|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Компактний підсилювач автомобільний. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Автомобіль. Електронні пристрої У статті описано конструкцію нескладного автомобільного стереопідсилювача з імпульсним перетворювачем напруги. Його додавання суттєво збільшило потужність підсилювача на популярних мікросхемах TDA7293 або TDA7294 – до 78 Вт на навантаженні опором 4 Ом, а застосування готового корпусу набагато спростило його виготовлення. Як часто і справедливо стверджується, звучання штатної магнітоли автомобіля може порадувати лише досвідченого слухача. На практиці виявляється, що в більшості випадків реальне значення вихідної потужності РОЗУМ магнітоли не перевищує 20 Вт на канал при навантаженні опором 4 Ом, а при роботі від акумулятора падає потужність до 16 Вт. Власне, навіть за такої потужності можна якісно озвучити будь-який салон автомобіля, якби не пік-фактор музичних сигналів, що досягає в окремих композиціях 20...25 дБ. Так, вбудований РОЗУМ автомагнітоли без обмеження динамічного діапазону може видати до 5 Вт на канал. Враховуючи якісне зростання параметрів сучасних РОЗУМ, питання модернізації тракту відтворення впирається у фізичне обмеження динамічного діапазону максимальною вихідною потужністю вбудованих РОЗУМ, а можливості його розширення вичерпані виробниками апаратури. Внаслідок високого рівня зашумлення (зокрема і ззовні) у автомобілі динамічний діапазон значно звужується. Шумоізоляція кузова та підвищення рівня звукового тиску АС допомагають збільшити динамічний діапазон прослуховування. Встановлення зовнішнього РОЗУМ на початковому етапі модернізації є, на мій погляд, найменш трудомістким. Необхідно зауважити, що доопрацювання автомобільної аудіосистеми потрібно починати з встановлення більш якісної фронтальної АС. Сучасні мультимедійні пристрої оснащені лінійними виходами для підключення зовнішніх підсилювачів. Промисловість пропонує багато високоякісних автомобільних РОЗУМ, проте їхня висока вартість є суттєвим обмеженням при модернізації. Підключати ж РОЗУМ до виходів вбудованого в магнітолу підсилювача, на мій погляд, недоцільно. Пропонований пристрій має мінімальну функціональність, проте має ряд позитивних ознак: потужне нестабілізоване джерело живлення, хороший РОЗУМ, мінімальний розмір корпусу, відсутність низькоякісних компонентів вхідного активного фільтра. Номінальна напруга живлення становить +/-25 В, що дозволяє підвищити потужність на навантаженні 4 Ом до 78 Вт. На відміну від багатьох конструкцій, описаних в Інтернеті, цей двоканальний РОЗУМ зібраний у стандартному, доступному та недорогому алюмінієвому корпусі фірми Gainta, показаному на рис. 1. Ширина (розмір L на рис. 1) – 100 мм. Розміри основної плати 93,6x96 мм, що дозволяє вставити її у спеціальні пази корпусу. Пріоритет у проекті надано компактності пристрою, тому застосовані деталі поверхневого монтажу.
РОЗУМ проектувався під конкретний програвач компакт-дисків, для якого номінальне навантаження лінійного виходу – 10 кОм. Пристрій складається з нестабілізованого перетворювача напруги (ПН) та РОЗУМ на двох мікросхемах TDA7293 (або TDA7294 з урахуванням відмінностей у цоколівці), а також вузла управління по зовнішньому сигналу Remote сигналом STBY підсилювача. Схема підсилювача показано на рис. 2. Перетворювач з функцією плавного пуску зібраний на мікросхемі TL494 та польових транзисторах. Габаритна потужність трансформатора - близько 300 Вт, та застосування двох пар транзисторів у кожному плечі перетворювача дозволяє віддавати у навантаження більшу потужність. Розрахунок трансформатора та вибір магнітопроводу проводився з використанням корисної безкоштовної програми EXCELLENIT5000 [1]. Існує думка, що РОЗУМ з імпульсним БП без стабілізації забезпечують звучання краще, ніж зі стабілізованим БП. У ланцюгах затвора потужних транзисторів перетворювача включені резистори (47 Ом), що звужує спектр перешкод, створюваних інвертором. На меншій платі розміщені вузол управління включенням та контролер ПН, на більшій - ПН та РОЗУМ. Вихідні ланцюги ПН гальванічно не пов'язані з первинним джерелом живлення.
