Содержание
Усилитель для сабвуферов на основе TPA3255 / Своими руками (DIY) / iXBT Live
Как правило, сабвуферы — это законченные устройства, со своим встроенным усилителем, оптимально (ну или почти) подобранным к НЧ драйверу производителем. Иначе обстоит дело с сабвуферами встроенными в инсталляцию домашнего кинотеатра (включая и самые серьезные системы, там принято делать все по отдельности).
В предыдущей статье был приведен вариант возможной реализации встройки НЧ звена ДК. И сразу встал вопрос: какой усилитель использовать для его раскачки? Подавляющее (думаю даже все) современные AV ресиверы не содержат усилителей для сабвуферов, поэтому придется что-то выдумывать.
Какие варианты?
А вариантов то немало.
Самый первый, купить специализированный усилитель, НО цена на них за гранью добра и зла, поэтому сразу НЕТ.
Можно купить просто мощный интегральный стерео усилитель (без фанатизма), мне надо качать два канала, поэтому стерео вариант в самый раз. Вариант хороший, можно поискать и на барахолке приличную модель.
Из минусов, все таки устройство не маленькое и надо ему найти место. А также, хорошие интегральники стоят порой не меньше, а и дороже ресиверов (хорошо, если такой усилитель уже есть). Если есть возможность, то лучше подобрать марку и дизайн совпадающий с основным устройством, AV ресивером. Этот вариант я оставил на потом, если ни чего другого не получится.
Можно прикупить специализированные board от готовых сабов. На китайских торговых площадках можно найти большой ассортимент таких девайсов. Возможно неликвид с заводов, а может распродажи остатков снятых с производства.
К примеру, у меня уже есть такая доска
Написано 120 вольт (для США, Японии похоже), но сейчас почти все импульсные блоки питания работают от широкого диапазона напряжений. И эта модель не исключение, прекрасно работает и от нашей сети. Данный вариант решения проблемы пассивного сабвуфера, также интересный. Тут и возможность регулировки усиления, кручения фазы и прочее имеется. В моем случае два таких усилителя можно было разместить на внутренних стенках консоли.
Место удобное и не видно их особо и все под рукой. Но надо два, а у меня один. И опять подумалось об еще одном варианте. А этот оставлю для опционального мобильного саба, на будущее.
Микросхема TPA3255
А что если собрать что-то небольшое, что можно спрятать поглубже и не будет бросаться в глаза? Да и просто интересно стало, собрать чтонить такое. Собрать, разумеется из готовых узлов, чтобы быстро и не сложно.
Для сабвуферов, даже в среде аудиофилов, нет особого супротивления к цифровым усилителям D класса. А тут мы еще получаем самый высокий КПД, малые размеры и остальное из этого вытекающее, значит быть классу D.
Среди большого разнообразия таких усилителей у китайцев (а есть и прям специализированные) ни чего мне не приглянулось. Уж не знаю почему. Но, примерно наметился вектор в сторону усилителя на микросхеме от Texas Instruments TPA3255. Характеристики многообещающие, в даташите не постеснялись написать о 260 Ватт с одного мостового канала (там выходит два таких) на 4 Омах и 1% тотал искажений.
По отзывам штука еще и достаточно музыкальная.
На Алиэкспрессе можно найти вариант платы близкий к референсному от TI. Но не совсем, не без изъянов.
Именно про эту плату много положительных отзывов. Остается некая неуверенность в качестве части компонентов на ней и вообще правильности их выбора. Кроме того, мне хотелось с блоком питания сразу.
Далее напрашивается вариант от ICEpower, но из Китая идут либо клоны, либо восстановленные платы. Официально же штука совсем не дешевая, хотя вариант точно заслуживает внимания.
И тут, на известном отечественном форуме, обнаружил вариант усилителя на всё той же TPA3255 (не буду указывать, что за форум и кто автор, кто захочет обнаружит быстро).
