУПЕРЗАПРАВКА — Часть 3: обзор лучших принтеров и МФУ 2017 года — Обзоры принтеров и МФУ. Помощь в выборе. — Статьи
- Обзор бюджетного смартфона Meizu M3s
- Роль металлического швеллера в народном хозяйстве
- Двуокись углерода — газообразная и жидкая
- Дополнительные функции холодильников
- Что такое матрица фотоаппарата
← Чем MacBook лучше ультрабука на WindowsПравила поведения учеников в школе →
Три схемы УНЧ для новичков
После освоения азов электроники, начинающий радиолюбитель готов паять свои первые электронные конструкции. Усилители мощности звуковой частоты, как правило самые повторяемые конструкции. Схем достаточно много, каждая отличается своими параметрами и конструкцией. В этой статье будут рассмотрены несколько простейших и полностью рабочих схем усилителей, которые успешно могут быть повторены любым радиолюбителем. В статье не использованы сложные термины и расчеты, все максимально упрощено, чтобы не возникло дополнительных вопросов.
Начнем с более мощной схемы. Итак, первая схема выполнена на известной микросхеме TDA2003. Это монофонический усилитель с выходной мощностью до 7 Ватт на нагрузку 4 Ом. Хочу сказать, что стандартная схема включения этой микросхемы содержит малое количество компонентов, но пару лет назад мною была придумана иная схема на этой микросхеме. В этой схеме количество комплектующих компонентов сведено к минимуму, но усилитель не потерял свои звуковые параметры. После разработки данной схемы, все свои усилители для маломощных колонок стал делать именно на этой схеме.
Схема представленного усилителя имеет широкий диапазон воспроизводимых частот, диапазон питающих напряжений от 4,5 до 18 вольт (типовое 12-14 вольт). Микросхему устанавливают на небольшой теплоотвод, поскольку максимальная мощность достигает до 10 Ватт.
Микросхема способна работать на нагрузку 2 Ом, это значит, что к выходу усилителя можно подключать 2 головки с сопротивлением 4 Ом. Входной конденсатор можно заменить на любой другой, с емкостью от 0,01 до 4,7 мкФ (желательно от 0,1 до 0,47 мкФ), можно использовать как пленочные, так и керамические конденсаторы. Все остальные компоненты желательно не заменять.
Регулятор громкости от 10 до 47 кОм. Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т.п. Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.
Вторая схема собрана на маломощных транзисторах, и больше подойдет в качестве усилителя для наушников.
Это наверное самая качественная схема такого рода, звук чистый, чувствуются весь частотный спектр. С хорошими наушниками, такое ощущение, что у вас полноценный сабвуфер.
Усилитель собран всего на 3-х транзисторах обратной проводимости, как самый дешевый вариант, были использованы транзисторы серии КТ315, но их выбор достаточно широк.
Усилитель может работать на низкоомную нагрузку, вплоть до 4-х Ом, что дает возможность, использовать схему для усиления сигнала плеера, радиоприемника и т.п. В качестве источника питания использована батарейка типа крона с напряжением 9 вольт. В окончательном каскаде тоже применены транзисторы КТ315. Для повышения выходной мощности можно применить транзисторы КТ815, но тогда придется увеличить напряжение питания до 12 вольт. В этом случае мощность усилителя будет достигать до 1 Ватт. Выходной конденсатор может иметь емкость от 220 до 2200 мкФ. Транзисторы в этой схеме не нагреваются, следовательно, какое-либо охлаждение не нужно. При использовании более мощных выходных транзисторов, возможно, понадобятся небольшие теплоотводы для каждого транзистора.
И наконец — третья схема. Представлен не менее простой, но проверенный вариант строения усилителя. Усилитель способен работать от пониженного напряжения до 5 вольт, при таком случае выходная мощность УМ будет не более 0,5 Вт, а максимальная мощность при питании 12 вольт достигает до 2-х Ватт.
Выходной каскад усилителя построен на отечественной комплементарной паре. Регулируют усилитель подбором резистора R2. Для этого желательно использовать подстроечный регулятор на 1кОм. Медленно вращаем регулятор до тех пор, пока ток покоя выходного каскада не будет 2-5 мА.
Усилитель не обладает высокой входной чувствительностью, поэтому желательно перед входом применить предварительный усилитель.
Немало важную роль в схеме играет диод, он тут для стабилизации режима выходного каскада. Транзисторы выходного каскада можно заменить на любую комплементарную пару соответствующих параметров, например КТ816/817. Усилитель может питать маломощные автономные колонки с сопротивлением нагрузки 6-8 Ом.
