Транзисторный усилитель мощности низкой частоты LJM MX50 SE (мощность до 100 Вт)
Обзор на радиоконструктор MX50 SE. Лучший из несложных самодельных УНЧ средней мощности? Вам интересно? Тогда читать обзор! Мультиобзор: усилитель, корпус, предусилитель, конденсаторы и прочее. Предисловие. Почему собрал этот УНЧ?
Была у меня идея по-быстрому собрать несложный компактный УНЧ не очень большой мощности. Первоначально планировал собрать УНЧ на LM1875 — mysku.ru/blog/aliexpress/51683.html. Приобрел китайский кит как базовый тестовый макет, корпус и трансформатор. После сборки конструктора выяснилось, что УНЧ на этой микросхеме на предельных напряжениях питания не может нормально работать на нагрузку 4 Ома — микросхема быстро нагревается, не успевает отдать тепло на радиатор.
Печатная плата
Теперь расскажу о печатной плате. Развести ее не составит особого труда, поскольку схема почти полностью симметрична по каждому каналу. Нужно стараться максимально отдалить входные и выходные цепи друг от друга — это предотвратит самовозбуждение, множество помех, убережёт от лишних проблем.
Стеклотекстолит можно брать толщиной от 1 до 2х миллиметров, в принципе особой прочности плате и не нужно
После травления дорожки нужно хорошо залудить припоем с канифолью (или флюсом), не игнорируйте этот шаг — это очень важно!. Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша
Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:
Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша. Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:
Рис. 10. Печатная плата усилителя и расположение компонентов на ней (клик — открыть в полный размер).
Конденсаторы С21, С3, С20, С4 — на плате нарисованной вручную отсутствуют, они нужны для фильтрации напряжения по питанию, я их установил в самом блоке питания.
Спасибо Александру за разводку печатной платы в программе Sprint Layout!
Рис. 11. Печатная плата для УМЗЧ на микросхеме TDA7250 от Александра.
В одной из моих статей я рассказал как изготовить эту печатную плату методом ЛУТ.
- Скачать печатную плату в формате *.lay от Александра — (84 КБ).
- Печатная плата в формате *.lay от Виталия Новака — (35 КБ);
- Печатная плата в формате *.lay6 от Fivist — (50Кб);
- Печатная плата в формате *.lay6 от Patunum — (160 КБ).
Насчет форматов файлов:
- *.lay — файлы для программы Sprint Layout версий 5.0 (2006г.) и 6.0 (2013г.);
- *.lay6 — файлы для Sprint Layout, которые открываются только в программе начиная с 6-й версии.
Насчет соединительных проводов по питанию и на выходе схемы УМЗЧ — они должны быть как можно короче и с поперечным сечением не менее 1,5мм. В данном случае, чем меньше длина и больше толщина проводников, тем меньше потерь тока и наводок в схеме усиления мощности.
В результате получились 4 канала усиления на двух маленьких платках:
Рис. 12. Фото готовых плат УМЗЧ для для четырех каналов усиления мощности.
↑ Усилитель для наушников на микросхеме BA5415A
Микросхема BA5415A попала в список рекомендуемых для использования в усилителе для наушников волей случая. Наш местный поэт и бард Сергей Алексеевич Круговых, окрыленный очередной поездкой в Друкшяй, занимался увековечиванием своих произведений на персональном компьютере, пожаловался мне на отсутствие гнезда для наушников в его компьютерных активных акустических системах.
Кто не в курсе, Друкшяй — живописное место в Белоруссии, куда каждый год, начиная с августа 1967, собираются команды из Таллинна, Риги, Шауляя, Минска, Москвы, Великого Новгорода и других городов. Эти веселые и доброжелательные люди приезжают встретиться и отдохнуть. Традиционным является песенный конкурс «Друкшяйские Зори».