Решение интересное. Всё на одной плате, сразу подключаем к 220 вольт. Возможность работы как с дифференциальным, так и несимметричным сигналом на входе. Высококачественные компоненты, те же выходные дроссели не в пример того, что ставят китайцы. Микросхема установлена на обратной стороне, усилитель получился компактным и с отличным отводом тепла от TPA, через толстый бэкплейт размером со всю плату.
С силовых элементов БП отвод сделан также на этот бэкплейт. Мелочь, а приятно, можно поменять ОУ на входе, они в «кроватках», но изначально стоят уже отличные. И еще один важный момент, в данном усилителе применена ООС дающая, по заверениям автора, приличную прибавку в качестве звучания.
Решение принято, беру такое. Да, и просто захотелось поддержать отечественного разработчика.
Моя реализация в железе
Для своего усилителя выбрал один из самых дешевых корпусов с Алиэкспресс, размером примерно 310х130х55, со стандартным комплектом разъемов. Плата усилителя встала туда идеально. Также у китайцев была куплена плата защиты акустики (автор усилителя заверял, что защита не требуется, но я решил не рисковать) способная работать с мостовыми усилителями и имеющая свой независимый БП от 220 вольт. В качестве регулятора громкости китайский же ALPS на 50кОм, да кнопка включения с подсветкой от 220 вольт. Собственно и всё, остальное по мелочи уже тут и из личных запасов.
Особое внимание уделил разводки земли усилителя.
Не подключаем земляной контакт сетевого шнура. Да, вроде как не совсем хорошо по технике безопасности. Но, если мы посмотрим на фирменные усилители, то зачастую этого контакта в разъеме на задней стенке просто нет. На плате усилителя есть отдельный общий контакт (не забываем, что усилитель работает в мостовом режиме и на колонках нет общего), относительно толстым и коротким проводом общий идет на RCA входные разъемы, таким образом исключаем земляную петлю от межблочных кабелей. Далее сигнал от RCA идет по микрофонному кабелю LCM-14 с витой парой внутри. Один провод это собственно сигнал. Второй это общий, его подпаиваем к общему на RCA и там же подключен экран. На другом конце кабеля подключен регулятор громкости, уже только витой парой, экран не подключаем! С ползунков потенциометра сигнал снимаем короткой самопальной витой и сразу на плату, опять общий тут подключен только у источника, со стороны ALPS, на плату идут только сигнальные провода. Так мы избежим земляных петель в усилителе.
Дополнительный общий провод, также из единственного места на плате усилителя, подключается к корпусу (разъемы RCA изолированы), при необходимости можно отключить.
На плате усилителя имеются индикаторы клипинга и ошибки, плюс есть разъем для подключения внешней индикации. Этим и воспользовался, подключив двухцветный светодиод на передней панели усилителя (дырка была от китайцев, так ее «залатал»).
В усилителе кабель-менеджмент к разъемам выполнен пайкой, а к платам стандартными коннекторами, как и было спроектировано автором. Соединения эти достаточно надежные, с большой площадью контакта, так что вполне достойное решение, плюс позволяет все быстро разобрать.
Ну и фото, что получилось
На время, данный усилитель потеснил SMSL AD18 на рабочем столе и поигрывает в паре с фунтиками. Нужен дифференциальный вход на звуковой карте, чтобы измерить в RMMA параметры, позже постараюсь это сделать. Субъективные оценки же я пока давать не буду.
Итого
Из-за ремонта, нет возможности подключить и послушать его с сабвуферами, это откладывается.
Есть несколько нерешенных вопросов, в частности о дистанционном включении сабжа. Возможно будет добавлена схема от триггера ресивера или это реализую через группу розеток в самой консоли под аппаратуру.
Усилитель для сабвуфера в авто, полная версия
В свои законные выходные я занимался просмотром фотографий и схем, ранее лично сделанных автомобильных звукоусилителей и усилителей для сабвуферов.
