Устройство автомобильного усилителя

Часть 1. Преобразователь напряжения

Несмотря на всё многообразие автомобильных усилителей их схемотехника схожа. Давайте узнаем, как устроен рядовой усилитель для авто.

Начнём с блока питания или инвертора. Дело в том, что сам усилитель питается от бортового аккумулятора 12V. А усилительная часть требует двухполярного напряжения ±25 вольт, а иногда и больше.

На печатной плате усилителя обнаружить преобразователь не сложно, его выдаёт тороидальный трансформатор и куча электролитов.

Преобразователь на плате усилителя CALCELL.

А это уже усилитель Lanzar VIBE. Преобразователь занимает половину печатной платы.

В большинстве случаев преобразователь строится на базе микросхемы ШИ-контроллера TL494CN, которую легко обнаружить в блоках питания AT от ПК.

В мои руки попали несколько автоусилителей китайской сборки (CALCELL, Lanzar VIBE, Supra, Fusion). Во всех этих усилителях применялась схема преобразователя весьма похожая на ту, что опубликована в журнале «Радио» («Трёхканальный УМЗЧ для автомобиля», автор В. Горев, №8 от 2005 года, стр. 19-21). Вот данная схема.

Отличие данной схемы от тех, что применяются в промышленных образцах автоусилителей — это другая элементная база, а также применение одного вторичного выпрямителя (здесь их два). В серийных образцах также отсутствуют компенсационные дроссели (2L2 — 2L3, 2L4 — 2L5) и, соответственно, электролиты 2С9, 2С10, 2С13, 2С14. От всей этой цепи остаются только ёмкие электролитические конденсаторы на 3300 — 4700 мкФ (35 — 50V) на выходе преобразователя (2С11, 2С12). На входе преобразователя для фильтрации помех от бортовой сети устанавливается П-образный фильтр (LC-фильтр + ёмкостной фильтр). Он состоит из дросселя на ферритовом кольце (2L1) и двух электролитических конденсаторов (на схеме — 2С8, 2С21). Иногда, чтобы увеличить общую ёмкость конденсаторов, ставят несколько конденсаторов и соединяют их параллельно. Конденсаторы выбираются на рабочее напряжение 25V (реже 35V) и ёмкостью от 2200 мкФ.

Кроме этого в промышленных схемах цепи перевода из дежурного режима в рабочий выполнены на базе маломощных транзисторов. В приведённой же схеме для включения усилителя используется обычное электромагнитное реле на 12V.

В усилителях CALCELL, Lanzar VIBE, Supra в цепях обвязки микросхемы TL494CN установлена цепь из нескольких биполярных транзисторов. При подаче +12 на клемму REM (Remote — «управление») происходит запуск преобразователя — усилитель включается.

Схема инвертора — двухтактный преобразователь. В качестве ключевых транзисторов используются полевые N-канальные MOSFET транзисторы (например, IRFZ44N — аналог STP55NF06, STP75NF75) Также могут применяться и более мощные аналоги IRFZ46 — IRFZ48. Чтобы увеличить мощность преобразователя в каждом плече устанавливается по 2, а иногда и по 3 MOSFET-транзистора, а стоки их соединяются.

Благодаря этому через транзисторы можно прокачать значительный импульсный ток. Нагрузкой стоков полевых транзисторов являются 2 обмотки импульсного трансформатора. Он тороидальный, то есть в виде кольца с обмотками провода довольно большого сечения.

Так как с импульсного тороидального трансформатора напряжение снимается импульсное, то его нужно выпрямить. Для этих целей служат два сдвоенных диода. Один имеет общий катод (MURF1020CT, FMQ22S), а другой общий анод (MURF1020N, FMQ22R). Диоды эти непростые, а быстрые (Fast), рассчитанные на прямой ток от 10 ампер.

В результате на выходе получаем двухполярное напряжение ±25 — 27V, которое требуется для «раскачки» мощных выходных транзисторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ).

О важных мелочах. Чтобы отремонтировать автоусилитель в домашних условиях, необходим блок питания на 12V и ток несколько ампер. Я использую либо компьютерный блок питания или блок 12V(8А), который приобрёл для светодиодной ленты. О том, как подключить автомобильный усилитель дома читайте тут.

