|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Автомобільний УМЗЧ із блоком живлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності автомобільні Напруга бортової мережі обмежує потужність автомобільного УМЗЧ, і цю обставину можна подолати застосуванням імпульсного перетворювача напруги живлення. У статті описано конструкцію потужного двоканального УМЗЧ із вбудованим потужним перетворювачем на основі мікросхеми КР1114ЕУ4. В даний час на ринку автомобільної аудіоапаратури представлено багато різноманітних моделей автомагнітол. Сучасні магнітоли зазвичай мають чотириканальний підсилювач, а вихідна потужність, заявлена виробниками, обчислюється десятками ватів. Але чи відповідають написи на лицьовій панелі, що вказують вихідну потужність, наприклад, 4×40, 4×50 Вт, загальноприйнятий параметр? Частіше вказується її пікова вихідна потужність (як правило, при напругі живлення 14,4 В на навантаженні 4 Ом). Насправді номінальна вихідна потужність автомагнітоли зазвичай становить трохи більше 10... 12 Вт на канал [1]. Для реального підвищення потужності використовують УМЗЧ у мостовому включенні. Для потужнішого навантаження автомагнітолу доповнюють підсилювачем потужності. Виходячи з того, що практично всі автомобільні акустичні системи та більшість АС широкого застосування мають електричний опір 4 Ом, напруга бортової мережі автомобіля виявляється недостатньою, тому для УМЗЧ необхідно використовувати вторинні джерела живлення. Автомобільний двоканальний підсилювач потужності, що описується тут, об'єднаний з імпульсним блоком живлення Апаратура відрізняється простим схемним рішенням і доступністю виготовлення радіоаматорами. Номінальна вихідна потужність УМЗЧ з коефіцієнтом нелінійних спотворень 0,5% у режимі "Стерео" становить приблизно 2x70 Вт (2x4 Ом), у режимі "Моно" - близько 150 Вт (8 Ом). Він майже вимагає налагодження. Підсилювач потужності. Підсилювач виконаний на двох мікросхемах DA1, DA2. Інтегральна мікросхема TDA7294 являє собою підсилювач потужності з високими технічними характеристиками та порівняно дешева. Кінцевий та передконечний каскади TDA7294 побудовані на польових транзисторах, мають захист від перегріву та від короткого замикання на виході. При досягненні температури кристала 145°С блок захисту переводить мікросхему режим "MUTE", а при досягненні 150°С - в режим "STAND-BY". Завдяки широкому діапазону напруг живлення мікросхему TDA7294 можна використовувати спільно з навантаженням опором більше 8 Ом без істотної втрати вихідної потужності. При використанні двох мікросхем, включених за бруківкою, верхня межа опору підвищується до 16 Ом. При оптимальному виборі напруги живлення її максимальна вихідна потужність на низькоомному навантаженні (4 Ом і нижче) обмежена гранично допустимим струмом кінцевого каскаду, рівним 10 А, і досягає 100 Вт. При коефіцієнті гармонійних спотворень 0,5% мікросхема віддає навантаження потужність до 70 Вт. Більш детальну інформацію про мікросхему можна отримати з [2] або на сайті компанії ST Microelectronics. Принципова схема УМЗЧ без блоку живлення показано на рис. 1.
У запропонованій схемі функції STAND-BY і MUTE не використовуються, так як включення підсилювача проводиться в блоці живлення. Резистори R1, R4 задають вхідний опір УМЗЧ. Пари елементів R1, С1 та R4, С4 утворюють на входах обох каналів ФВЧ, обмежують смугу пропускання підсилювача знизу. Аналогічно елементи R2, С2 і R5, С5 ланцюга ООС визначають нижню межу смуги пропускання. Співвідношення опорів R3/R2, R6/R5 задають коефіцієнт посилення УМЗЧ. При зазначених номіналах елементів R2, R3, R5, R6 коефіцієнт посилення напруги становить 30 дБ. Перемикачем SA1 вибирають режим роботи УМЗЧ "Стерео/Моно". У режимі "Стерео" мікросхеми DA1 і DA2 працюють як два незалежні нейнвертуючі підсилювачі, в режимі "Моно" підсилювач DA2 перетворюється з неінвертуючого підсилювача з коефіцієнтом посилення Kj = R6/R5 + 1 в інвертуючий підсилювач з одиничним коефіцієнтом посилення. Положення SA1 на схемі відповідає режиму "Стерео". При використанні УМЗЧ у мостовому режимі виведення "+" АС підключають до виходу DA1, а виведення "-" - до виходу DA2. Перетворювач блоку живлення підсилювача (Рис. 2) побудований в основному на мікросхемі КР1114ЕУ4 - імпортний аналог TL494CN фірми Texas Instruments.