Чтобы не вспугнуть озарение поэта, я немедленно приступил к улучшению его рабочего места: приобрел телефонное гнездо, нашел с десяток резисторов (для подбора в качестве токоограничивающих на выходе усилителя) и подарил ему свои вторые наушники ТДС-5. Результаты модернизации превзошли все ожидания — звук в наушниках оказался на редкость замечательным, поэтому я зарисовал схему в свой блокнот (рис. 4).
Рис. 4. Принципиальная схема стереофонического усилителя для наушников на микросхеме BA5415A
Характеристики усилителя на микросхеме ВА5415А фирмы Rohm:
Выходная мощность: 3 Вт (4 Ом) Чувствительность: 100…150 мВ Входное сопротивление: 47 кОм Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц Сопротивление нагрузки: 3…250 Ом Коэффициент нелинейных искажений: 0,06% Соотношение сигнал/шум: 86 дБ (А) Ток покоя: 30 мА
На входе установлен регулятор громкости — сдвоенный переменный резистор сопротивлением 47 кОм. Коэффициент усиления микросхемы с отрицательной обратной связью может быть выставлен в диапазоне 33…45 дБ изменением резистора R2 (R3) в цепи обратной связи:
Ku=20lg[1+44/(R2(R3))], где R2 (R3) — сопротивление внешнего резистора, кОм.
Позднее, в Интернете я нашел информацию, что микросхема BA5415A (High — output dual power amplifier) применяется в усилителе для наушников ERGO AMP 1 швейцарской компании Precide с внешним источником питания 15…18 В/0,5 А, регулятором громкости 22 кОм, рис. 5. Внешний адаптер содержит силовой трансформатор, а диодный мост и стабилизированный источник питания (микросхема 7812, конденсаторы 5×1000 мкФх25 В = 5000 мкФ) размещены на печатной плате усилителя. Размеры корпуса 20×7х18 см, вес 1,1 кг.
Рис. 5. Внешний вид усилителя для наушников ERGO AMP 1 со снятой крышкой
Усилитель не содержит дефицитных комплектующих, их можно приобрести в магазинах радиотоваров.
Элементная база усилителя для наушников на BA5415A
DA1 — Микросхема BA5415A — 1 шт., R1, R2 — Рез.-0,25-33 кОм — 2 шт., R3…R6 — Рез.-0,25-1,0 кОм — 4 шт., R7, R8 — Рез.-0,5-1,5 Ом — 2 шт., C1, C2 — Конд.10/25V 0511 +105°C — 2 шт., C3…C6 — Конд.100/25V 0812 +105°C — 4 шт., C7, C8 — Конденсатор металлоплёночный К73-17 имп, 0,1 мкФ, 63 В, 10%, POLYESTER BOXED, B32529C0104K000 — 2 шт., C9, C11, C12 — Конд.1000/25V 1021+105°C — 3 шт., C10 — Конд.220/25V 0812 105°C — 1 шт., Вилка 3к. на плату PLS-3 2,54 — 1 шт., Джампер JP-2 для штыревых линеек и соединителей, шаг 2,54 мм — 1 шт., Печатная плата 75×50 мм — 1 шт.
Печатная плата для усилителя (рис. 6) спроектирована на основе Data Sheet микросхемы BA5415A.
Рис. 6. Размещение элементов на печатной плате
Микросхема стереофонического усилителя BA5415A установлена на небольшой пластине — теплоотводе (рис. 7).
Рис. 7. Радиатор микросхемы BA5415A. Материал: дюралюминий толщиной 3…6 мм
Двухканальный усилитель на TDA7265 (20Вт+20Вт)
Усилитель, схема которого представлена в данной статье, построена на одной из популярных микросхем – TDA7265. Она представляет собой двухканальный усилитель НЧ, работающий в классе AB, который может применяться в музыкальной аппаратуре высокого качества, типа музыкальных центров и телевизоров. Также ее можно применить как в виде отдельного оконечного усилителя НЧ.
Микросхема выполнена в корпусе Multiwatt и имеет одиннадцать выводов.