Продолжение следует.

Автоусилитель звука своими руками

Автоусилитель звука своими руками 760 Вт

Чтобы собрать автоусилитель звука своими руками, необходимо иметь желание и некоторое количество свободного времени, а также нужно всегда стремится к тому, чтобы получился качественный усилитель мощности, который возможно собрать своими руками. К тому же нужно обладать определенными знаниями и навыками, да и финансовые затраты тоже имеются.

Тем не менее конечный результат будет приятен, а усилитель порадует ваш слух чистым, прозрачным звучанием с достаточной выходной мощностью. В процессе конструирования автомобильного усилителя возможно будут возникать некоторые трудности с поиском необходимых электронных компонентов, в таких случаях можно будет воспользоваться их аналогами. Создание блочной конструкции усиления звука в аудиосистеме автотранспорта хотя процесс не быстрый но в итоге получается собрать пять компактных усилителя, мощность которых в сумме будет составлять 690 Вт. При желании есть возможность увеличить это значение до 760 Вт.

Необходимые требования к устройству

Вначале нужно определиться с техническими характеристиками, которые вы предполагаете получить в итоговом результате. Как правило это высокое качество звука, высокое значение мощности на выходе, технологически не сложная конструкция, при которой создается удобство в эксплуатации, невысокая себестоимость, возможность работы на двенадцать динамических излучателей и сабвуфер. Такие требования можно получить если изготовить автоусилитель своими руками в количестве пяти штук, в числе которых один должен работать на сабвуфер. Оптимальным решением этой задачи является изготовление отдельного усилителя мощности по принципиальной схеме Ланзара.

Для сборки такого аппарата потребуется четыре микросхемы, а именно две штуки TDA 7384 — 4x40W и две штуки TDA 2005 — 1x20W. Эти микросхемы предназначаются для питания фронтальной акустической системы. Такое схематическое решения является наиболее экономичным в плане денежных затрат.

Эффективный преобразователь напряжения

В автоусилителе звука наиболее важной и вместе с тем трудоемкой частью считается преобразователь напряжения. Поэтому именно с этого блока следует приступать к сборке всего комплекса усилителя звука. В качестве генератора импульсов преобразователя задействован известный двухтактный контроллер широтно-импульсной модуляции особой точности — TL494. В случае отсутствия в наличии такой микросхемы можно использовать ее аналог — 1114ЕУ3/4. В микросхеме отсутствует отдельный усилитель на выходе. В каждом плече каскада преобразователя установлены на тепло-отводных радиаторах по паре мощных полевых транзисторов IRF3205, которые закреплены через изолирующую прокладку с применением тепло-проводимой пасты. Радиаторы для этой цели можно использовать от компьютерных блоков питания.

В цепи выпрямителя применены диоды КД 213А с максимальным током 10 А, но в дополнительном охлаждении они не нуждаются. Кроме этого потребуются пара электромагнитных реле рассчитанных на рабочий ток 20 А, но для верности лучше поставить на 50-60 А. Преобразователь напряжения имеет функцию remote контроля, что несомненно является эффективным устройством, так как при управлении питанием и включении сабвуфера не требуется дополнительная установка мощных переключателей. При появлении положительного напряжения на ремоут контроль, моментально включается реле и питание поступает на преобразователь.

Собрать автоусилитель звука своими руками в принципе не очень трудно, но некоторые затруднения могут сложится при изготовлении трансформатора, то есть если в наличии нет ферритовых колец, тогда придется искать старые, подходящие источники питания. Отлично подходят для этих целей БП от компьютера. Там тоже придется немного поколдовать, так как две половинки ферритовых колец надежно склеены, то для их разъединения нужно немного подогреть стыки зажигалкой, а потом с осторожностью извлечь из каркаса и убрать штатные обмотки. Прежде чем приступать к намотке нужной нам обмотки, нужно удалить боковые стенки каркасов и затем соединить их друг с другом, что бы получился один длинный каркас, на который свободно уместятся все нужные витки обмоток.

