Меню

Усилитель мощности ланзар тюнинг финальной версии

Усилитель мощности ланзар тюнинг финальной версии

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЛАНЗАР.
ТЮНИНГ ФИНАЛЬНОЙ ВЕРСИИ

По сути усилитель уже можно считать законченным, однако смущает слишком большой диапазон питающих напряжений усилителя мощности. Разумеется, что при изменении напряжения питания изменяются и токи, протекающие через первые каскады, следовательно транзисторы первых каскадов могут уйти с «золотой середины» минимальных искажений.
Собственно это и был подверждено изменением номиналов и контрольными замерами при максимальном напряжении питания. Принципиальная схема усилителя для напряжения питания ±65 приведена на рисунке 1, и позволило снизить THD примерно в 2 раза.


Рисунок 1 УВЕЛИЧИТЬ

Коф усиления у данного УМЗЧ составляет 27 дБ, другими словами при входном напряжении 1 В на выходе усилителя будет 16 В, что на нагрузке 4 Ома будет составлять 66 Вт. Для получения максимальной мощности с незначительным увеличением THD следует уменьшить R12 до 680 Ом (коф усиления 30дБ) и на вход подавать 1,5 В. Так же рекомендуется на выходе усилителя мощности поставить резистор на 3,9 Ом и дросселек на 5мкГн, соединенные параллельно.

Как то, в очередной раз, тестируя усилители Холтона посетила мысль — А не попробовать ли к этому усилителю напряжения прилепить выходной каскад на полевиках?
Сказано — сделанно. После проверки работоспособности мысль нашептала на ухо, что предпоследний каскад практически не нужен, ведь затворы выходников тока то не потребляют и ставить дополнительный повторитель есть лишь увеличение себестоимости и трудоемкости.
И действительно — после удаления предпоследнего каскада на слух ничего не изменилось, приборы же показали довольно серьезное снижение искажений на мощностях близких к максимальным (270 Вт), причем при одинаковых напряжениях питания (±65 В) и одинаковом входном напряжении (1,5 В)и нагрузке полностью биполярный вариант показал THD равным 0,1 %, а усилитель с полевиками на выходе 0,046 %, т.е. практически в 2 раза меньший.
Принципиальная схема получившегося усилителя приведена на рисунке 2.


Рисунок 2 УВЕЛИЧИТЬ

Номиналы R8, R11, R17 и R19 для напряжения питания ±35 В, для напряжения ±65 следует использовать номиналы из предыдущей схемы.
Ну чтож, вроде забавненько получается, однако мучает один вопрос — А чего бы еще такого сделать чтобы стало еще лучше?
Ответ образовался сам по себе — диф каскад нагружен на базу транзистора с довольно большим током покоя, следовательно ток коллектора дифкаскада будет менятся в зависимости от амплитуды выходного сигнала, а это как раз лазейка для дополнительных искажений. Выход оказался не слишком сложным — по одному повторителю после диф каскада весьма успешно решили эту проблему.
Но этой доработки показалось мало — усилитель уже вплотную приблизился к усилителям высокого качества, а эти игрушки питаются обычно от двух двуполярных источников — один для усилителя напряжения и второй для оконечных каскадов, т.е. усилителей тока. Такое построение блока питания довольно заманчиво, поскольку позволяет увеличить качество питания первых каскадов усилителя напряжения, а так же увеличивается КПД оконечных каскадов, поскольку напряжение питания усилителя напряжения всегда несколько больше напряжения питания оконечных каскадов.
Однако этот вариант довольно сильно увеличивает трудоемкость изготовления блока питания и дополнительные конденсаторы фильтра питания тоже чего то стоят. Проглядев n-ое количество схем решение проблемы возникло довольно неожиданно — организовать плавающее питание для усилителя напряжения.
Другими словами напряжение питания усилителя напряжения будет зависить от выходного сигнала — если на выходе увеличивается положительная полуволна — на усилителе напряжения увеличиваться будет плюсовая ветка питания и уменьшаться величина минуса и наоборот — при увеличении минусовой полуволны напряжение питания минуса будет увеличиваться а плюса уменьшаться. Таким образом от одного источника питания стало возможным получить питание на усителе напряжения больше самого источника питания. Кроме того, что усилитель теперь имеет максимальный КПД (при одном и том же напряжении питания выходная мощность увеличилась на 40 Вт по сравнению с предшественником и на 80 Вт по сравнению со схемой на рисунке 1) у него еще довольно серьезно снизился уровень THD, что позволило увеличить коф усиления до 35 дБ, а это означает, что при входном напряжении 1 В усилитель на нагрузку 4 Ома и напряжении питания ±65 В отдаст в нагрузку честные 400. 410 Вт синусоидального сигнала при THD равном 0,01% .
Тут в догонку еще появилась мыслишка — А не интегрировать ли в усилитель защиту от перегрузки? В результате на свет появилась схема приведенная на рисунке 3, которая и была воплощена в «металле».