Для включення РОЗУМ необхідна наявність напруги живлення 12 В і напруги управління більше 9 В на вході ДУ. Напруга з входу дистанційного керування через стабілітрон VD1 і резистор R7 надходить на базу транзистора VT2 і відкриває його. Конденсатор С5 служить для затримки включення РОЗУМ та фільтрації перешкод по входу ДУ, резистор R8 забезпечує мінімальний струм для роботи стабілітрона VD1. Транзистор VT2 відкривається, і на його колекторі встановлюється напруга близько 0,7 В, світиться світлодіод HL1 і відкривається транзистор VT1, який подає харчування на мікросхему DA1 і запускає ПН. Резистор R5 необхідний підтримки закриваючого напруги з урахуванням VT1 без сигналу управління, а R6 - обмеження максимального струму транзистора VT2. При наявності вторинної напруги ПН напруга з емітера VT1 через R1 надходить на діод оптопари U1, і він засвічує фототранзистор оптопари. При подачі напруги на мікросхему DA1 на її виході (висновок 14) з'являється напруга 5, яке через конденсатор С3 надходить на висновок управління 4 шириною імпульсів TL494. У міру зарядки С3 напруга на виводі 4 зменшується за рахунок резистора, що навантажує, R2, а ширина імпульсів на висновках 9, 10 збільшується. Так організовано плавний пуск ПН. Резистор R2 необхідний також для запобігання зарядки конденсатора С3 струмом з мікросхеми (від 2 до 10 мА). Вбудовані підсилювачі помилки в TL494 не використані, на неінвертуючі входи 2, 15 DA1 подано напругу ІОН, що дорівнює 5 В, з висновку 14, а входи, що інвертують, підключені до загального проводу ПН. Резистори R3, R4 та конденсатор С4 задають частоту перемикання ПН близько 50 кГц. Місце під резистор R4 зарезервовано на платі для можливої корекції частоти роботи ПН. Конденсатори С2 та С1 блокують ВЧ перешкоди. З висновків 9, 10 DA1 сигнали управління польовими транзисторами (ПТ) через роз'єм ХP/XS1 (ZL201-10G, ZL262-10SG виробництва NINIGI) подаються на основну плату РОЗУМ на затвори ПТ На елементах R12, VD4, VT4 (R13, ) зібрані ланцюги перезарядки ємності затворів ПТ Резистори R5-R5 знижують швидкість перемикання ПТ та зменшують комутаційні перешкоди. ПТ попарно підключені до первинної обмотки трансформатора T19, на середню точку якої надходить напруга бортової мережі автомобіля через плавку вставку FU22 і П-подібний фільтр С1С1L6С7С1С10С13. Конденсатори С14 С18 С10 С13 підключені в безпосередній близькості від середньої точки обмотки I трансформатора Т14 для зниження перешкод. Діод VD18 служить захистом від зворотної полярності живлення. Змінна напруга з вторинної обмотки Т1 випрямляється діодними складаннями VD7, VD8, фільтрується конденсаторами С20-С23 і далі надходить на мікросхеми УМЗЧ. Крім того, напруга +24 через резистор R14 надходить на транзистор оптопари U1 і за наявності напруги на вході ДУ пристрою надходить на базу транзистора V73. Елементи R9, VD3, VT3 необхідні забезпечення швидкої розрядки конденсаторів у ланцюгах STBY, MUTE мікросхем DA2, DA3 після пропадання сигналу ДУ. Пов'язано це з тим, що при вимиканні магнітоли на її лінійних виходах з'являються значні сплески напруги, що призводять до клацання АС. У більшості саморобних пристроїв сигнали STBY MUTE формують через обмежувальний резистор, підключений до плюсового ланцюга живлення, тому при вимиканні магнітоли РОЗУМ не переходить у режим STBY до розрядки конденсаторів у ланцюзі живлення. У цій же конструкції РОЗУМ вимикається практично відразу після зникнення сигналу ДУ з магнітоли. Для забезпечення симетричності навантаження на ІП та для можливості роботи в мостовому режимі один канал РОЗУМ працює в режимі інвертування. Для мінімізації перешкод, що вносяться падінням напруги на "силових" проводах, загальні дроти сигнальних і живильних ланцюгів з'єднуються тільки в слабкоточній частині через резистори R11, R15. Елементи R16, C9, R23, C11, R27 і R32 (R17, C8, R18, C12, R24, R29 і R31, R33) утворюють фільтри, що обмежують смугу, і задають коефіцієнт посилення каналів. Так як включення мікросхем DA2, DA3 по-різному, для вирівнювання посилення в каналах можна коригувати загальний опір резисторів ООС (R31 і R33). Місця для резистора R31 на платі немає, у разі потреби його встановлюють поверх R33. У симуляції мікросхем як ОУ у програмному пакеті Microcap 9 опір цього резистора виявилося 80 кОм. Спад області НЧ (-3 дБ на частоті 17 Гц) обумовлений областю застосування РОЗУМ. По-перше, фронтальні АС внаслідок розміру та властивостей акустичного оформлення сильно знижують ККД на низьких частотах; по-друге, результуюча АЧХ в салоні автомобіля зазвичай має підйом в області НЧ на кілька децибелів. Трансформатор зібраний на тороїдальному магнітопроводі Epcos 29,5x19x20 (B64290-L756-X87) з матеріалу N87. Первинна обмотка має 8 витків дроту діаметром 0,51 мм, складеного у вісім жил, з відведенням від середини. Вихідні дані та результати розрахунку наведено на рис. 3. Вторинна обмотка містить 18 витків того ж дроту, складеного в три жили, з відведенням від середини. Витки рівномірно розподілені по периметру кільця. Дросель L1 намотаний на кільцевому магнітопроводі розмірами 23x14x9,5 мм із порошкового заліза Т90-52 Micrometals і містить вісім витків дроту ПЕВ 0,51, складеного у вісім жил. Індуктивність дроселя може і відрізнятися, важливо пам'ятати, що перегрів понад 75 оДля такого дроселя неприпустимий.