Детальний опис мікросхеми можна знайти в [3], її блок-схема показана на рис. 3. Вона включає широтно-імпульсний модулятор (ШИМ) і ланцюги управління ним. Мікросхема надає широкі можливості управління тривалістю вихідних імпульсів. Так як мікросхеми TDA7294 мають власні вузли захисту, відпадає необхідність їх використання у самому блоці живлення.
Мікросхема КР1114ЕУ4 може працювати як у двотактних, так і однотактних перетворювачах; режим роботи задається на вході ОТС (висновок 13). У цьому блоці живлення висновок 13 підключений до джерела зразкової напруги +5 і перетворювач працює в двотактному режимі. Добре імпульсів може змінюватися в широких межах. Виходи мікросхеми можна підключити безпосередньо через резистори R16, R17 до потужних баз біполярних транзисторів VT1 і VT2 перетворювача завдяки великому граничному значенню вихідного струму (до 200 мА). Оскільки мікросхема перетворювача має висновки колекторів і емітерів вихідних транзисторів (висновки 8-11), їх можна включити за схемою із загальним емітером або із загальним колектором, залежно від структури транзисторів VT1 і VT2. В блоці з транзисторами структури npn застосований другий варіант. При використанні ключів польових транзисторів (n-канальних ПТ) слід видалити резистори R18 і R19. У мікросхему КР1114ЕУ4 вбудований власний генератор пилкоподібних імпульсів. Елементи R8, С8 є часзадающими, і частоту генерації можна визначити за формулою f = 1/(R8C8). При роботі в двотактному режимі частота автогенератора мікросхеми повинна бути вдвічі вищою за частоту на виході перетворювача. Для зазначених на схемі номіналах ланцюжка, що задає частота генератора - близько 160 кГц, а частота імпульсів на виході - приблизно 80 кГц. Стабільність роботи перетворювача в широкому діапазоні напруги живлення забезпечує вбудоване джерело зразкової напруги (висновок 14) +5 В. Ланцюг R9C7 забезпечує після включення живлення плавне збільшення ширини вихідних імпульсів блоку та потужності в навантаженні. Діод VD1 запобігає виходу з ладу блоку при зворотній полярності напруги живлення; у цьому випадку перегорить лише запобіжник FU1. Блок живлення має стабілізацію напруги на навантаженні завдяки зворотному зв'язку. Вона здійснюється через резистори R10 – R15 з кожного плеча випрямляча. Ці резистори утворюють два дільники напруги, через які частина напруги з виходу блоку живлення надходить на підсилювачі помилки (висновки 1, 15). Як зразок напруги, з яким порівнюються вихідні напруги блоку живлення, використовується джерело зразкової напруги (ІОН). Виходи підсилювачів помилки усередині DA1 з'єднані разом через діоди. Висновок 3 призначений для місцевого зворотного зв'язку, що обмежує коефіцієнт посилення підсилювачів. У цьому блоці висновок 3 використаний для запуску перетворювача, підсилювачі працюють як компаратори. З імпульсного трансформатора Т1 напруга випрямляється діодами VD2-VD5 і згладжується конденсаторами С11-14. Для зменшення потужності розсіювання на мікросхемах УМЗЧ DA1 та DA2 та збільшення максимальної вихідної потужності підсилювача потрібно правильно вибрати вихідну напругу перетворювача, виходячи з опору навантаження. Даний УМЗЧ розрахований на роботу спільно з навантаженням 4 Ом у режимі "Стерео" та з навантаженням 8 Ом у мостовому режимі. Рекомендоване фірмою-виробником значення напруги живлення DA1, DA2 при заданому опорі навантаження становить ±25. ..27 В, на цю напругу і розрахований імпульсний перетворювач. У показаній на рис. 2 схемою блоку живлення для його включення потрібний досить потужний перемикач. Найчастіше такий спосіб включення виявляється незручним або неприйнятним. На рис. 4 показана схема пристрою автоматичного керування запуском перетворювача. Вона забезпечує включення УМЗЧ при подачі на резистор R20 постійної напруги більше 1 або при подачі на конденсатор С15 звукового сигналу з діючим значенням напруги не менше 0,6 В.