Рисунок 3 УВЕЛИЧИТЬ

Оставалось решить вопрос адаптации усилителя к различным источникам питания, точнее к величинам питающих напряжений. Ну эта проблема решилась довольно просто — в точки формирования опорного напряжения дифкаскада была введена цепочка из четырех диодов и подстроечного резистора. Таким образом появилась возможность не только изменять ток чере первые каскады в зависимости от напряжения питания, но и появилась цепочка которая будет поддерживать этот ток на одном уровне при изменении температуры окружающей среды. Другими словами усилитель теперь имеет 2 термостабилизирующих узла — первый следит за током покоя усилителя напряжения, второй — током покоя оконечных каскадов.
Таким образом появился усилитель с повышенной термостабильностью, повышенным КПД, пониженным THD, защитой от перегрузки и идеальной адаптацией к напряжению питания, т.е. усилитель от которого, в зависимости от количества оконечных пар транзисторов , можно получить от ста до 600 Вт весьма приличного звука, на рисунке 4 собственно и изображена практически финальная версия черновика, полностью работоспособного черновика — защита еще несколько сыровата, тем не менее работает вполне надежно. Резистором R63 выставляется уровень сработки защиты в зависимости от требуемой мощности.

Читайте также:  Тюнинг прицепа скиф своими руками


Рисунок 4УВЕЛИЧИТЬ

Почему верхним пределом прописано 600 Вт? Просто суммарная емкость затворов оконечных транзситоров становится уже довольно высокой и для выравнивания характеристик уже требуется вводить дополнительный повторитель на полевиках. Да и греться это чудо будет уже слишком сильно. Так что выше 600Вт в этом варианте лучше не использовать.
Однако заложенный, в данное схемотехническое решение, потенциал слишком велик и ограничиваться мощностью в 600 Вт как то не слишком серьезно, поэтому поломав еще немного голову мы изменили систему защиты от перегрузки — сделали ее по тиристорному варианту, т.е. в не штатной ситуации ток не ограничивается на каком то уровне, а транзисторы оконечного каскада полностью закрываются, что уменьшает нагрузку на них и увеличивает надежность усилителя. Ну а мощность было решено увеличивать переводом усилителя в класс G, что позволило используя все тот же модуль усилителя напряжения, получить на нагрузке 4 Ома до 1300 Вт и до 2400 Вт на 2 Ома при THD 0,02%.
Конечно Америки мы не открыли — это уже где то было, тем не менее стало понятно что откуда берется и куда девается, надеемся и Вам тоже.

Источник

Мощный усилитель «Lanzar»

Я не являюсь автором схемы, а просто попытался собрать в одном месте информацию, которая, на мой взгляд, поможет собрать данный усилитель тем людям, кто еще меньше, чем я, в этом разбирается.

СОБИРАЕМ ЛАНЗАР

Повторение одних и тех же вопросов на каждой странице обсуждения этого усилителя побудило меня написать этот небольшой набросок. Все написанное ниже является моим представлением того, что нужно знать начинающему радиолюбителю, решившему сделать этот усилитель, и не претендует на абсолютную истину.

Допустим, вы находитесь в поиске схемы хорошего транзисторного усилителя. Такие схемы, как например «УМ Зуева», «ВП», «Натали», и другие вам кажутся сложными, или мало опыта для их сборки, но хорошего звука хочется. Тогда вы нашли то, что искали! Ланзар представляет собой усилитель, построенный по классической симметричной схеме, свыходным каскадом работающий в классе АВ, и обладает довольно неплохим звучанием, при отсутствии сложной настройки и дефицитных комплектующих.

Схема усилителя:

Я счел нужным внести некоторые незначительные изменения в оригинальную схему: коэффициент усиления немного повышен – до 28 раз (изменен R14), изменены номиналы входного фильтра R1, R2, а также по совету MayBe I’m a Leo номиналы резисторов базового делителя транзистора термостабилизации (R15, R15’) для более плавной настройки тока покоя. Изменения не являются критическими. Нумерация элементов сохранена.

Питание усилителя

Источник питания усилителя – самое дорогостоящее звено в нем, поэтому начинать следует с него. Ниже несколько слов об ИП.