Усилитель может работать как на 8Ом нагрузку, так и на 4Ома и если верить даташиту, то микросхема защищена от короткого замыкания (КЗ) на выходе. Если TDA7265 не оригинальная, то защита от КЗ может отсутствовать, и при нулевом сопротивлении на выходе обязательно выйдет из строя. Кроме защиты от «козы» имеется тепловая защита, которая срабатывает при внутренней температуре равной 145°С.
Основные характеристики микросхемы TDA7265
Напряжение питания (рекомендованное) ………. ±20В
Напряжение питания (max) ………. ±25В
Выходная мощность (8Ом, ±20В, THD = 10%) ………. 25Вт (на один канал)
Выходная мощность (4Ома, ±16В, THD = 10%) ………. 25Вт (на один канал)
Выходная мощность (8Ом, ±20В, THD = 1%) ………. 20Вт (на один канал)
Выходная мощность (4Ома, ±16В, THD = 1%) ………. 20Вт (на один канал)
Пиковый выходной ток ………. 4,5А
Температура срабатывания защиты ……… 145°С
Остальные интересующие вас характеристики можете найти в даташите.
Схема двухканального усилителя на TDA7265
Компоненты схемы
Все резисторы мощностью 0,25Вт, кроме R7 и R10 (0,5Вт).
Конденсаторы C1-C4 и C6 электролитические и должны быть рассчитаны на напряжение 35В, хотя можно и на напряжение 25В, но только если питание усилителя не будет превышать ±18В. Остальные конденсаторы керамические или пленочные, разницы в данном случае вы не услышите, так что ставьте то, что есть под рукой.
Транзистор VT1 можно заменить на BC547.
Радиатор необходимо установить через силиконовую или слюдяную прокладку и фторопластовую втулку, если корпус усилителя металлический.
Режимы MUTE и ST-BY
Для удобства чтения я на схему наложил подсказку по данным режимам. За эти режимы отвечает вывод 5.
Для дальнейшего понимания примем напряжение питания (Vs) = ±20В.
Если на выводе 5 присутствует напряжение в диапазоне +Vs …+Vs-2.5В (от +17,5В до +20В) то усилитель находится в спящем режиме (ST-BY) с минимальным потреблением тока (3мА).
Если на выводе 5 присутствует напряжение в диапазоне +Vs-6В …+Vs-2,5В (от +14В до +17,5В), то усилитель выйдет из спящего режима, но включится режим приглушения MUTE.
Если на выводе 5 присутствует напряжение менее +Vs-6В (менее +14В), то усилитель войдет в режим воспроизведения звукового сигнала.
Теперь простыми словами о режимах MUTE и ST-BY
Для того чтобы усилитель начал работать необходимо с помощью переключателя SW1 замкнуть вывод резистора R1 на плюсовую шину. Далее, чтобы появился сигнал на выходе усилителя (т.е. отключить режим MUTE), необходимо замкнуть контакты выключателя SW2. Для тех, кто в танке, положения SW1 и SW2, установленные как на схеме обеспечат звучание в колонках.
Печатная плата двухканального усилителя на TDA7265
Даташит на TDA7265
Принцип работы УМЗЧ на TDA7496SA
Напряжение звуковой частоты поступает на входы микросхемы DA2 через защитные резисторы R7, R8, R12, R13. Последовательно включенные маломощные стабилитроны VD13, VD14 и VD15, VD16 защищают входы микросхемы от перегрузки. Наличие защитных цепей на входах микросхем УНЧ обязательно при отсутствии на входах УМЗЧ относительно высокоомных резисторов и регулятора громкости. Конденсаторы С15, С16 предотвращают поступление на вход УМЗЧ радиочастот. В этом усилителе установлены два входных гнезда XS1, XS2 разных типов, необходимые для подключения различных источников сигнала. Оба двухканальных входа включены параллельно, что позволяет использовать устройство как пассивный переходник-удлинитель.