Первичная обмотка наматывается из расчета десять витков со средней точкой (2 х 5 Вит.)пятью жилами эмаль-провода диаметром 0,8 мм. Проще делать так: намотал 5 витков по всей длине каркаса, сделал отвод, а обмотку изолировал лакотканью, затем поверх намотал еще пять витков. Далее нужно произвести фазировку, то есть соединить начало первой обмотки с концом второй. Место соединения концов это и есть тот отвод, на который будет подаваться положительное напряжение от общего питания. После того как сделали фазировку, можно приступать к намотке проверочной вторичной обмотки с любым количеством витков, с помощью которой определим правильность фазировки.

При включении преобразователя в сеть трансформатор не должен перегреваться на холостом ходу и не издавать посторонних звуков типа жужжания, транзисторы должны оставаться холодными. Далее подключаем в цепь вторичной обмотки лампу накаливания, при этом она должна засветится полным накалом, а транзистор не должен греться, только со временем он немного прогревается. Если после этого испытания никаких проблем нет, то убираем пробную обмотку и наматываем нормальную.

Сборка конструкции

Когда все модули и блоки изготовлены и протестированы, то можно своими руками начинать монтаж автоусилителя звука. Корпус устройства можно изготовить из ненужных DVD. На место дисплея в корпусе монтируется блок светодиодной индикации. Печатные платы размещаются на днище корпуса и крепятся с использованием изоляционных шайб.

Входные коннекторы подойдут от DVD, а клеммы выполнены из разъемов взятых с автомагнитолы. Охлаждение внутри корпуса выполняет кулер, поэтому радиаторы микросхем не имеют перегрева, а сабвуфер не требует охлаждения.

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Здравствуйте! Хочу представить вашему вниманию схему, фотографии и печатные платы автомобильного усилителя. Схемы эти легко встретить в интернете. Итак, начнем по порядку. Давно появилась идея собрать усилитель для автомобиля, требования к усилителю были такими:

1. Хорошее качество звучания во всем диапазоне мощности.

2. Низкий коэффициент гармоник.

3. Ну и мощность не уступающая среднему диапазону цен на заводские автоусилители.

Первое что я начал собирать — это преобразователь напряжения с 12 в +- 40 вольт. Печатную плату решил сделать из цельного листа текстолита. Пользовался технологией ЛУТ. Печатную плату сделал под свои размеры. ШИМ собрал на отдельной плате. В эту схему добавил лишь дополнительную обмотку для питания защиты АС 24 вольта. Витков 8 проводом 0.8 мм.

Преобразователь напряжения с 12 в +- 40 вольт — схема

Далее диодный мостик для выпрямления, его сделал на 4-х диодах HER-307, далее фильтр из конденсатора 1000 мкф 50 вольт. С этой схемы вырезал лишь часть ее. То есть стабилизатор на +-15 вольт. Остальное остается как в схеме.

О намотке трансформатора

Для трансформатора использовал ферритовые кольца, российские, 40х25х11 2000НН склеенных вместе. Острые края феррита закруглил алмазным напильником. Затем обмотал малярным скотчем. Первичную обмотку трансформатора мотал проводом 0.8. Сложенных вместе 10 жил, 5 витков равномерно распределяя по всему кольцу. Далее разделено пополам. Вторичка мотается аналогично первичке. Тот-же провод 0.8 и 8 жил сложенных вместе. Количество витков 15 и затем разделено пополам. Напряжение на выходе получилось +-40 вольт, под нагрузкой напряжение село на 2 вольта в обеих плечах.

Теперь приступил к сборке усилителя мощности звука. Выбор пал на усилитель Лайков 6-й версии. В схеме ничего не изменял. Но немного столкнулся с трудностями. В этом усилителе нужно хорошо подбирать элементы для симметрии обеих плеч. То есть транзисторы конденсаторы резисторы. Ток покоя 150 мА.

Схема Лайкова 6

После впайки всех элементов делаем так:

1. R6 и R24 установить в средне положение.

2. Закоротить на землю вход усилителя на землю.

3. Отпаять выходные транзисторы.

4. Включить питание схемы.

5. Установить R 6 на выходе усилителя напряжение 0 в.

6. Замерить напряжение питания и +/- 15 В.

7. Установить на R29-R30 напряжение 0,55 В с помощью R24. (В 5м варианте на R11-R12 = 1В).

8. Отключить питание, подключить выходные транзисторы, включив в разрыв цепи коллектора VT10 амперметр на 1 А.