Исходя из сопротивления нагрузки и желаемой выходной мощности выбирается нужное напряжение питания (Таблица 1). Данная таблица взята с сайта-первоисточника (interlavka.narod.ru), однако , лично я настоятельно не рекомендовал бы эксплуатировать данный усилитель на мощностях более 200-220 Ватт.

ЗАПОМНИТЕ! Это не компьютер, никакое супер-охлаждение не нужно, конструкция не должна работать на пределе своих возможностей, тогда вы получите надежный усилитель, который будет работать долгие годы и радовать вас звуком. Мы ведь решили сделать качественное устройство, а не букет новогодних фейерверков, поэтому всякие «выжиматели» пускай идут лесом.

При напряжениях питания ниже ±45 В/8 Ом и ±35 В/4 Ом вторую пару выходных транзисторов (VT12, VT13) можно не ставить! При таких напряжениях питания получаем выходную мощность порядка 100 Вт, что для дома более чем достаточно. Замечу, что если при таких напряжениях все-таки установить 2 пары, то выходная мощность повысится совсем на незначительную величину порядка 3-5 Вт. Но если «жаба не душит», то с целью увеличения надежности можно и 2 пары поставить.

Мощность трансформатора можно рассчитать, используя программу «PowerSup». Расчет, основанный на том, что примерный КПД усилителя равен 50-55%, а значит, мощность трансформатора равна: Pтранс=(Pвых*Nканалов*100%)/КПД применим только в том случае, если вы хотите долговременно слушать синусоиду. У реального же музыкального сигнала, в отличие от синуса, соотношение пикового и среднего значений гораздо меньше, поэтому нет смысла тратить деньги на лишние мощности трансформатора, которые все равно никогда не будут использованы.

Кому не охота считать: для усилителя 2х100 ватт вполне достаточно трансформатора 100-150 Вт и электролитов по 20000-30000 мкФ в плечо.

В расчете рекомендую выбирать самый «тяжелый» пик-фактор (8 дБ), чтобы ваш БП незагнулся, если вдруг решите послушать музыку с таким п-ф. Кстати, выходную мощность и напряжение питания тоже рекомендую рассчитать с помощью этой программы. Для Ланзара dU можно выбрать порядка 4-7 В.

Читайте также:  Тюнинг пневматического пистолета colt 1911

Более подробно о программе «PowerSup» и методике расчета написано на сайте автора (AudioKiller’а).

Все это особенно актуально, если вы решили купить новый трансформатор. Если же у вас в закромах он уже имеется, и вдруг оказался большей мощности, чем расчетная, то можно смело его использовать, запас – вещь хорошая, но фанатизма не нужно. Если же вы решили самостоятельно изготовить трансформатор, то на этой страничке Сергея Комарова есть нормальный метод расчета.

Непосредственно сама схема простейшего двуполярного БП выглядит так:

Сама схема и детали для ее построения хорошо описана Михаилом (D-Evil) в ФАКе по TDA7294.

Повторяться не буду, отмечу только поправку про мощность трансформатора, описанно выше, и про диодный мостик: так как у Ланзара напряжение питания может быть выше, чему TDA729х, то мостик должен «держать» соответственно большее обратное напряжение, не менее:

Uобр_мин = 1,2*(1,4*2*Uполуобмотки_трансформатора) ,

где 1.2 – коэффициент запаса (20%)

А при больших мощностях трансформатора и емкостях в фильтре с целью защиты трансформатора и мостика от колоссальных пусковых токов следует использовать т.н. схему «мягкого пуска» или «софтстарт».

Детали усилителя

Список деталей для одного канала приложен в архиве в файле

Некоторые номиналы требуют особых пояснений:

C1 – разделительный конденсатор, должен быть хорошего качества. По типам конденсаторов, используемых в качестве разделительных, существуют разные мнения, поэтому искушенные смогут сами выбрать для себя наилучший вариант оного. Для остальных рекомендую использовать пленочные полипропиленовые конденсаторы известных брендов типа Рифа PHE426 и т.п., но при отсутствии таковых широкодоступные лавсановые К73-17 вполне подойдут.

От емкости этого конденсатора также зависит нижняя граничная частота, которая будет усиливаться.

В печатной плате от interlavka.narod.ru в качестве С1 предусмотрено посадочное место для неполярного конденсатора, составленного из двух электролитов, включеннях «минусами» друг к другу и «плюсами» в цепь и зашунтированных пленочным конденсатором 1 мкФ:

Лично я бы выкинул электролиты и оставил бы один пленочный конденсатор выше указанных типов, емкостью 1,5-3,3 мкФ – такой емкости достаточно для работы усилителя на «широкую полосу». В случае работы на сабвуфер, емкость требуется по-больше. Тут то и можно было бы добавить электролиты емкостями 22-50 мкФ х 25 В. Однако, печатная плата накладывает свои ограничения, и пленочный конденсатор 2.2-3.3 мкФ туда вряд ли влезет. Поэтому ставим 2х22 мкф 25 В+1 мкФ.