Электронный регулятор громкости выполнен на переменном резисторе R10. С подвижного контакта этого резистора управляющее напряжения через резистор R14 поступает на вывод 3 DA1. Конденсатор С20 устраняет «шорохи» переменного резистора. Для питания узла регулятора громкости достаточно напряжения +5 В, но в этой конструкции используется напряжение +6,8 В, выбранное с целью возможной дальнейшей модернизации конструкции, например, оснащение усилителя мощности предварительным УНЧ.
Динамические головки подключены к выходам DA2 через разделительные конденсаторы С27-С30, замкнутые контакты выключателя SA2 и дроссели L1, L2. Демпфирующие цепочки R15С25 и R16C26 устраняют возможное самовозбуждение DA2 на ультразвуковых частотах. Дроссели L1, L2 уменьшают влияние на работу DA2 мобильных телефонных аппаратов и радиомодемов. К выходу УМЗЧ (гнездо XS3) могут быть подключены головные телефоны. Резисторы R19, R20 ограничивают поступающую на наушники мощность. Резисторы R17, R18 предназначены для устранения щелчка в момент подключения к работающему усилителю динамических телефонов или наушников.
Наушники не отключаются при подключенных динамических головках, что удобнее, в сравнение с тем, когда динамики и наушники могут работать только попеременно. Конденсатор С22 установлен ёмкостью в десять раз меньшей, чем рекомендовано типовой схемой включения микросхемы TDA7496SA, это необходимо для ускорения установления половинного напряжения на обоих выходах DA2. Модуль УМЗЧ питается нестабилизированным напряжением около 20В постоянного тока. При таком напряжении питания размах амплитуды сигнала на подключенных к выходу УМЗЧ динамических головках будет около 17 В.
Выходная мощность музыкального сигнала на подключенных нагрузках сопротивлением 8 Ом составит честные (не «китайские») 2×2 Вт. Это для небольшой комнаты будет гораздо громче и качественнее, чем «китайско-калининградские» 2×10 Вт (звуковой мощности) у LED телевизоров с экраном 32-42 дюйма.
Центр усилителя — питание
Самое основное в усилителях звукового сигнала — это блок питания. Для устройств усилителей звука используются только специализированные устройства питания.
Главными требованиями к ним будут отсутствие колебаний, пульсаций и электромагнитного излучения. В связи с этим класс блоков питания для звукоусилителей должен быть очень высок, даже в случае с самыми слабыми моделями.
Читайте здесь — Как сделать генератор дыма — чертежи, схемы, инструкции и фото устройств для создания дыма (75 фото и видео)
При создании не только усилителей звука, но и любой другой техники в аудио формате не используются импульсные блоки.
Здесь проще отдавать предпочтение трансформаторным моделям, которые по классу соответствуют требованиям. Импульсные создают высокие электромагнитные частоты, от которых исходит то самое вредоносное излучение.
Трансформаторные варианты отличаются тем, что их система содержит емкостные конденсаторы. Благодаря данным устройствам все пульсации сети уравниваются и не чувствуются прибором.