В итоге обратил свой взор на следующий момент, что все они располагают весьма значительными габаритами, но это не новость, если усилитель функционирует в АВ классе, то необходимы теплоотводы значительных размеров, которые способствуют увеличению конструктивов изделия, плюс ко всему платы маленькими тоже не назвать, так как авто усилитель представляет собой не только преобразователь или фильтр частот.
Задался вопросом как сделать так, что необходимо сконструировать усилитель для обычного авто сабвуфера максимально компактных размеров и тут же сел за свой компьютер и выдал в качестве чертежа плату, к слову она имеет весьма компактные размеры при неплохо проработанной конструкции.
Отсутствует лишнее пространство, повсюду расположены необходимые компоненты.
Теперь подробнее о конструктиве.
Конечный вид моноблока для сабвуфера помещенного в авто и снабженного низкочастотным фильтром обеспечивающим 100Гц звука. Выполнен на сдвоенном усилителе маркировки BA4558, любители исключительно качественного звука будут и должны критиковать за такой принцип изготовления устройства, мол, микросхема весьма не совершенна, но данный тип микросхемы мной внедрен и в другие проекты и уверяю вас все в порядке.
Низкочастотный фильтрФильтр располагает на точке входа сумматор, для сложения сигнала поступающих одновременно с 2-х каналов, после этого сигнал обрабатывают ОУ, удаляют превышающие 100 Гц частоты.
Полный усилитель
Устройство выполнено на стандартной для этого типа микросхеме TDA7294, способствующей обеспечению мощности на выходе примерно 100 ватт (при номинале равном 70 ватт), тут обращаю ваше внимание на следующий аспект, что прописанная мощность вполне реальна и сопоставима с синусоидальной мощностью.
Исходя из этого усилитель на полную способен раскачать такие головки с индексом 75ГДН. Так, как именно они широко распространены в самодельных авто звуковых системах (сабвуферах).
Преобразователь напряжения.
Я в прежних статьях не единожды пояснял почему преобразователь необходим, значительные усиливающие звук устройства не могут обойтись без двухполярного источника подачи тока, напряжение которого превышает в разы напряжение сети авто заявленной производителем. По сути, преобразователь увеличивает напряжение до необходимого предела.
В моем варианте я применил типичную для таких устройств схему преобразователя типа пуш-пул. Это DC-DC работающий по двухтактному принципу преобразования, имеется развязка трансформатора, как и в прочем во всех авто усилителях.
Микросхема генерирующая ток с индексом TL494 выдает примерно 150кГц, это много, даже с учетом стандартных принципов настроек генераторов на частоту ниже заявленной в 3 раза. Плюс ко всему я взял сердечник марки epcos N87, производитель которого настоятельно не рекомендует превышать отметку в 60кГц.
Транзисторы IRFZ44, располагают при холостом режиме функционирования не более 50мА, с подсоединенным усилителем (без сигнала) 250мА — это вполне нормальные показатели, демонстрированные измерительными приборами. Намотки трансформатора зависят, прежде всего, от выбранного вами сердечника, в нашем случае кольцо имеет размерные характеристики 28х14х10, первоначальная обмотка 2х5 витков из 5 0,7мм проводов, вторичная — 11 витков, 6-ти жильный жгут по 0,35мм каждый провод. Напряжение порядка 25-27 вольт, при нагрузке равной порядка 50 ватт просадки практически никакой, при 100-120 вольт наблюдается просадка по минимума.
Не смотря на банальность схематических изысканий, данный принцип построения воплощается в той или иной мере любой авто усилитель.
Микросхемы смонтированы на панели DIP8 и DIP16 это способствует мгновенной смене, учитывая, что усилитель будет вмонтирован в авто, а это означает постоянные вибрации, то советуем предварительно их запаять без использования выше представленных панелей.