R3, R6 – балластные. Хотя изначально эти резисторы выбраны 2,7 кОм, я бы пересчитал их на нужное напряжение питания усилителя по формуле:

R=(Uплеча – 15В)/Iст (кОм) ,

где Iст – ток стабилизации, мА (порядка 8-10 мА)

L1 – 10 витков провода 0,8 мм на 12 мм оправке, все смазывается суперклеем, и после высыхания внутрь вкладывается резистор R31.

Электролитические конденсаторы С8, С11, С16, С17 должны быть рассчитаны нанапряжение не ниже, чем напряжение питания с запасом 15-20%, например, при ±35 В подойдут конденсаторы на 50 В, а при ±50 В уже нужно выбирать на 63 Вольта. Напряжения других электролитических конденсаторов указано на схеме.

Пленочные конденсаторы (неполярные) обычно не делают рассчитанными менее чем на 63 В, так что тут проблем возникнуть не должно.

Подстроечный резистор R15 – многооборотный, тип 3296.

Под эмиттерные резисторы R26, R27, R29 и R30 – на плате предусмотрены посадочные места под проволочные керамические SQP резисторы мощностью 5 Вт. Диапазон приемлемых номиналов – 0,22-0,33 Ом. Хотя SQP – это далеко не самый лучший вариант, зато доступный.

Можно применить и отечественные резисторы C5-16. Я не пробовал, но возможно они даже будут лучше SQP.

Остальные резисторы – C1-4 (углеродистые) или С2-23 (МЛТ) (металлопленочные). Все, кроме указанных отдельно – на 0,25 Вт.

Некоторые возможные замены:

  1. Парные транзисторы меняются на другие пары. Составление пары из транзисторов двух разных пар недопустимо.
  2. VT5/VT6 можно заменить на 2SB649/2SD669. Следует учесть, что цоколевка этих транзисторов зеркальна относительно 2SA1837/2SC4793, и при использовании их нужно развернуть на 180 градусов относительно нарисованных на плате.
  3. VT8/VT9 – на 2SC5171/2SA1930
  4. VT7 – на BD135, BD137
  5. Транзисторы дифкаскадов (VT1 иVT3), (VT2 иVT4) желательно подобрать попарно с наименьшим разбросом беты (hFE) с помощью тестера. Точности 10-15% вполне достаточно. При сильном разбросе возможен несколько повышенный уровень постоянного напряжения на выходе. Процесс описан Михаилом (D-Evil) в ФАКе по усилителю ВП тут.

Еще одна иллюстрация процесса измерения беты:

Транзисторы 2SC5200/2SA1943 являются самыми дорогостоящими компонентами в данной схеме, их часто подделывают. Похожие на настоящие 2SC5200/2SA1943 фирмы Toshiba имеют сверху два следа отлома и выглядят так:

Одинаковые выходные транзисторы желательно взять из одной партии (на рисунке 512 – номер партии, т.е. скажем оба 2SC5200 с номером 512), тогда ток покоя при установке двух пар будет равномернее распределяться на каждую пару.

Читайте также:  Решетка радиатора рено аркана тюнинг без логотипа

Печатная плата

Печатная плата взята с interlavka.narod.ru. Исправления с моей стороны носили в основном косметический характер, также исправлены некоторые ошибки в подписанных номиналах, вроде перепутанных резисторов у транзистора термостабилизации и др. мелочи. Плата нарисована со стороны деталей. Зеркалить для изготовления ЛУТ’ом не нужно!

