Портал для радиолюбителей, меломанов, аудиофилов и сочувствующих последним.

Схемы усилителей, регуляторов громкости и тембра, DAC, блоков питания и стабилизаторов и т.п.

Усилитель мощности Ultra-LD 200W (Часть III)

Усилитель мощностиОсобенности схемотехники усилителя мощности Ultra-LD200W мы рассмотрели в первой части. Конструктивные особенности, которые оказались не менее важными для получения высоких параметров усилителя, мы рассмотрели во второй части статьи.

Надеемся, что платы спаяны, транзисторы закреплены на радиаторы и можно переходить к сборке блока питания, а также к  проверке и настройке самого усилителя.

Блок питания

Усилитель питается от нестабилизированного блока питания с выходными напряжениями ±55В. Схема блока питания представлена на рисунке:

Блок питания усилителя

Блок питания усилителя (увеличение по клику)

Тороидальный трансформатор Т1 имеет две обмотки с напряжениями ~40В (для питания усилителя) и две обмотки с выходными напряжениями ~15В (для питания предварительного усилителя и системы защиты АС). Основное напряжение выпрямляется мостом BR1 и фильтруется шестью электролитическими конденсаторами ёмкостью 4700мкФ с рабочим напряжением 63В. Для индикации наличия выходного напряжения используются светодиоды LED1 и LED2 с балансными резисторами (мощностью 5Вт). Они же разряжают конденсаторы фильтра при выключении питания.

Дополнительное напряжение выпрямляется диодами D1-D4, фильтруется двумя конденсаторами на 2200мкФ. В результате получается постоянное напряжение 20В. Это напряжение поступает на интегральные стабилизаторы REG1 и REG2, которые формируют стабилизированные напряжения ±15В для питания предварительного усилителя, темброблока и других цепей.

Напряжение 20В и переменное напряжение 30В используются в устройстве защиты АС. Об этом ниже.

Плата блок питания

Блок питания собран на печатной плате, на которой располагаются все элементы за исключением трансформатора и диодного моста BR1. Этот мост крепится на металлическое основание корпуса усилителя для обеспечения эффективного теплоотвода.

Чертеж печатной платы блока питания показан на рисунке:

Блок питания усилителя

Блок питания усилителя (увеличение по клику)

Начните сборку с установки диодов D1-D4, двух светодиодов и интегральных стабилизаторов REG1 и REG2. Следите за полярностью этих элементов при установке. Оба стабилизатора крепятся к плате с помощью двух винтов M3 × 6 мм, плоскими шайбами ​​и гайками. Перед пайкой выводов микросхем плотно затяните винты. Обратите внимание, что на плате имеется достаточно места для установки мини-радиаторов в случае необходимости.  Клеммы TERMINAL1 — TERMINAL3 крепятся с помощью винтов M4 × 10 мм.

После этого можно установить оставшиеся компоненты. Обратите внимание на то, что два резистора мощностью 5 Вт должны быть приподняты над платой на 1-2 мм для обеспечения теплоотвода. Следите за полярностью электролитических конденсаторов при монтаже.

Убедитесь также, что разъемы CON3 и CON5 соединены друг с другом (для формирования 5-контактного разъема), прежде чем устанавливать их на печатную плату. То же самое касается разъемов CON4 и CON2.

Блок питания в сборе:

Блок питания усилителя

Блок питания

Монтаж в корпус

Собранные печатные платы следует разместить в металлическом корпусе, который должен быть заземлён. Предполагается, что сетевой кабель и проводка в вашем доме также имеют заземляющий контакт.

Вариант расположения плат в корпусе (без предварительного усилителя и системы защиты АС) представлен на рисунке:

Монтаж усилителя

Монтаж усилителя (увеличение по клику)

Не забывайте надёжно изолировать все контакты и клеммы с сетевым напряжением. С помощью мультиметра проверьте, что корпус заземлён и отсутствуют замыкания с сетевыми проводами.

Тестирование блока питания

Теперь можно проверить работу блока питания. Но прежде всего необходимо заметить:

Между шинами питания присутствует напряжение 110В! При проверке и настройке данной конструкции помните об опасности поражения высоким напряжением. Соблюдайте правила техники безопасности!

Так же не забывайте перед проведением каких либо работ разряжать конденсаторы фильтра блока питания. Не полагайтесь на светодиоды, проверяйте остаточное напряжение мультиметром. Подключение блока питания с неразряженными конденсаторами к усилителю мощности может вывести из строя последний.

