Встречайте усилитель мощности на основе вероятно самых известных интегральных микросхем для УМЗЧ — LM3886. Изначально хотелось создать усилитель мощности, который обеспечил бы хороший звук при прослушивании при относительно низкой цене. В то же время интересовала простота конструкции. Предполагалось, что это будет только оконечный усилитель без предварительного усилителя или селектора, потому что всё итак управляется с компьютера или DVD.
Почему решено сделать усилитель на микросхеме LM3886? Конечно из-за того, что его долго запускать не нужно — он работает сразу в отличие от транзисторных УМЗЧ. Выбор был TDA7294, LM3875, LM3886, LM4780. Сразу отклоним TDA7294 из-за худших параметров. В итоге выбрана LM3886 из-за более легкого отвода тепла от небольшой площади (2 вместо 1 с той же поверхностью контакта с радиатором) и немного большей мощности, чем у LM3875.
Схема усилителя на 3886
LM3886 принципиальная схема усилителя звука
Он сделан на элементах среднего класса. Конденсаторы Panasonic FC с низким ESR (63 В) и WIMA (100 В). Резисторы Vishay с допуском 1% и 0,1%. Собрано все на печатной текстолитовой плате.
LM3886 печатная плата правильная
Все сделано в соответствии с примечанием к применению из даташита (за исключением конденсаторов на входе усилителя — емкость была увеличена до 1 мкФ).
В качестве охлаждения использовались 2 радиатора от сгоревшего процессора с вентиляторами.
↑ Блок питания
Трансформатор мотался на заказ. Это связано с тем, что необходим был транс с определенным набором обмоток и по габаритам определенной высоты. Последнее условие исходило из концепции корпуса, которая была придумана заранее. Вот схема БП:
Траснформатор содержит следующие обмотки: — 6,3 В 1 А для накала. — 8 В 0,3 А для получения стабилизированных 5 В. Питание коммутации и ЦАПа. — Две обмотки по 30 В 0,1 А – питание лампы. — Четыре обмотки 20 В 3А – питание LM3886. Таким образом для питания LM3886 используются два отдельных выпрямителя. Отдельные для каждого канала. Для питания лампы используется общий выпрямитель, но с отдельными RC цепочками.
Также для индикации правильности включения вилки в розетку, с точки зрения фаза-ноль, сделан индикатор на элементах R24, R25, D15, D16 и светодиоде с двойным свечением (красный и зеленый). Схема из датагорской статьи «Сетевой фильтр с контролем правильности подключения к питающей сети для усилителя звуковой частоты».
Хочу несколько слов сказать, зачем по-моему нужно правильное включение в сеть. Меня учили, что начало обмотки должно быть подключено к фазе, а конец обмотки нулю. В этом случае нуль как бы покрывает сверху обмотку и таким образом получается дополнительная экранировка сетевой обмотки. В правоте этого утверждения я не раз убеждался, поэтому стараюсь придерживаться этого правила.
Раз уж речь зашла о правильности подключения обмоток, то еще несколько замечаний. Может кому пригодится. Используемой мной трансформатор состоит как бы из двух половинок. На каждой половинке намотаны по две обмотки 20 В (для питания LM3886). Так вот вопрос: как использовать эти обмотки? Как их правильно подключить? Понятно, что конец одной обмотки с началом следующей.
Вопрос в другом: использовать на один канал две обмотки с одной половинки трансформатора или с разных? Ответ: с разных. Именно в этом случае наводок будет меньше. По крайней мере у меня получилось именно так. Кроме того т.к. я не знал, где у вторичных обмоток начало, а где конец, то пришлось поэкспериментировать. Коммутируя обмотки по разному, нашел вариант с минимальными наводками от него. Другими словами, иногда достаточно поменять концы у обмоток, чтобы уменьшить фон.
Схема электропитания
Использовались 2 тороидальных трансформатора 24V 40VA / 28V 120VA для питания УНЧ. Далее 2 диодных моста с 8х MUR860. Они довольно быстрые и долговечные, но доступные по цене. Затем в БП есть 4x 6800 мкФ / 50 В Nippon (2 штуки на плечо питания). Это был компромисс в отношении цены и качества. Дополнительно припаяйте в дорожках толстые провода, чтобы уменьшить риск их повреждения. При незагруженном источнике питания выход составляет 39 В, а при высокой нагрузке напряжение падает до 37 В, так что это вполне неплохо. Питание идёт через кабели с двойной изоляцией диаметром 2,5 мм.
