Блок оконечных усилителей низкой частоты. УНЧ, часть 5.


Блок оконечных усилителей низкой частоты. УНЧ, часть 5.

Медленно, но верно, продвигаясь к окончанию постройки звукового усилителя, публикую очередную статью из цикла "Самодельный усилитель и колонки для компьютера, плеера или мобильного телефона".

В статье описана конструкция блока оконечного стерео усилителя низкой частоты мощностью 2х10 Ватт и даны некоторые советы по организации охлаждения микросхем.


Другие статьи посвящённые постройке этого УНЧ.

Как рассчитать и намотать силовой низкочастотный трансформатор для блока питания УНЧ? FAQ.

Самодельный усилитель и колонки для компьютера, плеера или мобильного телефона из доступных деталей. УНЧ, часть 1.

Техническое задание и сборочный чертёж для самодельного усилителя. УНЧ, часть 2.

Блок питания для усилителя низкой частоты из доступных деталей. УНЧ, часть 3.

Блок электронной регулировки громкости, стереобазы и тембра. УНЧ, часть 4.

Простые технологии обработки пластмассы и металла. УНЧ, часть 6.

Финальная сборка, наладка и испытание. УНЧ, часть 7.


Выбор микросхемы для УНЧ.


Выбирая тип микросхемы для УНЧ, я просмотрел даташиты на несколько современных микросхем – усилителей мощности, но либо стоимость оказывалась внебюджетной, либо уровень искажений подозрительно высоким, либо питание однополярное.

Исходя из поговорки «Лучшее – враг хорошего», вернулся к старой проверенной линейке микросхем: TDA2030, TDA2040, TDA2050.

Микросхемы TDA2030A удалось купить на местном радиорынке всего по 0,38$.



Микросхема TDA2030A (К174УН19).

Микросхема TDA2030A представляет собой мощный операционный усилитель с низким уровнем гармонических искажений (THD Total Harmonic Distortion) менее 0,08%.

Микросхема имеет встроенную тепловую защиту, которая срабатывает при температуре кристалла 150ºС, и защиту от коротких замыканий, которая может защитить микросхему в течение 10 секунд при перегрузке.

Микросхему можно питать от двухполярного источника питания, что не создаёт дополнительных трудностей с пульсацией напряжения питания и щелчками при включении.

Советский аналог этой микросхемы К174УН19.


Предельные эксплутационные данные.

Напряжение питания – ±6… ±22 В*,

Максимальное входное напряжение – ±15 В,

Максимальные выходной ток – 3,5 А,

Максимальная температура кристалла – 150ºС,

Максимальная мощность, рассеиваемая микросхемой, при температуре корпуса ≤ 90ºС – 20 Вт.

------------------------------

* Предельное допустимое напряжение для К174УН19 -- ±6… ±18 В


Электрическая схема включения микросхемы TDA2030.

Оконечные усилители собраны по типовой схеме. На чертеже изображён один из каналов оконечного усилителя.


C1, C8 – 100mkF

C2, C4, C7 – 0,22mkF

C3 – 1mkF

C5 – 47mkF

C6* – 15... 82pF


R1, R5 – 22k

R2 – 1Ω

R3 – 1k

R6 – 680R

R7* – 2k


FU1, FU2 – 1A

VD1, VD2 – КД208



Назначение элементов схемы.

С3 – разделительный. R5, R6, C5 – цепь отрицательной обратной связи по переменному току, которая определяет коэффициент усиления, где R5 и R6 делитель напряжения, а C5 – разделительный. Уменьшение номинала R6 увеличивает коэффициент усиления, а увеличение наоборот.

VD1, VD2 – защищают выходной каскад от пробоя при работе на индуктивную нагрузку.

C1, C2, C7, C8 – блокировочные.

R2, C4 – цепь, предотвращающая самовозбуждение.

R7*, C6* – эта цепочка устанавливается в случае самовозбуждения (опционально).

R3 – балластный резистор, ограничивающий мощность подводимую у телефонам (наушникам).

FU1, FU2 – предохранители, защищающие блок питания от перегрузки при замыкании в цепи нагрузки или выходе микросхемы из строя.


Печатная плата.


Печатная Плата (ПП) спроектирована исходя из имеющихся радиоэлементов и корпуса.

Рациональнее было бы разместить блок питания и оконечные усилители на одной печатной плате, но сделать это не позволила конструкция корпуса, а именно то обстоятельство, что большую часть корпуса занял силовой трансформатор.





Для увеличения сечения дорожек и уменьшения расхода хлорного железа, площадь дорожек была увеличена с использованием инструмента «Полигон».


На картинке фрагмент печатной платы, выполненной из стеклотекстолита сечением 1мм, по описанной здесь технологии.