9. Включить питание и R24 установить ток покоя коллектора VT10 в пределах 100 – 150 мА.

10. Замерять ток покоя VT11, он не должен отличаться от тока VT10 более, чем на 5%.

11. Ток покоя выходных транзисторов может быть установлен в пределах от 40 до 200 мА, в зависимости от желаемого качества звучания, режима работы, тепловых режимов, размеров радиаторов. Установку тока покоя нужно производить при температуре выходных транзисторов 35-40 градусов.

12. Проконтролировать работу термокомпенсации, замерив токи покоя при максимальной температуре радиаторов выходных транзисторов.
Настройка окончена. Схема усилителя Лайкова 6 версии приведена ниже.

Защиту АС собирал по этой схеме

В настройке не нуждается если все собрано верно. Печатные платы будут находится в архиве. При испытаниях с усилителя снял с одного канала 98 ватт, далее он вошел в клиппинг. Как и заявил автор — чистые 100 ватт. Радиаторы использовал от компьютера, от сокета АМ 3+. Без кулеров чертовски греется, так как слишком маленькой площади радиаторы. Решено оставил кулера в работе — сейчас все теплое. Кулера запитал по схеме ШИМ регулятора на таймере NE555.

Далее приступил к сборке второго преобразователя для сабвуферного канала. Схема остается прежней. Есть небольшие изменения по намотке трансформатора. Кольца использовал все те-же, два склееных вместе. Первичка остается прежней. А вот вторичка другая, количество жил прежнее, но витков здесь уже не 15, а 21. На выходе преобразователя получилось +-70 вольт. Для ФНЧ намотал отдельную обмотку проводом 0.8 8 витков. Схема стабилизации остается как в схеме. Также есть еще одна обмотка для питания защиты АС, все аналогично как и в первом преобразователе для Лайкова.

Сам усилитель решил собрать по схеме Холтона

Схема принципиальная Холтона

Сборка начинается с установки резисторов, затем устанавливаются мощные резисторы, диоды, конденсаторы и малосигнальные транзисторы. Следует быть внимательным при установке полярных элементов. Неправильное подключение может привести к неработоспособности устройства или выходу одного, или более элементов, при включении схемы.

Завершив монтаж всех элементов, внимательно просмотрите модуль, все ли компоненты впаяны, правильно ли они установлены. Только когда Вы убедитесь, что всё сделано правильно и все детали стоят на своих местах, можно подключать питание.

С помощью крокодилов закрепите щупы прибора на выводах одного из мощных резисторов 0,22 Ом. Медленно вращая движок резистора P1, установите на резисторе 0,22 Ом 18 мВ, это и будет установка тока в 100 мА на один транзистор. Теперь проверьте напряжение на всех остальных резисторах, выберите один на котором напряжение наибольшее. Настройте резистором P1 на нем напряжение 18мВ.Теперь подключите сигнал генератор на вход и осциллограф на выход. Убедитесь в том, что форма сигнала свободна от искажений. Если у вас нет этих приборов, подключите нагрузку и на слух получайте хорошее качество. Звук должен быть чистым и динамичным. Защита АС аналогична первой. Питание 24 вольта от отдельной обмотки трансформатора.

ФНЧ собран по этой схеме:

Схема ФНЧ в автоусилитель

На печатную плату добавил лишь громкость для усилителя Лайкова. Далее приступил к сборке корпуса автоусилителя.

Использовал алюминиевые 20 на 20 мм уголки и фанеру 10 мм. Корпус отшлифован и оклеен черным кожзамом. Кулера закреплены на задней стенке корпуса.

ФНЧ будет закреплен на передней панели, там-же будут расположены силовые клеммы для питания этого агрегата. И клемы входа и выхода.

Верхняя крышка будет изготовлена из тонированного 4 мм стекла. Усилитель прошел испытания на прослушивания музыки. На колонках с 90 и сабвуфере JBL GT5 1200 ватт.

Бас напористый глубокий. Лайков весь потенциал не раскрыл, так как С90 не годится для сего агрегата. В общем я очень доволен звучанием такого усилителя. Особенно нравится очень сильный и приятный низ. С вами был Ivan Aleksandrov.

Форум по обсуждению материала АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