↑ Борьба с фоном
При обсуждении «Корсара» в интернете много нареканий было на фон усилителя. Если собирать по схеме первоисточника, то фон действительно есть. Но с любым фоном можно бороться. Для себя выделил следующие возможные источники фона:
— Фон который дает LM3886 и который зависит от питания LM. По большей части этот источник фона относится к любому усилителю, а не только к «Корсару». Оставим этот источник на последок. — Фон от неправильной разводки земли. Тоже самое, относится к любому усилителю. Тоже оставим на потом. — Фон от накала лампы. — Фон от питания лампы. С последними двумя источниками и будем разбираться в первую очередь.
↑ Фон от накала лампы
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
↑ Фон от питания лампы
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
↑ Разделяем сигнальную и силовую земли
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Первый запуск УНЧ
Для первого запуска корпус не нужен. Первое включение через токоограничитель. После осмотра и включения усилитель сразу запустился. На выходе практически нет постоянной составляющей. Потом для теста подключите старый динамик и MP3-плеер. Усилитель звучал довольно неплохо. После некоторого времени игры можно считать схему собранной и заняться коробкой.
ЛМ3886 действительно прекрасно подходит для создания акустического усилителя. Возможно она не дает большой мощности, но у неё динамичный звук с хорошим басом, со свежими высокими частотами. Если что, можете отказаться от входного сопротивления и емкости. Как известно, в аудио-аппаратуре многое зависит от выбора элементов и их количества. Эта емкость в мосту не так уж и нужна. Вентиляторы тоже не нужны, потому что эти микросхемы не сильно нагреваются. Ток покоя настолько мал, что без сигнала радиаторы остывают.
Ограничив количество компонентов, можно сократить пути прохождения сигнала, что очень желательно для аудио. Превосходные результаты достигаются при удалении блока питания в отдельный корпус, но это кто как предпочитает. Советуем четко отделить кабели питания и выпрямительные мосты от усилителей. Важно чтобы в обратной связи был резистор хорошего качества, который припаян прямо к выводам микросхемы.
↑ Печатная плата
К сожалению, я не пользуюсь специальными программами. Платы я развожу сначала на бумаге, а точнее на координатной ленте или «миллиметровке». Затем всё переношу на стеклотекстолит. Дорожки рисую битумным лаком либо цапон-лаком. Поэтому могу привести только фотографии самой платы и схемы её разводки на бумаге. А дальше уж дело вашего творчества.
Вид печатной платы со стороны деталей
Вид печатной платы со стороны дорожек. Уже установлен радиатор достаточно эффективного охлаждения.
Чертёж печатной платы
— Точки помеченные буквами «А» предназначены для соединения перемычкой, если не получится провести дорожку по внешней стороне выводов микросхемы, либо она протравится. — заштрихованная область — масса (земля). Делается, по возможности, чем шире тем лучше. — дорожки соединяющие вход питания (+ и -), соответствующие выводы емкостей питания и выводы «1», «5» и «4» микросхемы, так же делаются по возможности шире. — дорожка, соединяющая выход микросхемы «3» с резистором и индуктивностью, узкими делать не советую. В крайнем случае, можно пропаять её по всей длине лужёным медным проводом. — в плате предусмотрена возможность установки полевых транзисторов КП364, КП303, и, при желании, резистора (нарисован пунктиром) на выбор.
Вроде бы и всё. У кого есть вопросы — пишите в комменты.
Успехов в творчестве. С уважением, Юра Зотов.
Корпус и сборка
В качестве корпуса использовался старый магнитофон, потому что он имел правильные размеры и хорошую вентиляцию. Сняв все лишнее, пришло время вырезать вентиляционные отверстия сзади и высверлить все места под винты. Вентиляционные отверстия были подточены напильником, но они так и не выглядели идеально, поэтому накрыл их матерчатыми кусками.
На задней панели установлены позолоченные клеммы для бананов / динамиков — они удобны и выглядят красиво. Также на задней панели находится гнездо предохранителя на 6 А (меньшие по размеру не выдерживают скачок тока источника питания) и выключатель питания. Входной сигнал пропускается через экранированные кабели.
Следующим шагом — сделать переднюю панель. Вначале клей и кусочки пластика начали покрывать все лишние отверстия. Затем автомобильная шпаклевка. Оставлен только выключатель и индикатор. Остальное отшлифовали наждачной бумагой в порядке 80-180-400-600. Получился довольно хороший эффект.
Управление охлаждением УНЧ — схема
Два вентилятора 12 В с питанием от блока питания меньшего номинала 9 В работают в режиме охлаждения. Они не производят шума, но в будущем планируется изменить напряжение на ещё более тихое.
Содержание / Contents
- 1 Моя схема «Корсара»
- 2 Начнем с УМЗЧ
- 3 Ламповый буфер на 6Н23П
- 4 Теория без практики — ничто
- 5 Борьба с фоном 5.1 Фон от накала лампы
- 5.2 Фон от питания лампы
- 5.3 Разделяем сигнальную и силовую земли
Прослушивание
На данный момент усилитель мощности работает со старыми колонками JVC и CD-плеером той же компании.
- Усилитель звучит очень красиво. У него чистый и динамичный бас, его не слишком много или слишком мало — просто правильно, как надо.
- Он не заглушает остальную часть спектра, как в некоторых конструкциях, и опускается довольно низко по АЧХ.
- Средний диапазон чистый и одинаково динамичный. Высокие частоты чистые, а не звонкие или приглушенные.
- Гитары агрессивны, барабаны не исчезают на заднем плане. На большой громкости практически нет искажений.
Думаю он звучит намного лучше, чем УМЗЧ на STK, который есть дома, или несколько других усилителей, которые слышал у друзей. Звук действительно динамичный и сочный. Эффект стерео отлично различим — легко определить где гитарист или солист.
↑ Первое включение
Первое включение усилителя было произведено с лампочкой в нагрузке (всё — таки черт его знает). Как ни странно, но усилитель молчал. Оказалось, неприятности с цепью «mute». Заменив временно «полевик» резистором 15кОм, снова включил усилитель. Все заработало.
Установив полевой транзистор на место включил снова — всё работает. Ну что, ситуация порадовала. Не часто бывает, что бы вот так, почти с первого раза, всё работает. Отключаем, берём всё в охапку и несём поближе к CD — плееру и колонкам. Приступаем к прослушиванию.
↑ Примененные детали
Лампа — 6Н23П-ЕВ. Практически все резисторы (кроме блока защиты) у меня Kiwame на 2 Вт.
Так исторически сложилось, что я их применяю в ламповых усилителях, поэтому у меня скопился небольшой запас. Плата разведена именно под размер этих резисторов. Хотя вполне можно использовать резисторы 0.25 Вт (кроме R11 и R12). В блоке защиты применены обычные дешевые резисторы на 0.25 Вт.
Резистор R10 фирмы Allen-Bradley.
Опять же случайно получилось. Kiwame на 10кОм у меня закончились, а парочка Allen-Bradley нашлась. Вообще Allen-Bradley мне нравится в катодах выходных ламп, поэтому поставил сюда без сомнений, тем более что такое сопротивление малоприменимо в катодах ламп.
Катушка L1 мотается на резисторе 10 Ом мощностью 5 Вт эмалированным проводом диаметром 0,8 мм до заполнения. Получается ок. 18 витков.
Реле в защите на 24 В с необходимым кол-вом контактных групп. Я использовал реле PT581024 фирмы TE Connectivity с 4 группами контактов. Одна группа отвечает за светодиод и «mute». Две других группы включены параллельно и подключают колонку. Четвертая группа свободна. Хотел ее использовать для других целей, но не сложилось, поэтому можно через нее тоже колонки запитать. Выбор именно этого реле обусловлено его небольшой высотой, что было для меня важно.
Большинство остальных элементов можно приобрести в датагорском магазине: чип LM3886TF, регулятор громкости ALPS, диоды БП УМЗЧ HER508, диоды питания лампы и стабилизатора на 5 Вольт SF14, все диоды зашунтированы керамическими конденсаторами керамическими конденсаторами 0,022 мкФ, конденсаторы в питании Samwha 3300uF, низкопрофильная серия HC. Подозреваю, что для питания лампы такие большие емкости не нужны, можно и поменьше, но у меня других не было для эксперементов.
Конденсаторы С17 и С18 на 10000 uF Panasonic, небольшие по высоте. Плёночные конденсаторы, шунтирующие электролиты в питании, емкостью 0,33 мкф типа К73-17.
Конденсатор C1 – главная деталь усилителя. От него зависит ВСЕ. Т. к. в ламповых конструкциях межкаскадные конденсаторы такой емкости практически не применяются, то запаса таких емкостей у меня не было. Пришлось экспериментировать с теми, что нашлись в закромах.
Первым был Mundorf MCap 1 мкф — звук чистый приятный, но низов катастрофически не хватает. Далее был noname красного цвета емкостью 4,7 мкф. – низких вагон (срез примерно 7 Гц) звук мягкий, похож на ламповый. Но какой то размытый. Четкости не хватает. Последним был неполярный Mundorf E-Cap емкостью 3,3 мкф. Низких хватает. Звук очень четкий, я бы сказал слишком резкий. По началу мне не понравился именно своей излишней четкостью. Но т.к. кандидаты на место С1 у меня закончились, я его оставил временно. Через пару дней звук вошёл в норму. Наверное приработался Mundorf или я привык. В итоге у меня стоит именно Mundorf E-Cap.