В качестве выпрямителей в схему внедрены диоды UF5408 имеющие силу тока равную 3 Ампера, но работают надежно. Дросселя в устройстве из вторичных цепей блока питания ПК.
Архив к статье: скачать…
Автор; Ака Касьян
Как вам статья?
Усилитель сабвуфера класса D из металлолома
Посмотреть галерею
Команда
(1)
- логическое значение90
Присоединяйтесь к команде этого проекта
аппаратное обеспечение
завершенный проект
аудио
усилитель
ШИМ
КЛАСС D
555 таймер
сабвуфер
мост
Связанные списки
ODFAS — усилители
Самодельные усилители (с открытым исходным кодом?)
Этот проект представлен на
- Подсказка Hackaday.
com
comЭтот проект был
создано 18.02.2015
и последнее обновление 3 месяца назад.
Детали
Первый каскад (аудиомодулятор):
Этот усилитель класса D принимает монофонический аудиосигнал на вход компаратора lm393. Другой вход компаратора — это треугольная волна 60 кГц, использующая схему генерации треугольной волны с таймером 555, которую я вытащил из сети. Результирующий выходной сигнал компаратора представляет собой прямоугольную волну с коэффициентом заполнения, пропорциональным амплитуде звука. Этот сигнал можно использовать для переключения напряжения на динамике с помощью моста Mosfet (и фильтра нижних частот последовательно с динамиком). В идеале в усилителях класса D хотелось бы иметь более быструю частоту модуляции в сотни килогерц для лучшего воспроизведения звука.
Так как это усилитель сабвуфера, частота среза составляет ~ 1 кГц, несущей частоты 50 кГц достаточно, чтобы воссоздать эти низкие частоты. Более низкая частота также означает более низкую скорость переключения, что снижает потери энергии в выходных MOSFET на следующем этапе.
Второй каскад (Выходной Н-мост с защитой от сквозного замыкания):
Это «бизнес» каскад усилителей класса D! Теперь, когда у нас есть прямоугольная волна с первого каскада, мы можем использовать ее для переключения большой нагрузки, например большого (2-8 Ом) сабвуфера. Прямоугольная волна передается в микросхему инвертора, чтобы создать две противоположные прямоугольные волны для управления каждой стороной H-моста. Оба этих сигнала проходят через входы отдельных логических элементов XOR. с одним входом каждой волны, имеющим последовательный RC-фильтр верхних частот. Это создает задержку переднего фронта каждой волны, пропорциональную тому, сколько времени требуется RC-цепи для зарядки.
Я просто погуглил «схему мертвого времени XOR», чтобы узнать, как это сделать.
Затем эти сигналы передаются в драйвер затвора IRS2110 для управления мостом Mosfet Hbridge. Поскольку усилители класса D работают путем полного включения или полного выключения МОП-транзисторов, потери при переключении сведены к минимуму, а эффективность высока. Поэтому мне не нужно было охлаждать полевые транзисторы на этом мосту, так как они оставались холодными.
Выход Hbridge пока не может быть подключен к динамику! Сигнал на выходе H-моста по-прежнему представляет собой прямоугольную волну высокой частоты. Нам нужно отфильтровать эту быструю волну переключения, чтобы оставить более медленную частоту, созданную изменяющимся рабочим циклом (звук, который мы хотим). Я сделал это с двумя катушками индуктивности серии 800 мкГн по обе стороны от динамика/сабвуфера и конденсатором 1 мкФ на динамике (не уверен в точных значениях, я играл с ним, пока он не зазвучал правильно). Катушки индуктивности можно увидеть слева на изображении ниже (черные катушки индуктивности заменяют те, которые я намотал вручную, которые УЖАСНО отфильтровывали что-либо):
Третий этап: блок питания
Это был мой первый опыт работы с блоком питания двухтактного преобразователя, и позвольте мне сказать, что до того, как он заработал, было много сбоев! Самой большой проблемой у меня была обмотка трансформатора.
В схеме используется микросхема ШИМ-контроллера TL494 для регулирования постоянного выходного напряжения путем изменения рабочего цикла на двух МОП-транзисторах на первичных сторонах трансформатора. Тор состоит из двух первичных обмоток с использованием 4 параллельных жил эмалированного провода 18AWG (4 витка). Две вторичные стороны представляют собой 3 параллельных эмалевых провода 20AWG, намотанных 8-10 раз. Выходное напряжение, на которое я регулировал питание, составляло максимум 25 В, а входное напряжение автомобильного аккумулятора составляло 12-14,5 В (зависит от напряжения зарядки генератора). Это напряжение будет «звучать» так же громко, как 50 В источника питания на полумостовом усилителе класса D, поскольку полномостовой усилитель класса D будет переключать 25 В в обоих направлениях через сабвуфер, давая нам пиковое напряжение 50 В от источника 25 В. .
На этом рисунке показан стресс-тест, который я провел, зажигая две автомобильные фары последовательно:
Последние штрихи к плате блока питания включают интеграцию цепи защиты от перегрева с использованием датчика температуры LM35 и компаратора напряжения.
Выход LM35 сравнивается с напряжением 0,80 В, что соответствует 80 градусам Цельсия. Если температура первичных мосфетов источника питания превысит эту точку, компаратор сработает и отключит драйвер затвора, отключив выход. Я также добавил…
Подробнее »
Посмотреть все подробности
Нравится этот проект?
Делиться
|
Встроенный фильтр нижних частот, все на одной односторонней печатной плате размером 75 мм x 125 мм.
Это измеряется простой схемой, состоящей из диодов 1N4148 и RC-фильтра (10K,10n). На IN- мы можем отрегулировать напряжение сравнения с помощью потенциометра PR1, и если напряжение на IN+ превысит настроенное, драйвер выключится. Зеленый диод означает нормальную работу, красный диод означает, что одна из защит отключила драйвер. Для перезапуска выключите, а затем включите питание или ДИСТАНЦИОННОЕ напряжение. Схема плавного пуска позволяет медленно запускать преобразователь и заряжать на выходе большую емкость.
Частота переключения 50 кГц, это хорошо для трансформаторов ATX/AT. Более низкая частота приведет к нагреву сердечника трансформатора. Если вы используете собственный трансформатор, вы можете снизить частоту переключения, чтобы уменьшить потери при переключении. Сделайте это, установив больший конденсатор на контакт 5 драйвера, например. 1нФ даст частоту около 50КГц, 1,5нФ даст 30КГц. Коммутационные транзисторы не требуют какого-либо охлаждения, если преобразователь работает исправно. Вы можете заменить IRFZ44N на другие транзисторы, нам нужно всего 100 Вт выходной мощности, а IRFZ44N может обеспечить до 300 Вт. Драйвер преобразователя питается от ДИСТАНЦИОННОЙ линии и потребляет от этой линии не более 50 мА.
техническое описание для получения дополнительной информации. Схема MUTE и ST-BY изменена – см. рис.17 в техническом описании – и постоянно подключена к +V. Два конденсатора на микросхеме усилителя мощности также являются выходными конденсаторами двухтактного преобразователя.
Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.
Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, функциональные генераторы, кристаллы и т. д.
Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.
Он также анализирует характеристики транзистора, такие как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для устранения неполадок и ремонта электронного оборудования путем определения работоспособности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.
д. Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяную коробку Altoids, а благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одного 9батарея В.
Плата оснащена 28-контактным разъемом DIP IC, заменяемым пользователем микроконтроллером ATmega328, прошитым загрузчиком Arduino, кварцевым резонатором 16 МГц и переключателем сброса. Он имеет 14 цифровых входов/выходов (0-13), 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5). Скетчи Arduino загружаются через любой адаптер USB-Serial, подключенный к разъему 6-PIN ICSP female. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от батареи, такой как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.