Несколько рекомендаций при сборке

  1. ВАЖНО!Перед впаиванием каждая деталь должна быть проверена на исправность, сопротивление резисторов измерено во избежание ошибки в номинале, транзисторы проверены прозвонкой тестером, и так далее. Искать подобные ошибки потом на собранной плате гораздо сложнее, так что лучше не торопиться и все проверить. Cэкономите КУЧУ времени и нервов.
  2. ВАЖНО! Перед впаиванием подстроечного резистора R15, он должен быть «выкручен» так, чтобы в разрыв дорожки впаивалось его полное сопротивление, т.е., если смотреть по картинке выше, между правым и средним выводом д.б. все сопротивление подстроечника.
  3. Перемычки во избежание случайного к.з. лучше делать изолированными проводами.
  4. Транзисторы VT7-VT13 устанавливаются на общий радиатор через изолирующие прокладки – слюду с термопастой (например, КПТ-8) или «Номакон». Слюда более предпочтительна. Указанные на схеме VT8,VT9 в изолированном корпусе, поэтому их фланцы достаточно просто смазать термопастой. После установки на радиатор тестером проверяются коллекторы транзисторов (средние ножки) на отсутствие к.з. с радиатором.
  5. Транзисторы VT5, VT6 тоже нужно установить на небольшие радиаторы – например 2 плоские пластинки размерами около 7х3 см, вообще, что найдется в закромах, то и ставьте, незабудьте только термопастой промазать.
  6. Для лучшего теплового контакта транзисторы дифкаскадов (VT1 и VT3), (VT2 и VT4) можно тоже смазать термопастой и прижать их друг к другу термоусадкой.

Первый запуск и настройка

Еще раз внимательно все проверяем, если на вид все нормально, нигде нет ошибок, «соплей», коротких замыканий на радиатор и пр., то можно приступить к первому запуску.

ВАЖНО! Первый запуск и настройку любого усилителя нужно проводить с закороченным на землю входом, с ограничением тока источника питания и без нагрузки . Тогда шанс спалить что-то сильно уменьшается. Самое простое решение, которым пользуюсь я – лампа накаливания 60-150 Вт, включенная последовательно первичной обмотке трансформатора:

Запускаем через лампу усилитель, измеряем постоянное напряжение на выходе: нормальные значения – не более ±(50-70) мВ. «Гуляние» постоянки в пределах ±10 мВ считается нормальным. Контролируем наличие напряжений 15 В на обоих стабилитронах. Если все в норме, ничего не взорвалось, не сгорело, то приступаем к настройке.

Лампа при запуске исправного усилителя с током покоя = 0 должна кратковременно вспыхнуть (из-за тока при заряде емкостей в БП), а потом погаснуть. Если лампа ярко горит, значит что-то неисправно, выключаем и ищем ошибку.

Как уже было сказано, усилитель прост в настройке: требуется только установить ток покоя (ТП) выходных транзисторов.

Его следует выставлять на «прогретом» усилителе, т.е. перед установкой пусть поиграет некоторое время, минут 15-20. Во время установки ТП вход должен быть закорочен на землю, а выход висеть в воздухе.

Ток покоя можно узнать, измерив падение напряжения на паре эмиттерных резисторов, например на R26 и R27 (мультиметр установить на предел 200 мВ, щупы – на эмиттеры VT10 и VT11):

Cоответсвенно, Iпок = Uv/(R26+R26) .

Далее ПЛАВНО , без рывков крутим подстроечник и смотрим на показания мультиметра. Требуется установить 70-100 мА. Для указанных на рисунке номиналов резисторов это эквивалентно показанию мультиметра (30-44) мВ.

Лампочка при этом может немного начать светиться. Проверяем еще раз уровень постоянного напряжения на выходе, если все в норме, можно подключать акустику и слушать.

Фото собранного усилителя

Другая полезная информация и возможные варианты устранения несправностей

Самовозбуждение усилителя: Косвенно определяется по нагреву резистора в цепи Цобеля – R28. Достоверно определяется с помощью осциллографа. Для устранения попробовать увеличить номиналы корректирующих емкостей C9 и C10.

Большой уровень постоянной составляющей на выходе: подобрать транзисторы дифкаскадов (VT1 и VT3), (VT2 и VT4) по «Бетте». Если не помогает, или подобрать точнее нет возможности, то можно попробовать изменять номинал одного из резисторов R4 и R5. Но такое решение – не самое лучшее, лучше все же подобрать транзисторы.

Вариант небольшого повышения чувствительности: Повысить чувствительность усилителя (коэф. усиления) можно, увеличив номинал резистора R14. Коэф. усиления может быть рассчитан по формуле:

Ку = 1+R14/R11 , (раз)

Но не стоит слишком увлекаться, так как с увеличением R14, уменьшается глубина ООС и увеличивается неравномерность АЧХ и КНИ. Лучше измерить уровень выходного напряжения источника при полной громкости (амплитуду) и подсчитать, какой Ку необходим для работы усилителя с полным размахом выходного напряжения, взяв его с запасом 3 дБ (до клиппинга).

Для конкретики, пусть максимум, до которого терпимо поднять Ку – 40-50. Если надо больше, то делайте предусилитель.

Если возникли какие-то вопросы, пишите в соответствующую тему на форум. Удачной сборки!

Автор: Ермаков Евгений (GeniusXZ)

Источник

Adblock
detector