Для повышения надёжности и ремонтопригодности, в отверстиях, предназначенных для установки плавких вставок, развальцованы медные пустотелые заклёпки (пистоны) поз.1.

Для соединения с другими блоками усилителя, в соответствующие отверстия платы заклёпаны медные штырьки поз.2.


This movie requires Flash Player 9


На интерактивной картинке видно, как собиралась эта печатная плата. Добавил этот ролик, так как, как раз во время сборки экспериментировал с цейтраферной съёмкой. Чтобы «управлять» картинкой, потяните изображение мышкой.




В качестве предохранителей я использовал отрезки отдельных жил провода МГТФ (провод во фторопластовой изоляции) диаметром 0,07мм. Такие импровизированные плавкие вставки заменяют предохранители номиналом около 1-го Ампера.



При установке микросхемы TDA2030 на радиатор, нужно иметь в виду, что корпус этого чипа соединён с минусом источника питания. Если на один радиатор устанавливаются сразу две микросхемы, то нужно предусмотреть и установку изоляционных прокладок. Последние можно выполнить из любого материала обеспечивающего зазор в 0,03… 0,05мм между сопрягаемыми поверхностями. Например, можно использовать марлю, бинт или канву, пропитанную термопроводящей пастой КПТ-8.



Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика).



На этой картинке изображен разрез соединения микросхемы с радиатором охлаждения.

  1. Винт М2,5.
  2. Шайба стальная М2,5.
  3. Шайба изоляционная М2,5.
  4. Корпус микросхемы.
  5. Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
  6. Прокладка – х/б канва, пропитанная пастой КПТ-8.
  7. Радиатор охлаждения.

Несколько советов по выбору радиатора охлаждения.

Расчёт радиатора пассивного охлаждения сопряжён со сложными вычислениями и измерениями. Результаты зависят от множества переменных, а значения некоторых из них радиолюбителю могут быть неизвестны.

Однако есть несколько простых правил, которые позволяют обеспечить надёжное охлаждение любых компонентов электронной аппаратуры.


  1. Нужно обеспечить хороший контакт полупроводникового элемента с радиатором. Для этого желательно хорошо выровнять контактируемую поверхность радиатора и применить теплопроводную пасту КПТ-8 или любую другую. Когда нет ничего подходящего, можно использовать силиконовую смазку.
  2. При использовании изоляционных прокладок между микросхемой и радиатором, использование теплопроводной пасты обязательно.
  3. Лучше всего выбирать радиаторы чёрного цвета с матовой поверхностью.
  4. Снижение температуры на 10ºС увеличивает ресурс микросхемы вдвое.
  5. Не стоит поднимать температуру радиатора выше 60… 65ºС, а температуру корпуса микросхемы выше 80… 85ºС.

Ориентировочно, необходимую площадь радиатора можно определить при помощи калькулятора, скачав последний из «Дополнительных материалов» к этой статье. Для данного УНЧ, необходимая площадь радиатора – 310см² и более.


Испытание блока оконечного усилителя.

Это схема подключения оконечного УНЧ при тестировании. Проверять каналы УНЧ лучше по-очереди. Коммутировать питание можно установкой или удалением соответствующих предохранителей.

Нагрузкой могут служить 10-ти Ваттные резисторы типа ПЭВ сопротивлением 4Ω.

Вначале нужно подать питание на микросхему и убедиться в том, что она не греется. Если микросхема греется из-за возбуждения на ультразвуковых частотах, то нужно установить цепочку C6*, R7*.

Возбуждаться микросхема может так же, если между блокировочными ёмкостями и микросхемой слишком длинные дорожки ПП или проводники.

Затем, подав на микросхему сигнал и доведя его уровень до ограничения на выходе, нужно проследить за динамикой повышения температуры. Если температура радиатора не превышает 60… 65ºС, а температура корпуса микросхемы – 80… 85ºС, то можно считать, что тепловой режим в норме.



Если на радиаторе установлены сразу две микросхемы, то после того, как каждая из них будет проверена, нужно включить обе микросхемы и снова проверить тепловой режим при максимальной выходной мощности усилителя.



Дополнительные материалы к статье.

Скачать чертёж печатной платы в формате LAY (58КБ).

Скачать калькулятор приблизительного расчёта площади радиатора охлаждения микросхем в формате EXL (3КБ).

Портативная программа Sprint Layout 6.0 для рисования, редактирования и вывода на печать печатных плат. Интерфейс русский. (4,4МБ).





Нашли ошибку в тексте?Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!

