Фото прислал Александр (Allroy), Новороссийск
По случаю достался мне «модернизированный» усилитель мощности «Ода-УМ102С». Модернизация была произведена неизвестным мастером настолько сурово, что в живых остались только хорошие «мясистые» радиаторы. Вот к ним я и решил приспособить свой новый проект, который плавно вытек в связи с желанием опробовать новую идею в железе.
Историческая справка
Стереофонический радиокомплекс «Ода 102 Стерео» с 1986 года выпускал Муромский завод «РИП». Комплекс обеспечивал приём моно и стереопередач в диапазоне УКВ, запись моно и стереофонических программ, с последующим воспроизведением. Комплекс состоял из 5-ти функционально законченных блоков: УКВ тюнера «Ода-102С», кассетного магнитофона-приставки «Ода-302С», усилителя мощности «Ода УМ-102С», предварительного усилителя «Ода УП-102С» и 2-х акустических систем «15АС-213».
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
Как изготовить L1 я , но если кого такой вариант напрягает, то катушку можно намотать на 2-ваттном резисторе 10-33 Ом проводом диаметром 0.8 мм в один слой.
VT5, VT6 снабжены небольшими радиаторами, представляющими из себя алюминиевую пластинку 10×20 мм.
--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов,
главный редактор журнала «Датагор»
Спасибо за внимание!
Андрей Зеленин,
Киргизия, г. Бишкек
В этой статье я покажу свой усилитель Ланзар. Усилитель собирался пол года назад под заказ, но под конец заказчик передумал и я забросил работы по нему.
Вспомнил про него лишь сейчас, когда начался конкурс. Усилитель практически доделан, не хватает лишь пары полевиков в преобразователе и нужно добиться адекватной работы защиты, а так всё готово. К сожалению тесты усилителя в видео проводить я не буду, две основные причины это отсутствие мощного источника питания 12 вольт и вторая – тестовый динамик на 100 ватт при прошлых тестах приказал долго жить, диффузор просто выпрыгнул вместе с катушкой, теперь я без динамика:) за то замерил мощность, на 5 – почти 6 омах она была 300-310 ватт.
В этом усилителе меня удивляет один момент, при снимаемой мощночти 300 вт, выходные транзисторы не выгорают, хотя покупались на ибее за 100 рублей/пара.
Ниже приведена схема усилителя
Схема была взята в интернете, так же как и печатная плата.
Теперь посмотрим на схему преобразователя
Схему рисовал сам, тут мы видим преобразователь напряжения на IR2153, частота преобразователя 70 кГц, в качестве силовых транзисторов примененыIRF3205, по 2 штуки на плечо.
И – питания преобразователя можно кидать (через предохранитель конечно же) напрямую на аккумулятор, ведь включение преобразователя произойдёт только при подаче 12 вольт с магнитолы на контакт REM, а именно на ногу питания микросхемы. Вот такая хитрая схема запуска. Кстати кулер запитывается не напрямую от аккумулятора, а от отдельного выхода преобразователя специально, чтобы он включался только при включении самого усилителя, а не крутился бесконечно, что не слабо сократило бы ему жизненный ресурс.
Трансформатор намотан на двух сложенных кольцах проницаемостью 2000
Первичная обмотка содержит 5 витков на каждое плечо проводом 0.8мм в 10 жил. Основная вторичная обмотка имеет 26+26 витков тем же проводом в 4 жилы. Обмотка питания ФНЧ содержит 8+8 витков тем же проводом. Обмотка для питания кулера – 8 витков.
На выходе имеем двухполярное напряжение +- 60 вольт для питания самого усилителя и блока защиты, двухполярное стабилизированное +-15 вольт для питания ФНЧ и однополряное стабилизированное 12 вольт для питания кулера. Все напряжения выпрямляются диодными мостами. Основной выход – это 4 диода FCF10A40 10 Ампер 400 Вольт, они усаживаются на радиатор. Остальные мосты построены из ультрабыстрых 1 амперных диодов UF4007.
Схемы ФНЧ и защиты нет, но есть печатные платы со всеми номиналами компонентов.
Вот что в итоге у меня получилось
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.
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.
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
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 :
- Парные транзисторы меняются на другие пары. Составление пары из транзисторов двух разных пар недопустимо.
- 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.
- VT8/VT9 – на 2SC5171/2SA1930
- VT7 – на BD135, BD137
- Транзисторы дифкаскадов (VT 1 и VT3 ), (VT 2 и VT4 ) 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 .
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.
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!
- 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.
- 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.
- Перемычки во избежание случайного к.з. лучше делать изолированными проводами.
- 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.
- 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.
- 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!
КАК ОТРЕГУЛИРОВАТЬ УСИЛИТЕЛЬ ЛАНЗАР
Усилитель мощности Ланзар имеет две базовых схемы - первая
полностью на биполярных транранзисторах, вторая с использованием полевых в предпоследнем каскаде.