Обратить внимание кроме этого следует и на особенности хлопковых выключателей, которые так же часто применяются
Основные параметры микросхем для ИУ звуковых частот
| Тип | Тип усилителя | PвыхSE, Вт | PвыхBTL, Вт | Uпит,В | Iпотр,мА | КПД,% | КНИ,% | Ку,дБ | Uш,мкВ | SVRR,дБ | Rвх,кОм | Тип корпуса | Произв. |
| STA500 | PS | 2×30 | 60 | 30 | Ic 3,5А | PowerS036 | STM | ||||||
| STA505 | PS | 2×50 | 80 | 40 | Ic 3,5А | PowerS036 | STM | ||||||
| STA506 | PS | 2×60 | 80 | S | 4 | PowerS036 | STM | ||||||
| STA506A | PS | 2×60 | 80 | 45 | 4 | PowerS036 | STM | ||||||
| STA508 | PS | 2×80 | 160 | 40 | 4.5 | PowerS036 | STM | ||||||
| STA515 | PS | 4×20 | 60 | 40 | 3 | PSS036 slug up | STM | ||||||
| STA516B | PS | 2×160 | 320 | 60 | 6 | PSS036 slug up | STM | ||||||
| STA517B | PS | 1×175 | 350 | 60 | 6 | PSS036 slug up | STM | ||||||
| STA518 | PS | 4×24 | 80 | 40 | 3.5 | PSS036 slug up | STM | ||||||
| TDA7480 | PA | 1×10 | ±10…16 | 25 | 85 | 0.1 | 30 | 12 | 60 | 30 | DIP20 | STM | |
| TDA7481 | PA | 1×18 | ±10…25 | 55 | 85 | 0.1 | 30 | 12 | 60 | 30 | Multiwatt15 | STM | |
| TDA7482 | PA | 1×25 | ±10…25 | 40 | 87 | 0.1 | 30 | 12 | 60 | 30 | Multiwatt15 | STM | |
| TDA7490 | PA | 2×25 | 50 | ±10…25 | 70 | 89 | 0.1 | 30 | 12 | 60 | 30 | Rexiwatt25 | STM |
| TDA7491 | PA | 2×20 | 5…18 | 26 | 90 | 0.1 | 20,26,32 | 25 | 50 | 60 | PowerSSO-36 | STM | |
| TDA7491LPS | PA | 2×5 | 5…14 | 26 | 90 | 0.1 | 20,26,32 | 25 | 50 | 60 | PowerSSO-36 | STM | |
| TDA7491MVS | PA | 1×25 | 5…18 | 26 | 90 | 0.1 | 20,26,32 | 25 | 50 | 60 | PowerSSO-36 | STM | |
| TDA7491P | PA | 2×10 | 5…18 | 26 | 90 | 0.1 | 20,26,32 | 25 | 50 | 60 | PowerSSO-36 | STM | |
| TDA8920 | PA | 2×80 | 140 | ±15…30 | 75 | 90 | 0.02 | 30 | 230 | 55 | 68 | HS0P24 | NXP |
| TDA8920B | PA | 2×100 | 210 | ±12.5…30 | 50 | 0.02 | 30 | 210 | 50 | 68 | HS0P24 | NXP | |
| TDA8920C | PA | 2×110 | 210 | ±12.5…30 | 50 | 88 | 0.05 | 30 | 160 | 70 | 63 | HS0P24 | NXP |
| TDA8922 | PA | 2×25 | 50 | ±12.5…30 | 55 | 90 | 0.02 | 30 | 230 | 50 | 68 | HS0P24 | NXP |
| TDA8922B | PA | 2×50 | 88 | ±12.5…30 | 50 | 0.02 | 30 | 50 | HS0P24 | NXP | |||
| TDA8924 | PA | 2×120 | 240 | ±12.5…30 | 100 | 83 | 0.05 | 28 | 230 | 50 | 68 | HS0P24 | NXP |
| TDA8925 | PS | 2×15…25 | ±7.5…30 | 25 | 94 | 0.05 | DBS17P | NXP | |||||
| TDA8926 | PS | 2×50 | 100 | ±15…30 | 35 | 94 | 0.01 | 30 | DBS17P | NXP | |||
| TDA8927 | PS | 2×80 | 150 | ±15…30 | 35 | 94 | 0.01 | 30 | HS0P24 | NXP | |||
| TDA8928J | PS | 2×10 | 20 | ±7.5…30 | 25 | 90 | 0.05 | DBS17P | NXP | ||||
| TDA8931 | PC | 1×20 | ±6…17.5 | 20 | 91 | 0.02 | 20 | 128 | 48 | SO20 | NXP | ||
| TDA8932 | PA | 2×15 | 30 | ±5…18 | 40 | 93 | 0.015 | 30 | 100 | 50 | 100 | SO32 | NXP |
| TDA8933 | PA | 2×10 | 20 | ±5…18 | 40 | 90 | 0.01 | 30 | 100 | 50 | 100 | SO32 | NXP |
| TFA9810 | BA | 2×12 | 8…20 | 35 | 89 | 0,04 | 19,7 | 150 | 45 | SO32 | NXP |
Источниками информации для таблицы послужили официальные листы данных производителей (data sheets) на каждый тип микросхемы. Значения ряда параметров в них нередко измерены при различных внешних факторах (сопротивления нагрузки, уровень искажений, частота и т.п.), поэтому для более корректного сравнения микросхем между собой следует использовать их листы данных.