Перший варіант можна використовувати, якщо автомагнітола має вихід для керування зовнішніми пристроями, наприклад, електричною антеною висувної. Придатний інший варіант, якщо в автомобілі встановлено сабвуфер. Тоді конденсатор С15 підключають до одного з виходів УМЗЧ автомагнітоли, і тепер підсилювач автоматично включатиметься при вихідній потужності автомагнітоли більше 0,15 ... 0,2 Вт і відключатися при меншій. Неприпустимо підключати до магнітолі одночасно два входи, оскільки це може вивести її з ладу. Конденсатор С16 одночасно згладжує пульсації змінної напруги та затримує відключення підсилювача після зникнення сигналу на вході (із затримкою близько 30 с). Діоди VD7, VD8 запобігають впливу ланцюга включення на роботу ШІ-модулятора. Також вони встановлюють поріг напруги на колекторі VT3, при перевищенні якого тривалість імпульсів на виході DA3 почне плавно скорочуватися і при досягненні 4...4,5 блок живлення відключиться. Якщо цей підсилювач використовуватиметься тільки для сабвуфера, знадобиться вузол, схема якого наведена на рис. 5. Це ФНЧ другого порядку із частотою зрізу 80 Гц; його включають перед входом УМЗЛ. На схемі у дужках вказано висновки ОУ другого каналу. У ланцюзі живлення встановлені інтегральні стабілізатори напруги DA2, DA3. Якщо підсилювач планується використовувати лише у мостовому режимі, замість здвоєних ОУ можна застосувати одиночний.
Деталі та конструкція. Всі деталі підсилювача та блоку живлення, крім перемикача SA1 підсилювача, запобіжника FU1 та вхідних та вихідних роз'ємів (на схемі не показані), змонтовані на друкованій платі з фольгованого з одного боку склотекстоліту товщиною 2 мм. Креслення плати та розташування на ній елементів показано на рис. 6.
Як VD1 можна використовувати діоди серій КД2997, КД2999 з будь-яким буквеним індексом. Діоди КД2997Б (VD2 - VD5) можна замінити на КД2997А, КД2999А, КД2999Б. Замість транзисторів КТ898А (VT1, VT2) допустимо застосувати інші: КТ890 з будь-яким буквеним індексом, КТ896А, КТ896Б, КТ898Б, КП958А – КП958В, КП954А – КП954В. Можна застосувати імпортні польові транзистори IRFZ48, IRFZ44, IRF540, IRF640, IRF530, BUZ11 A, BUZ22 або їх аналоги, вилучивши резистори R18, R19. Потужні транзистори БП VT1, VT2 та мікросхеми підсилювача DA1, DA2 встановлюють на окремі тепловідведення. Мікросхеми допустимо встановити на один тепловідведення без ізоляції, але при цьому ізолювати його від корпуса підсилювача, так як металева підкладка мікросхем має напругу -Upit щодо загального дроту. Транзистори встановлювати на тепловідведення без ізоляції неприпустимо. Як ізолюючий матеріал можна використовувати слюду. При монтажі силових елементів на тепловідведеннях бажано використовувати теплопровідну пасту КПТ-8, що дозволить значно полегшити тепловий режим роботи цих елементів. Діоди VD1 - VD5 встановлюють перпендикулярно до плати. Магнітопровід імпульсного трансформатора Т1 складається з трьох склеєних разом кілець типорозміру К40х25х11 з фериту М2000НМ1. Обмотки I, II намотані по 4 витки джгутом із п'яти проводів ПЕВ-2 1,2 мм. Обмотки III, IV намотані по 10 витків джгутом із чотирьох проводів ПЕВ-2 0,8 мм. Обмотки I, II та III, IV мають бути симетричними. Перед намотуванням гострі краї склеєного кільця необхідно