Складання пристрою слід почати з меншої плати (її креслення на рис. 4 в масштабі 2:1), на схемі рис. 2 деталі, що знаходяться на ній, обведені штрих-пунктирною рамкою. Після встановлення всіх деталей підключають до контактів роз'єму XP1 джерело напруги 12 В. На контакт 9 потрібно подати +12, а контакти 1-4 з'єднати із загальним проводом. Потім замкнути контакти 9 та 10, повинен засвітитися світлодіод. На колекторі VT1 встановиться напруга близько 11, на висновку 14 DA1 з'явиться напруга 5, на висновку 4 - не більше 0,5, а на висновках 9, 10 - меандр з амплітудою 11 В. При відсутності осцилографа наявність імпульсів на виходах 9 , 10 визначається цифровим мультиметром як постійна напруга 5...6 ст.
Потім збирають велику плату (рис. 5, 6), встановлюючи всі деталі, крім мікросхем РОЗУМ DA2, DA3. Також необхідно встановити дротяні (в ізоляції) перемички. Транзистори бажано запаяти на однаковій висоті, це полегшить їхнє кріплення. Так як спарені діоди в корпусі ТО-220 із загальним анодом дефіцитні, на платі передбачені місця їх заміни діодами в корпусі DO-27.
Після з'єднання плат за допомогою роз'єму та подачі на позначені майданчики напруги 12 В з блоку живлення та сигналу включення ДУ, на конденсаторах С20 і С21 має з'явитися напруга +25 і -25 відповідно, а на емітері VT3 - близько +8 відносно середньої точки вихідний обмотки трансформатора. При цьому деталі перетворювача не повинні нагріватися, а струм, що споживається, не повинен перевищувати 0,3 А. Після перевірки ПН впаюють мікросхеми DA2, DA3. Виводи мікросхем, що не використовуються, вкорочують на 3...4 мм. Важливо встановити мікросхеми строго перпендикулярно до плати, інакше вони не прилягатимуть до корпусу всією площиною і можуть перегрітися. Для зменшення впливу наведень на ланцюга підсилювача біля виводів живлення мікросхем додано додаткові конденсатори С26, С28 (С30, С32) ємністю 470 мкФ з низьким імпеданс (low ESR). Для зменшення наведень доріжки від виводів живлення попереднього каскаду та вихідного каскаду TDA7293 з'єднуються в місцях виведення пайки цих конденсаторів. Потім у плату впаюють дроти для підключення зовнішніх роз'ємів. Для роз'єму живлення (клемний блок DG58C-A-2P13 від Degson Electronics) необхідний провід перетином не менше 2 мм2. Відрізок завдовжки 50...70 мм впаюють у плату. Аналогічно впаюють кабелі з'єднання плати з роз'ємами RCA (XS3.1, XS3.2). Для цього використовують будь-який м'який кабель. Так само впаюють дроти до вихідного роз'єму Х4 (клемний блок DG58H-A-04P-13 від Degson Electronics). Перетин вихідних проводів має бути не менше 0,5 мм2. Місця підпаювання проводів потрібно зміцнити термоклеєм. Для дроту сигналу включення дистанційного керування в бічній кришці просвердлено отвір діаметром 2 мм, через який виведений провід довжиною близько 20 см. Для фіксації на ньому бажано зав'язати вузол зсередини корпусу РОЗУМ. Далі плату вставляють у паз корпусу та розмічають отвори під гвинти кріплення транзисторів та мікросхем. Отвори роблять свердлом діаметром 3,6 мм, потім їх роззенковують для установки гвинтів "потай". Потужні ПТ, діоди та вихідні мікросхеми РОЗУМ кріплять до корпусу (фото на рис. 7) гвинтами М3 через ізолюючі прокладки зі слюди з використанням ізолюючих вставок для гвинтів. Прокладки під мікросхеми необхідно обов'язково промазати термопастою, наприклад, КПТ-8.