Комментарии (49)

Страниц: « 1 2 3 4 [5] Показать все

luckyМарт 17th, 2014 at 18:40

Спасибо за помощь! Кондеры С5 обратной связи , после замены все пришло в норму.Если я Вам еще не надоел, то хотелось бы пару советов. Во первых спасибо за марлю(ну не знал я), во вторых прибарахляюсь понемногу для своего хобби вспомогательными средствами -посоветуйте. Во первых Измеритель ESR ? смотрел в сети куча разных по сложности и исполнению, может порекомендуете какой лучше собрать , только не обессудьте буду доставать с вопросами и мультиметр, LCR метр. Начал возится понемножку со схемами ламповых усилителей, пока осилил только гибридные, с трансами еще не решился браться набираюсь теории. Ну и хотелось бы отбраковать электролиты. Еще раз спасибо.

adminМарт 17th, 2014 at 19:50

Lucky, не за что! Знаете, можно много собрать разных простеньких приборов, но все они не заменят один очень удобный и универсальный пробор — осциллограф. Например, вместо того, чтобы выпаивать конденсатор и измерять его реактивное сопротивление, можно просто приложить к нему щуп осциллографа и сразу увидеть как он себя ведёт в реальной схеме.

Измерять ёмкость и индуктивность умеют современные мультиметры. Строить такой прибор, когда он стоит 5-10$ наверное нецелесообразно. Хотя, если интересно, то можно и построить универсальный прибор.

Когда я занимался ремонтом и конструированием р/а, то основными приборами были — хороший профессиональный осциллограф и стрелочный тестер. Когда занимался аудиотехникой, использовал ещё и генератор, а для видео — генератор видеосигналов и частотомер. Некоторые приборы изготовил сам, но до измерителя ESR так и не созрел. Никогда не испытывал необходимости в таком приборе. Хотя, помнится в нашем форуме кто-то его собирал.

luckyМарт 17th, 2014 at 20:17

Посоветуйте модель Осциллографа, и генератора. Меня интересовали модели.

adminМарт 18th, 2014 at 11:44

Lucky, генератор я использовал самодельный. Вот здесь рассказывал про него >>>
Осциллографов у меня два было С1-65А и С1-112А. Это устаревшие модели. Сейчас можно купить что-то более современное. Цифровые осциллографы стали уже продавать по доступным ценам. Но, цена более или менее приличных цифровых осциллографов начинается от нескольких сотен долларов. Аналоговый осциллограф б/у с высокими техническими характеристиками может стоить всего 100$.

Моделей много разных. Исходить нужно из того, что можно купить. Посмотрите на сайте бесплатных объявлений в своём регионе, чтобы найти б/у аналоговый осциллограф. Цифровой осциллограф в виде USB приставки к компьютеру можно купить через Интернет. Ассортимент моделей тоже велик.

витёкМай 18th, 2014 at 00:23

если можно, скинте мне на электронку варианты печатной платы с номиналами для 7294. буду о-очень признателен.(в простом формате-для просмотра). заранее спасибо

витёкМай 18th, 2014 at 16:05

Уважаемый Admin. У меня для регулировки громкости есть резистор 50к. Там по три контакта(он спаренный).Как и куда его припаевать, чтобы регулировать громкость усилителя? Подскажите пожалуйста. А ещё: где можно посмотреть вид печатной платы(7294) чтобы и номиналы элементов знать, ато каждый рисует под себя,и не всегда понятно,часто по разному. Нужен самый оптимальный вариант.Буду признателен.

adminМай 18th, 2014 at 20:26

Привет Витёк! Довольно подробную информацию о выборе резистора для регулятора громкости можно прочесть здесь>>>

Печатную плату лучше разработать самому, исходя из имеющихся компонентов, а точнее размеров электролитических конденсаторов, разъёмов, регуляторов и т.д. Кроме этого, вы сможете выбрать положение отверстий для крепления к корпусу и радиатору. Разводку лучше всего производить по шаблону предоставляемому производителем микросхемы. Если речь идёт о микросхеме TDA7259, то вот ссылка на даташит, где есть чертёж ПП>>>

Скачать самую простую портативную программу для черчения и распечатки ПП Sprint Layout 6.0 можете отсюда>>>

витёкМай 18th, 2014 at 23:46

Извини,не знаю как тебя зовут,как обращаться. Подскажи пожалуйста:какие провода должны быть припаяны к резистору(регулятор громкости). А за помощь я тебе очень благодарен

adminМай 19th, 2014 at 09:54

Витёк, создайте отдельную тему форуме, в неё и будем обсуждать Ваш УНЧ. Или отпишитесь по ссылке ниже, если не знаете, как её создать.
Что касается проводов, то если провода, идущие к регулятору громкости очень длинные, то подключение лучше выполнять экранированным проводом.

Превышено максимальное количество комментариев, поэтому обсуждение перенесено в форум>>>

Страниц: « 1 2 3 4 [5] Показать все

Загрузка...
Загрузка...