Для проверки блока питания сначала убедитесь, что он отсоединен от усилителя. Подайте сетевое напряжение и проверьте постоянные напряжения на выходе блока. Они должны быть близки к значениям ±55В на разъёме CON1, +20В на CON4, ±15В на CON2 и ˜30В на CON5. Если величины сильно отличаются, немедленно обесточьте блок и проверьте ошибки в монтаже и исправность деталей.

Тестирование усилителя мощности

Если с блоком питания всё в порядке, выключите питание и приступите к проверке самого усилителя.

ШАГ 1: извлеките предохранители из модуля усилителя и установите вместо них два резистора 68Ом мощностью 5Вт резистора. Это удобно сделать, если выводы резисторов припаять к печатным проводникам с нижней стороны платы. Между корпусами резисторов и печатной платой должно быть некоторое расстояние для обеспечения теплоотвода. Вариант подключения резисторов показан на фото:

усилитель мощности

Тестирование усилителя мощности.

Эти резисторы предназначены для ограничения тока через выходной каскад примерно на уровне 800мА, если в усилителе есть неисправность. Это защищает выходные транзисторы от повреждения, но обратите внимание, что резисторы быстро сгорят при таких обстоятельствах (поскольку они будут рассеивать более 40 Вт). Перед повторным включением придётся проветривать помещение.

ШАГ 2: с помощью мультиметра ещё раз проверьте, что закреплённые на радиаторе транзисторы надёжно от него изолированны.

ШАГ 3: проверьте, что источник питания выключен и что конденсаторы фильтра разряжены. Подключите провода питания + 55В, общий провод и -55В к усилителю (CON2). Убедитесь, что они подключены правильно, иначе усилитель будет поврежден при подаче питания.

ШАГ 4: подайте питание и проверьте напряжение питания на держателях предохранителей (то есть на концах, наиболее удаленных от радиатора). Вы должны получить значения близкие к + 55В и -55В.

ШАГ 5: проверьте напряжение на каждом резисторе 68Ом 5Вт. Оно должно быть в пределах от 9В до 14В (в зависимости от напряжения питания и точного значения самих резисторов на 68Ом). Немедленно выключите устройство и начните поиск неисправности, если полученные значение будут значительно выше 14В.

ШАГ 6: проверьте напряжение на клеммах громкоговорителя. Вы должны получить показания ±30мВ или менее.

ШАГ 7: проверьте напряжение на каждом из резисторов в цепях эмиттеров транзисторов выходного каскада 0.1Ом 5Вт. Это напряжение должно быть в пределах от 7 до 10мВ. Такие значения соответствуют току 70-100мА через каждый выходной транзистор, то есть ток покоя выходного каскада находится в диапазоне от 140 мА до 200 мА. Будьте осторожны при проведении измерений — не замкните резисторы на соседних дорожках + 55В и -55В на верхней стороне платы. Если напряжения на резисторах  превышают 10мВ, увеличьте номинал резистора в цепи эмиттера транзистора Q7. На схеме указано 47Ом. Установите на 51, на 56 или даже 68Ом. Необходимо получить напряжение на эмиттерных резисторах в диапазоне 7-10мВ.

ШАГ 8: проверьте напряжения, указанные на принципиальной схеме:

Усилитель мощности 200Вт

Принципиальная схема усилителя (увеличение по клику)

Они должны быть близки к указанным значениям.

ШАГ 9: если все правильно, выключите усилитель и дайте конденсаторам фильтра питания разрядиться  (до 2В или меньше). Удалите временные резисторы на 68Ом 5Вт и установите на место предохранители на 5А.

ШАГ 10: подключите источник аудиосигнала на вход усилителя и громкоговоритель к выходу. Подайте питание и проверьте работу усилителя на музыкальном сигнале.

Устранение возможных  проблем

Если напряжение на испытательных резисторах 68Ом 5Вт намного больше 14В, немедленно выключите усилитель. Не удивляйтесь, если резисторы сгорят до того, как Вы успеете сделать это.

Первое, что нужно проверить — это надёжность изоляции выходных транзисторов от радиатора. Если замыканий нет, удалите временные резисторы (если они ещё целы) и, не устанавливая предохранители, подайте питание на усилитель. Выходной каскад Q10-Q15 будет обесточен.

Проверьте напряжение между базами транзисторов Q10 и Q11. Это должно быть близко к 2.2В. Если он намного выше, это указывает на то, что цепь диодов DQ12 — DQ15 разомкнута. Это может быть из-за трещины дорожки на печатной плате, не пропаянного переходного отверстия между сторонами печатной платы или не пропаянного вывода выходного транзистора.