Потім на пластикові стінки корпусу встановлюють вихідні роз'єми X4 і підключають до них відповідні дроти від друкованої плати (фото на рис. 8). Після цього підключають сигнальні кабелі до роз'ємів на панелі підсилювача (фото на рис. 9) та ще раз перевіряють роботу системи в цілому; якщо все в нормі, бажано проклеїти термоклеєм дроти на вихідних роз'ємах та роз'єм XP/S1, габаритні конденсатори та трансформатор, оскільки вони працюватимуть в умовах вібрацій. Потім збирають корпус повністю.
Перед встановленням в автомобіль бажаний прогін підсилювача протягом кількох десятків годин для перевірки його надійності. Підключення живлення безпосередньо в автомобілі необхідно проводити проводами перерізом не менше 2,5 мм.2 якомога меншої довжини (рис. 10). Підключати їх потрібно до клем акумулятора через плавкий запобіжник на 15...20 А, до підсилювача вести обидва дроти від плюсової та мінусової клем. Часто через неякісну проводку в автомобілі, щоб уникнути перешкод, доводиться проводити дроти від акумулятора і до магнітоли.
Через малий розмір корпусу (площа тепловідведення близько 400 мм2) під час роботи РОЗУМ нагрівається до 40...50 оЦе нормальна температура для підсилювальної апаратури, якщо при монтажі пристрою в салоні передбачити можливість циркуляції повітря. При реальній експлуатації в автомобілі можна відзначити значне покращення звучання системи та зручність розміщення. Навіть при тривалій роботі на максимумі потужності для АС Focal polyglass V1 температура корпусу РОЗУМ не перевищує 60 оС. Звичайно, чекати від такого підсилювача чудес не доводиться, але однозначно можна стверджувати, що він "переграє" більшість виробів нижнього цінового діапазону, зберігаючи характеристики мікросхем TDA7293. Деякі параметри РОЗУМ перевірені за допомогою комп'ютерної програми Right Mark Audio Analyzer 6.0 (RMAA). На вихідний потужності 15 Вт при напрузі живлення 12,6 В гармонічні спотворення в каналах дорівнюють 0,045 і 0,019%, а інтермодуляційні спотворення - 0,024 та 0,026%. Відношення сигнал/шум – близько 90 дБ. Попри поширену на форумах Інтернету думку інвертуюче включення мікросхеми (у правому каналі) показало найгірший результат за виміряними параметрами. Використання типової схеми з довідкової документації на мікросхему [2] виявилося найкращим варіантом. Можливі заміни: мікросхема ПН TL494 має аналоги – ЮА7500, MB3759, UPC494, IR3M02, KP1114EУ4. Замість IRF3205 можна встановити будь-які сучасні польові n-канальні транзистори, наприклад IRFZ44, IRF540, BUZ111S, STP80NF06, IRF1405 на напругу більше 50 В, причому допустимо застосувати тільки одну пару транзисторів. Транзистори ВС817 можна замінити 2N5550S, MMBT100, MMBT2222, 2SD1484, а транзистор BC807 – 2STR2160, BCX17, MMBT591, PMBT2907. Транзистор BCX51 замінюємо BCX52, BCX53, 2SB1027, 2SB1313, SB1123U. При необхідності підбір типів транзисторів можна здійснити за довідником [3]. Дві діодні зборки VD7, VD8, розраховані на постійний струм не менше 3 А і напруга понад 80 В, можна замінити чотирма діодами FR302-FR304, UF5404, RGP25G. На рис. 11 показані креслення розмітки передньої та задньої панелей блоку РОЗУМ для застосованих автором елементів та вузлів комутації.
література
Автор: Ю. Ігнатьєв, м. Івано-Франківськ
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Планшет Samsung Galaxy Tab 7.7 ▪ Жорсткі диски HGST Ultrastar C10K1800 ▪ Зберігання електроенергії в цеглах
▪ розділ сайту Аудіотехніка. Добірка статей ▪ стаття Машина Формули-1. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Таволга шестипелюсткова. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Металошукач на биття. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Перші аеронавти. Фізичний експеримент
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page