Качественный усилитель 100Вт+100Вт

Конструктивно усилитель выполнен в алюминиевом корпусе и включает в себя четыре основных блока: два канала оконечных усилителей, блок питания и защиту акустической системы.

Усилители звуковой частоты выполнены по популярной, и можно сказать уже легендарной схеме «Оплеуха микрухам Mark.II», разработчиком которой является Илья Стельмах (Nem0).

Схема усилителя ОМ Mark. II

Основные технические характеристики ОМ Mark. II

К статье приложена печатная плата УНЧ в формате «LAY6». На этой плате можно собрать более обновленную схему «Оплеуха микрухам 2.5».

Схема ОМ 2.5 и основные характеристики

Компоненты

В качестве неполярных конденсаторов я применил пленочные емкости, за исключением C3-C5 – керамические. В качестве C2 желательно применить неполярный электролитический конденсатор, что я и сделал.

Электролитические полярные конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение, больше питающего напряжения на 20-30%, поэтому я применил емкости на 50В.

Все резисторы мощностью 0.25Вт за исключением R26-R29 и R30, их мощность должна быть 2Вт и желательно они не должны быть проволочными.

В качестве R3 и R16, по рекомендации автора схемы, я установил многооборотные подстроечные резисторы. Они позволяют производить плавную и легкую установку тока покоя и плавно выставлять нулевую постоянную составляющую на выходе УНЧ.

Регулятор громкости я установил китайский на 100кОм, другого не нашел. Перебрав семь штук так и не нашел с одинаковым сопротивлением каналов. По возможности не используйте этот тип переменных резисторов, иначе при повороте ручки регулятора в одной колонке будет слышен сигнал, а в другой еще нет, то есть не симметричная регулировка. Сопротивление регулятора громкости может быть от 20кОм до 100кОм.

Транзисторы должны быть оригинальными, иначе возможны возбуждения или вовсе усилитель не запуститься, или даже выйдет из строя при запуске.

Автор предлагает следующие замены транзисторов:

Я замены аналогами не производил, а устанавливал на плату только указанные на схеме транзисторы.

Транзисторы VT9, VT13, VT14 я закрепил на теплоотводе через изоляционные прокладки, чтобы исключить контакт их коллекторов с радиатором.

Питание усилителя

Источником у меня служит импульсный блок питания с выходным напряжением ±36В на холостом ходу, который обеспечивает выходную мощность 200Вт. Его конструкцию я описывал в статье «Надежный ИИП для усилителя».

Напряжение ±36В (на полной нагрузке ±31.5В) было подобрано таким образом, чтобы усилитель развивал мощность 50Вт+50Вт на нагрузку 8Ом, без искажения синусоиды на выходе.

На печатных платах ОМ2 я уменьшил емкость электролитических конденсаторов по питанию, а точнее некоторые электролиты были заменены небольшими емкостями пленочных конденсаторов. Это действие было направлено на исключение срабатывания защиты ИИП при старте. В каждом плече у меня осталось чуть больше 1000мкФ, что для импульсного источника мощностью 200Вт более чем достаточно.

ИИП имеет защиту от короткого замыкания, что очень полезно настраивая и проверяя усилитель.

Защита акустической системы

При выходе из строя транзисторов оконечных каскадов ОМ2 на акустическую систему поступит напряжение питания и акустика выйдет из строя. Для исключения этой неприятной ситуации я применил защиту АС от усилителя «Бриг», описанную в статье «Защита акустических систем». Защита отлично срабатывает при появлении постоянной составляющей на выходе усилителя, начиная с напряжения ±1.5В. Кроме того, защита обеспечивает задержку при включении, это избавляет от появления в акустике различных щелчков и других переходных процессов при подаче питания на устройство в целом.

Питание защиты я организовал через однополупериодный выпрямитель от вторичной обмотки импульсного трансформатора, а также убрал электролитический конденсатор по питанию на плате защиты, вместо него поставил пленочный на 330нФ. Эти действия обеспечили практически мгновенное отключение акустики при отключении питания аппарата, избавив от щелчка в акустической системе при выключении.

Конструкция усилителя

Для одного канала ОМ2 (ОМ2.5) необходим теплоотвод с площадью поверхности 700?1000см2, поэтому корпус аппарата выбран с боковыми радиаторами, площадь поверхности которых составляет 850см2.

Как говорилось выше, транзисторы VT9, VT13, VT14 установлены на радиаторы через силиконовые прокладки. Ставить изоляционные втулки на них нет необходимости, так как исполнение транзисторов исключает касание крепежного винта с их фланцами.

Все платы установлены на латунные стойки 6мм и 8мм, которые прикручены к нижней крышке шасси.

На печатной плате не предусмотрено соединение сигнальной и основной земель, поэтому необходиму установить перемычку, иначе усилитель работать не будет.

Корпус аппарата подключен к общему проводу источника питания только в одном месте.

Для минимизации наводок на слаботочные сигнальные провода, проходящие от входов RCA (тюльпаны) до входной части ОМ2 (ОМ2.5), эти провода свиты в витую пару. Также, для уменьшения излучения от силовых проводов (питание, акустика), эти провода тоже свиты.

С той же целью, регулятор громкости, сопротивлением 100кОм, вынесен как можно ближе к гнездам RCA. Для этого использован вал диаметром 6мм.

Изначально вал вращался, контактируя с алюминиевой вставкой, что при трении вызывало помехи и на средней громкости, при вращении регулятора срабатывала защита АС. Для устранения этого дефекта была установлена фторопластовая шайба.

Сначала я хотел установить экраны между платами ОМ2 и ИИП, но с данной компоновкой усилителя, в акустике не слышен высокочастотный фон, как предполагают любители линейных блоков питания.

На переднюю панель выведен светодиод индикации включения, питающийся от положительной шины (+36В) через резистор 6.8кОм 0.5Вт.

На заднюю панель выведены гнезда RCA и гнезда типа «бананы» для подключения акустики. Все гнезда установлены через изоляционные втулки и шайбы, гнезда ни в коем случае не должны контактировать с корпусом шасси.

Настройка и первый запуск

Внимание!!!

Если вы повторяете данную схему, то необходимо перед первым запуском движок подстроечного резистора R3 выкрутить на середину. Подстроечный резистор R16 необходимо выкрутить таким образом, чтобы между базой и эмиттером VT9 было максимальное сопротивление.

После десятиминутного прогрева, замыкаем входы усилителя на общий провод, либо выкручиваем регулятор громкости на минимум. Далее устанавливаем щупы милливольтметра постоянного тока между эмиттерами VT13 и VT14, и вращая движок R16, выставляем 30-60мВ, что соответствует току покоя 60-130мА при сопротивлении R26-R29 0.47Ом. Я выставил падение напряжения на эмиттерных резисторах 50мВ, их суммарное сопротивление 0.47Ом.

Итого, Iпокоя = 50мВ/0.47Ом = 105мА.

Подключив щупы милливольтметра постоянного тока к выходу усилителя, вращая движок R3, выставляем напряжение постоянного тока равное 0мВ.

После чего, я подключил акустическую систему, и выполнил прогон на средней громкости в течении 10мин, а после повторил настройку снова.

Прогон и испытание

Так как я проектировал свой аппарат на нагрузку сопротивлением 8Ом, то на каждый выход я установил резистор сопротивлением 8Ом. Резисторы прижаты к теплоотводу.

На вход я подал синусоидальный сигнал частотой 1000Гц 0.65В. Постепенно, выкручивая регулятор громкости на максимум, я вывел усилитель на предельную мощность, при которой еще не срезается верх синусоиды (нет клиппинга). Напряжение на резисторах составило 19В, что соответствует чистой мощности 45Вт на каждый канал с сопротивлением нагрузки 8Ом. Максимальная мощность каждого канала в клиппинге составила 65Вт.

На мощности 50Вт+50Вт я прогнал усилитель в течении 20 минут, боковые радиаторы нагрелись до 500С, Это вполне нормально. Диоды Шоттки на ИИП нагрелись до 1050С, трансформатор до 650С, при этом, верхняя крышка шасси была закрыта.

Такой нагрев ИИП нормальный, так как учитывая КПД ОМ2 равный 55%, блок питания отдавал мощность 180Вт практически на статическую нагрузку (синус). При прослушивании музыкальных программ нагрев значительно снизиться.

Возбуждение усилителя

Если вы, как и я собрали усилитель качественно, смыли остатки флюса, а усилитель возбуждается (слышны щелчки, писк, гудение, повышенный нагрев), то возможно это вызвано некачественными компонентами или другими причинами. Я заметил возбуждение одного канала при измерении мощности.

На около предельной мощности низ синусоиды имел следующий вид:

Автор схемы дает несколько рекомендаций для решения проблемы самовозбуждения:

Увеличив C5 до 44пФ, сигнал стал четким и красивым. Спасибо товарищу Nem0 за схему и рекомендации!

В целом, усилитель работает отлично, звучит мощно и насыщено.

Схема, печатная плата и характеристики усилителя ОМ2 (ОМ2.5) взяты из сообщества «[Nem0] Аудиотехника и Радиоэлектроника».

Печатная плата ОМ2 (ОМ2.5)

В корпусе Moltiwatt 11

Это наверно одни из самых популярных усилителей низкой частоты в таком корпусе, которые применялись в автомобильных магнитолах конца 90х годов.

Наверное от них это штука пошла 10+10+10+10 Ватт или 25+25 Ватт. На магнитолах пишут на корпусе.

TDA 7496S
— эта наверно одна из самых маломощных из серии. Стерео 5+5 ватт;
TDA 7377A
— 4 выхода по 6 ватт, либо 1 выход 28 Ватт по мостовой схеме включения;
TDA 7266M
— 7 ватт моно, 3-18 вольт питания;
TDA 2004
— популярная, 2 выхода по 10 ватт, от 8 до 18 вольт питания;
TDA 7497
— три выхода по 10 ватт, но требуется двухполярное питание;
TDA 7297M
— два выхода по 15 ватт, это двойной мост;
TDA 7265
— 25+25 ватт;
TDA 7295S
— 80+80 ватт, два канала;
TDA 7293
— 100 Ватт на 1 выход;
TDA 7294M
— 100 Ватт на 1 выход.

Список компонентов схемы

0R22 5,0 Вт Резистор (R19, R25) 2 шт.
1K0 0,25 Вт 5% резистор (R9, R10) 2 шт.
1K2 0,25 Вт 5% резистор (R14 ) 1 шт.
1N4148 диод (D1, D2) 2 шт.
1N5404 диод (D3, D4, D5, D6) 4 шт.
2K2 0,25 Вт 5% резистор (R23) 1 шт.
МОП-транзистор 2SJ162 (Q3) 1 шт.
2SK1058 МОП-транзистор (Q5) 1 шт.
3K9 0,25 Вт 5% резистор (R12, R13) 2 шт.
10R 1.0W 5% (R24) 1 шт.
10K 0.25W 5% (R8) 1 шт.
10u 16V конденсатор (C1) 1 шт.
47k 0.25W 5% резистор (R2, R3, R15, R16) 4 шт.
Конденсатор 47U 35 В 8 мм ( C2) 1 шт.
Керамический конденсатор 82P 50 В, 5 мм (C5, C6) 2 шт.
Керамический конденсатор 100N 50 В (C3, C7) 2 шт.
470R 0,25 Вт 5% резистор (R5, R6) 2 шт.
470P / 50V 5 мм керамические конденсаторы (С4) 1 шт.
4700u 25 мм 63V конденсатор (С8, С9) 2 шт.
транзистор BD139 225 (В9, В10) 2 шт.
транзистор BD140 225 (В7, В8) 2 шт.
транзистор MPSA56 К 92 (Q1, Q12) 2 шт.
Трансформатор 40 В — 0 — 40 В 3 А 1 шт.

Усилитель разрабатывался давно и проработал около 30 лет. Очень важно впаять качественные фильтрующие конденсаторы с низким эквивалентным сопротивлением. Например можете попробовать серию Nichion Gold, но получите ещё более качественные результаты с конденсаторами Hitano. Если схема показалась вам сложноватой — более простой УМЗЧ на 100 Ватт смотрите по ссылке.

Блоки защит УНЧ

Усилители мощности были дополнены защитными цепями, которые будут работать, когда:

на выходе динамиков появляется постоянное напряжение.
произойдет короткое замыкание на выходе громкоговорителя.
температура радиатора будет превышать 85 градусов.
после включения питания идёт задержка поключения колонок на 4 сек.
после отключения питания немедленно отключаются динамики.

Полезное: Передача команд через инфракрасный канал — схема сигнализации
Состояние системы сигнализируется двумя красными светодиодами на передней панели.

В корпусе TO220-5

Теперь уже идёт более мощная «артиллерия» усилителей низкой частоты в корпусе TO220-5. Самые популярные из них это микросхема TDA2003. В 90 годах они применялись в дешёвых китайских кассетных магнитолах и в них стояла именно это микросхема.

TDA2003
— выходная мощность 12 ватт, питание о 8 до 18 вольт;
MEV TDA 2003
— это аналог
TDA2003 (
если кто знает что это за MEV напишите в коментах
)
TDA2006
— это более редкая, 12 ватт, 6-15 вольт;
TDA2030
— это то очень популярная микруха, моно усилитель, 18 ватт, питание от 12 до 44 вольт.

Охлаждающая система

Радиаторы оконечных транзисторов дополнительно получили систему охлаждения, но вентиляторы начнут работать лишь когда рабочая температура превышает 60C, пока радиаторы не остынут. На задней стенке смонтированы две кнопки для управления работой системы охлаждения время от времени или для постоянного принудительного охлаждения отдельно для каждого канала. Рабочее состояние индицируется двумя зелеными светодиодами на передней панели.

Блок питания устройства

Питание для силовых блоков УМЗЧ реализуется на двух источниках питания и двух трансформаторах. Трансформаторы TST300 / 022 2x40V, после выпрямления дают примерно +55 В симметричного напряжения на канал. То же самое касается мощности – по 300 ВА на канал. Напряжение фильтруется четырьмя электролитами 10000 мкФ, также на каждый канал. Кроме того, трансформаторы имеют систему плавного пуска. Примерную схему смотрите тут.

Простой самодельный усилитель мощности НЧ на пяти транзисторах 100-200 Ватт (TIP142, TIP147)