Если напряжение на диодной цепочке правильно, проверьте напряжение база-эмиттер каждого транзистора в усилителе (за исключением транзисторов Q10-Q15, так как они у нас сейчас обесточены).  Если транзистор работает правильно, то это напряжение должно составлять 0,6-0,7В. Если значение где-либо сильно отличается, убедитесь что:

  • запаян транзистор правильного типа,
  • транзистор запаян правильно,
  • транзистор исправный.

Замените неисправный или с подозрением на неисправность транзистор.

Система защиты акустических систем

Авторы настоятельно рекомендуют эксплуатировать усилитель совместно с какой-либо системой защиты АС. Схема может быть любая, на Ваше усмотрение. В своей конструкции они использовали блок от предыдущей разработки, который доказал свою высокую надёжность и эффективность.

Принципиальная схема авторского блока защиты представлена на рисунке:

Защита АС

Блок защиты АС (увеличение по клику)

Небольшие пояснения по работе схемы. Транзисторы Q5-Q7 и Q8-Q10 с фильтрами переменной составляющей на входе образуют детекторы наличия постоянного напряжения на выходе усилителя. Транзисторы Q3-Q4 управляют реле RLY1, которое отключает нагрузку от усилителя при нештатных ситуациях.

В базовую цепь транзистора Q3 включена RC-цепь (100кОм, 47мкФ), которая обеспечивает задержку подключения громкоговорителя к выходу усилителя при его включении, до завершения переходных процессов.

Транзисторы Q1-Q2 с диодами на входе формируют детектор напряжения сети. Они обеспечивают быстрое отключение громкоговорителей от выхода усилителя при его выключении. Это необходимо, чтобы защитить ваши уши от неприятных щелчков в динамиках и сами динамики от переходных процессов, так как конденсаторы блока питания имеют значительную ёмкость и после выключения могут разряжаться долго и, что самое опасное, неравномерно.

К разъёму CON3 можно подключить триггерный датчик температуры (крепится на радиаторе выходных транзисторов), который также отключит акустику от выхода усилителя в случае нагрева радиатора до критической температуры.

Позднее, для повышения надёжности авторы заменили в этом блоке транзистор Q4 на BD140 (КТ814, КТ816) .

Удачного творчества!

Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»

Авторы: Лео Симпсон и Джон Кларк

Вольный перевод: Главный редактор «РадиоГазеты»

Понравилась статья? Расскажи друзьям:

0

Похожие статьи:


Следите за новостями портала:


Новое в "РадиоГазете"

3 комментария к “Усилитель мощности Ultra-LD 200W (Часть III)”

  1. 1
    Алексей:

    А почему в блоке питания не использовать например импульсник?

  2. 2
    Главный редактор:

    Потому что импульсники дают повышенный уровень шумов и помех. Что-то я не видел в качественных промышленных аппаратах импульсных блоков питания (только в наглухо бюджетных версиях). Были фирмы, которые пытались использовать импульсники в усилителях, но потом от этого быстро отказались.

    Если у Вас есть такая необходимость, ни кто не запрещает. Главное, чтобы блок питания был рассчитан на соответствующую мощность.

  3. 3
    Mars_Atlant:

    Алексей Добрый вечер.

    А Вы решили собрать данный усилитель или хотели разработку импульсного БП, но для своего проекта?

Добавить комментарий

Спамеры, не тратьте своё время - все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!


Поиск по сайту:

Рубрики:

Самое читаемое:

Последние комментарии:

Green
к посту: Всё об усилителе JLH. Часть I — рождение легенды
"Цитата: Таким образом глубина общей ООС.."

Oleg
к посту: Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения
"Доброго здоровья, уважаемый редактор! Тр.."

Александр Компромистер
к посту: Усилитель для наушников на TDA2003 в классе А
"В "Усилителе для наушников на TDA2003 в.."

Главный редактор
к посту: Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения
"Олег, не очень! Так можно схему спалить..."

Oleg
к посту: Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения
"Благодарю Вас за ответ и терпение. Я не.."

Главный редактор
к посту: Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения
"Если делать всё правильно, то стабилизат.."

Oleg
к посту: Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337. Особенности применения
"Уважаемый редактор! Благодарю вас за под.."

Вход:

Подписаться на новые выпуски РадиоГазеты:


Новое в "РадиоГазете"
Подписаться письмом


Контакты:

Если Вы хотите:
  1. Предложить свои материалы для публикации,
  2. Сообщить о неработающей ссылке,
  3. Поделиться своими впечатлениями или замечаниями по сайту,
пожалуйста, воспользуйтесь для этого
формой для контактов
.

Тираж: