Автомобильный усилитель сабвуфера состоит из трех схем, которые смонтированы на одной печатной плате. Тем самым, усилитель сабвуфера представляет собой моноблок, что очень удобно при встраивании в небольшой корпус.
Сигнал, поступающий на вход усилителя мощности необходимо отфильтровать таким образом, чтобы его частота не была выше 60-200Гц. Для этого в составе усилителя сабвуфера включен фильтр низких частот (ФНЧ). Помимо ФНЧ на плате есть усилитель мощности звуковой частоты и повышающий преобразователь напряжения.
Сейчас я опишу немного подробнее каждый блок автомобильного усилителя сабвуфера.
Повышающий преобразователь
Преобразователь необходим данному усилителю для обеспечения развития мощности большей, чем развил бы усилитель с однополярным питанием от бортовой сети автомобиля +12В. Таким образом, преобразователь позволяет организовать двухполярное напряжение питания ±25В.
Схема примененного повышающего преобразователя была описана мною в статье «Автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ».
Схема двухтактная, построенная на ШИМ-контроллере TL494. За частоту генерации отвечают элементы R3 и C4. С их номиналами, указанными на схеме, внутренний генератор TL494 работает на частоте 100кГц, частота на выходе контроллера делится на два и на трансформаторе присутствует прямоугольный импульс, образованный силовыми ключами VT3 и VT4 уже с частотой 50кГц. На частоту 50кГц и был рассчитан трансформатор Tr1.
Схема не имеет защиты от короткого замыкания и имеет постоянную ширину импульсов.
На печатной плате усилителя сабвуфера есть незначительные отличия: отсутствует предохранитель F1, предусматривается, что он будет установлен либо на корпусе устройства, либо в колодке автомобиля. Отсутствуют конденсаторы C5, C11 и C12. Присутствуют выходные дроссели. Вместо четырех отдельных диодов Шоттки VD3-VD6 применена диодная сборка и два отдельных диода.
Импульсный трансформатор
Наибольшее затруднение при сборке достается при намотке трансформатора. Попробую объяснить принцип его изготовления.
Я применил в качестве сердечника трансформатора ферритовое кольцо с маркировкой 2000HM и размерами 32?16?12мм.
Первым делом кладем несколько слоев изоляции.
Первичная обмотка
Первичная обмотка делится на две половинки. Каждая половинка содержит 5 витков. Так как токи в первичной цепи велики, то необходимо обеспечить хорошее сечение обмоточного провода. Для этого нужно мотать каждую половину 4 жилами провода ПЭТВ-2 диаметром 0.63мм. Я мотал 5 жилами (но это не обязательно и более трудно).
Да, кстати, если ваш сердечник имеет другие габариты и марку материала, то необходимо произвести пересчет минимального количества витков первичной обмотки в программе Lite-CalcIT.
Есть два способа намотки. При первом способе мотается 5 витков в один слой, равномерно распределенных по всей длине кольца. Далее делается отвод (это будет средняя точка) и от него мотается еще аналогичный слой с 5 витками, в том же самом направлении. Стоит не забывать про изоляцию между слоями проводов. В итоге мы должны получить две половинки, у которых конец одной соединен с началом другой. Обратите внимание, что соединение средней точки выполняется на печатной плате.
Я воспользовался вторым способом. Он заключается в намотке 5 витков в один слой сразу всеми жилами, в моем случае 10 жилами. Дальше нужно разделить (расщепить, вызвонить) по 5 жил и соединить общую точку так, чтобы конец одной половины соединялся с началом другой половины. Ошибкой будет соединение начала одной половинки с ее же концом, то есть образование короткозамкнутого витка.
Вторичная обмотка
Мотается аналогично первичной обмотке, одним из описанных выше способов. Число витков 10+10, двумя жилами провода ПЭТВ-2 диаметром 0.63мм. При таком количестве витков, на холостом ходу повышающего преобразователя, на его выходе присутствует напряжение ±25В, под нагрузкой усилителя сабвуфера оно будет немного проседать. Также выходное напряжение зависит от входного напряжения. При работающем генераторе автомобиля, в моем случае, напряжение на борту составляло +13.5В, а выходное напряжение преобразователя ±26В.
Соединение выводов вторичной обмотки на плате.
Соединение выводов первичной обмотки на плате.
Дроссели
Через входной дроссель L1 протекает достаточно сильный ток, который может достигать 10 Ампер на пиках, поэтому диаметр провода должен быть не менее 1мм. Мотается дроссель на ферритовом стержне диаметром 5-6мм и имеет 10-20 витков. Также его можно выполнить на кольце из распыленного железа желтого цвета.