закруглити надфілем. Між обмотками прокладають ізоляцію з фторопластової стрічки в три-чотири шари. Трансформатор встановлюють у центрі друкованої плати за допомогою прямокутної або круглої пластини, що притискає зверху, з отвором в центрі і гвинта М5 або Мб з гайкою. У схемі управління запуском перетворювача як VD1 - VD3 придатні будь-які малопотужні кремнієві діоди, КТ3102А (VT1) замінюється тран зистором з будь-яким буквеним індексом з цієї серії або КТ315. У ФНЧ (див. рис. 5) допустимо встановити ОУ КР574УД2, КР140УД20, КР544УД4. Замість стабілізаторів DA2, DA3 можна застосувати будь-які інтегральні стабілізатори позитивної та негативної напруги на 15 Ст. Потрібно постаратися підключити проводи живлення підсилювача якомога ближче до акумулятора автомобіля (на щиток запобіжників), щоб унеможливити вплив інших споживачів струму. Оскільки піковий струм, що споживається підсилювачем, може досягати 15 А, в ланцюзі живлення слід використовувати дроти великого перерізу (3...5 мм2). За наявності пристрою, критичного до ВЧ пульсація напруги в бортовій мережі, потрібно збільшити ємність С9, а якщо це не принесе бажаного ефекту, то включити в ланцюг живлення перетворювача високочастотний фільтр. Налагодження. Під час справних елементів підсилювач починає працювати відразу. Налаштування потребує лише блок живлення. Тому монтаж та налаштування доцільно проводити у два етапи наступним чином. На друкованій платі встановлюють лише елементи блоку живлення (деталі підсилювача не впаюють). Далі випаюють резистор R14 і між загальним проводом і позитивним виходом блоку живлення підключають еквівалент навантаження - дротяний резистор опором 6...7 Ом потужністю не менше 100 Вт. Після включення живлення заміряють напругу на цьому резисторі, воно має знаходитися в межах 26...28 ст. Далі опір навантаження збільшують до 50 Ом. Обертанням двигуна підстроєного резистора R13 домагаються такої ж вихідної напруги блока живлення, як і при 100-ватному навантаженні. Потім R14 впаюють, а R12 випоюють. Налаштування другого ланцюга стабілізації аналогічне. Після закінчення налаштування впаюють резистор R12. Потім монтують деталі УМ34 та перевіряють працездатність пристрою у зборі на еквіваленти навантаження від генератора звукової частоти. Пристрій автоматичного включення підсилювача (див. рис. 4) налаштування не потребує, але якщо перетворювач запускається і за відсутності вхідних сигналів, то зменшують опір R21 до значення, при якому напруга на колекторі VT1 знаходиться в інтервалі 6...6,5 В . Автор: А.Колганов, м.Калуга
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Салати корисніші з жирним соусом ▪ Реакція мозку на образи та компліменти
▪ Розділ сайту Телефонія. Добірка статей ▪ стаття НС метеорологічного характеру Основи безпечної життєдіяльності ▪ стаття Що таке Загадка Нілу? Детальна відповідь ▪ стаття Оксамитовий боб. Легенди, вирощування, способи застосування
Коментарі до статті: Юрій Підкажіть, будь ласка, якої форми (у сенсі осцилограми) має бути напруга на вторинній обмотці трансформатора Т1, до діодного моста у схемі, наведеній на рис.2? З повагою Юрій. Олександр руки відбити розробнику цієї схеми трансформатора [down]
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