↑ Усилитель для наушников на микросхеме BA5417
Также как и предыдущая, микросхема BA5417 предназначена для построения усилителей для радиоприемников и кассетных плееров с напряжением питания от 6 до 15 В. Схема усилителя для наушников изображена на рис. 8.
Рис. 8. Усилитель для наушников на микросхеме BA5417
В микросхеме BA5417 мое внимание привлекло наличие отдельных общих сигнальных «земель» в каждом из каналов (выводы 14 и 15 микросхемы), а также силового общего провода (вывод 7 микросхемы), что позволяет надеяться на лучшие характеристики усилителя. Коэффициент передачи схемы с обратной связью (43…47 дБ) определяется отношением резисторов внутри микросхемы и внешних резисторов:
Коэффициент передачи схемы с обратной связью (43…47 дБ) определяется отношением резисторов внутри микросхемы и внешних резисторов:
Ku=20lg[1+30000/(45+R1(R2))], где R1 (R2) — сопротивление резистора, Ом.
Конденсаторы С5 и С6 работают в цепях «вольтодобавки», имеются цепи Зобеля (R3, C9 и R4, C10) для предотвращения самовозбуждения при реактивном характере нагрузки.
Микросхема снабжена входом Stand by, при напряжении на нем выше 3,5 В включается рабочий режим, а при напряжении менее 1,2 В усилитель переходит в режим малого энергопотребления (20 мкА).
Характеристики усилителя на микросхеме ВА5417:
Выходная мощность: 3,5 Вт (4 Ом) Чувствительность: 20…50 мВ Входное сопротивление: 33 кОм Диапазон воспроизводимых частот: 20…20000 Гц Сопротивление нагрузки: 3…250 Ом Коэффициент нелинейных искажений (Rн=32 Ом, Рвых=0,25 Вт): 0,08% Соотношение сигнал/шум: 85 дБ (А) Ток покоя: 22 мА
Следует помнить, что величины емкостей оксидных конденсаторов в схеме влияют на время установления режимов работы усилителя по постоянному току после включения питания. При номиналах конденсаторов, указанных на схеме (рис.
Детали усилителя для наушников на BA5417
DA1 — Микросхема BA5417, корпус HSIP15 — 1 шт., R1, R2 — Рез.-0,25-160 Ом — 2 шт., R3, R4 — Рез.-0,5-2,2 Ом — 2 шт., R5, R6 — Рез.-0,25-1,0 кОм — 2 шт., R7, R8 — Рез.-0,5-1,5 Ом — 2 шт., C1, C2 — Конд.10/25V 0511 +105°C — 2 шт., C3, C4 — Конд.330/25V 0812 +105°C — 2 шт., C5, C6, C8 — Конд.100/25V 0812 105°C — 3 шт., C7, C11, C12 — Конд.1000/25V 1321 (1021) +105°C — 3 шт., C9, C10 — Конд.0,15/63V К73-17 — 2 шт., Вилка 3к. на плату PLS-3 2,54 — 1 шт., Джампер JP-2 для штыревых линеек и соединителей, шаг 2,54 мм — 1 шт., Печатная плата 70×50 мм — 1 шт.
На рис. 9 представлено размещение деталей на печатной плате усилителя на микросхеме BA5417.
Рис. 9. Расположение элементов на печатной плате усилителя
Попробуйте изготовить два блока питания, чтобы на практике оценить его влияние на звучание усилителя.