Выходные дроссели аналогичные, диаметр провода может быть меньше (0.7-0.8мм и более) из-за меньшего тока, протекающего через них.
Я применил стержневые дроссели, от старых импульсных блоков питания.
Компоненты и охлаждение
Все номиналы указаны в схеме.
Все резисторы мощностью 0.25Вт за исключением R4, R9 и R10, их мощность 2Вт.
Неполярные конденсаторы могут быть керамическими.
В качестве диодной сборки необходимо применить Шоттки с током 2?5А и напряжением 100В, например MBR10100CT.
VD4 и VD5 должны быть также диодами Шоттки, либо очень быстрыми импульсными диодами на ток не менее 3А и напряжение не менее 100В. Подойдут SR5100, SF56, UF5408 и им подобные.
На силовые ключи VT3 и VT4 необходимо установить небольшую алюминиевую пластинку через изоляционные втулки и прокладки. После установки теплоотвода нужно проверить сопротивление между фланцами ключей и радиатором, сопротивление должно быть бесконечным.
Фильтр низких частот
Активный фильтр НЧ собран на сдвоенном операционном усилителе (ОУ) широкого применения NJM4558D. Нет необходимости в автомобильном усилителе сабвуфера применять дорогостоящие малошумящие ОУ.
Напряжение питания ФНЧ однополярное, поэтому он запитан от одного плеча преобразователя. Ограничительный резистор R8 и стабилитрон VD1 стабилизируют напряжение на уровне +15В. Резистор R8 может быть мощностью 0.25Вт, так как на нем рассеивается малое количество мощности (на плате я установил резистор 2Вт – ошибочно).
Канал U1.1 включен в инвертирующем режиме с ООС. На неинвертирующий вход подано напряжение смещения, равное половине напряжения питания (+15В), тем самым давая возможность работать, как с отрицательной полуволной, так и положительной полуволной.
Коэффициент усиления фильтра равен 3. Частота среза ФНЧ находится в районе 60Гц. Ток потребления NJM4558D всего 3.5мА.
Для увеличения частоты среза необходимо уменьшить одновременно емкости C4, C6 и C8.
Резистором R11 можно установить необходимую амплитуду сигнала, поступающего на вход усилителя мощности звуковой частоты. Также он частично изменяет частоту среза, так как совместно с конденсатором C8 образует ФНЧ.
Усилитель мощности звуковой частоты
В качестве УНЧ применена схема усилителя Дорофеева. Про его сборку я подробно писал в статье «Качественный усилитель класса B».
Все номиналы компонентов представлены на схеме, дефицитных элементов в ней нет. Резистор R11 мощностью 1Вт, остальные резисторы мощностью 0.25Вт.
Неполярные конденсаторы могут быть керамическими, разницы в качестве звука при прослушивании вы не увидите, тем более в автомобиле и на низких частотах.
При замене транзисторов на аналоги, обязательно проверяйте расположение выводов, так например транзисторные пары TIP42-TIP41 и КТ818-КТ819 по параметрам могут заменять друг друга, но имеют разную цоколевку.
Транзисторы необходимо установить на радиатор через изоляционные прокладки и втулки. Площадь теплоотвода должна быть 600см2. Для проверки я использовал алюминиевую пластинку с площадью охлаждаемой поверхности 70см2.
Печатная плата
Печатная плата автомобильного сабвуфера разведена известным в сети радиолюбителем под ником DTS.
Печатная плата кому-то может показаться неудобной, но DTS разводил ее под свои нужды, параметры и габариты. В любом случае, можно развести свой вариант. Я лично использовал печатную плату от DTS, мне нравится ее компоновка и размеры.
Хочу заметить, что плата имеет множество перемычек, поэтому будьте внимательны при повторении схемы, не забывайте их впаять.
После монтажа обязательно нужно смыть остатки флюса (канифоли).
Рекомендации по сборке
Сборку автомобильного усилителя сабвуфера необходимо начинать с повышающего преобразователя. Выполнив монтаж компонентов, необходимо проверить его, нагрузив выход резистором с сопротивлением 50-70Ом.
Убедившись в исправной работе преобразователя, приступаем к сборке фильтра НЧ и усилителя мощности.
Наладка усилителя мощности осуществляется установкой напряжения постоянного тока на базах VT1 и VT2 относительно общей точки (GND) в районе 0.4-0.5В. Более подробно о наладке рассказано в указанной выше статье.
Печатная плата усилителя сабвуфера СКАЧАТЬ