Принципиальная схема усилителя ЛАНЗАР здесь приводится не будет - она лежит в архиве SPLAN 6, там же можно взять перечень деталей, необходимый для самостоятельной сборки данного усилителя мощности. Кстати, в архиве две схемы - одна традиионная, а вторая - с одной парой транзисторов оконечного каскада.
Рисунок 1. Извлечение списка элементов из чертежа SPLAN
На рисунке 2 приведена схема усилителя Ланзар, но выполненная в симмуляторе МС-8. Позиционные номера элементов не совпадают, поэтому на этой странице будет идти речь о схеме выполненной в МИКРОКАП, чтобы избежать путаницы.
Рисунок 2 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР из симмулятора МС-8
Для примера возьмем напряжение питания равным ±60 В. Если монтаж выполнен правильно и нет не исправных деталей то получим карту напряжений, показанную на рисунке 3.
Рисунок 3.
Токи, протекающие через элементы усилителя мощности показаны на рисунке 4.
Рисунок 4.
Рассеиваемая мощность каждого элемента показана на рисунке 5 (на транзисторах Q5, Q6 рассеивается порядка 990 мВт, следовательно и корпусу TO-126, и корпусу TO-220 потребуется теплоотвод ).
Рисунок 5
Для остальный популярных напряжений питания рисунки с картами напряжений приведены ниже в правой колонке. Карты начинаются с напряжения питания ±30В, поскольку при более низком напряжении использовать усилитель ЛАНЗАР слишком дорого - ну не расчитан он на мощностя менее 100 Вт. На рисунка зеленым выделены элементы подгоняющие режимы работы усилителя под данное напряжение питания. Цифра возле резистора Х3 обозначает процентное положение движка подстроечного резистора
Несколько слов о о деталях и монтаже:
Поднимался вопрос о целесообразности использования в эмиттерных цепях оконечных транзисторов
керамических резисторов. Можно использовать и МЛТ-2, по два штуки, включенных параллельно с номиналом
0,47...0,68 Ома. Однако вносимые керамическими резисторами искажения слишком малы, а вот тот факт, что
они обрывные - при перегрузке они обрываются, т.е. их сопротивление становиться бесконечным, что довольно
часто приводит к спасению оконечных транзисторов в критических ситуациях.
Перед монтажом силовых транзисторов, а так же в случае подозрений на их пробой, силовые транзисторы проверяются тестером. Предел на тестере устанавливается на проверку диодов (рис 13).
Стоит ли подбирать транзисторы по коф. усиления? Споров на эту тему довольно много и идея подбора элементов тянеться еще с глубоких семидесятых годов, когда качество элементной базы оставляло желать лучшего. На сегодня завод изготовитель гарантирует разброс параметров между транзисторами одной партии не более 2%, что уже само по себе говорит о хорошем качестве элементов. Кроме этого, учитывая то, что оконечные транзисторы 2SA1943 - 2SC5200 прочно обосновались в звукотехнике завод изготовитель начал выпус парных транзисторов, т.е. транзисторы и прямой, и обратной проводимости уже имеют одинаковые параметры, т.е. разницу не боле 2% (рис 14). К сожалению такие пары не всегда встречаютсяв продаже, тем не менее несколько раз нам доводилось покупать "близнецов". Однако даже имея разборос по коф. усиления между транзисторами прямой и обратной проводимости необходимо лишь следить за тем, чтобы транзисторы одной структуры были одной партии, поскольку включены они параллельно и разброс по h21 может вызывать перегрузку одного из транзисторов (у которого этот параметр выше) и как следствие - перегрев и выход из строя. Ну а разброс между транзисторами для положительной и отрицательной полуволн вполне компенсируется отрицательной обратной связью.
Тоже самое относиться и к транзисторам дифкаскада - если они одной партии, т.е. куплены
одновременно в одном месте, то шанс на то, что разница в параметрах будет более 5 % ОЧЕНЬ малы. Лично
нам больше нравяться транзисторы 2N5551 - 2N5401 фирмы ФАИРЧАЛЬД, однако и ST звучат вполне достойно.
Однако это усилитель собирают и на отечественной элементной базе. Это вполне реально, однако
давайте поправку на то, что у купленных КТ817 и найденных на полках у себя в мастерской, купленных еще
в 90-х года параметры будут отличаться довольно сильно. Поэтому тут лучше все таки воспользаваться имеющимся
почти во всех цифровых тестреах измерителем h21. Правда эта примочка в тестере показываетправду лишь для
транзисторов малой мощности. Подбирать при ее помощи транзисторы оконечного каскада будет не совсм правильно,
поскольку h21 зависит еще и от протекаемого тока. Именно поэому для отбраковки силовых транзисторов уже
делают отдельные проверочные стенды. с регулируемых токо коллектора проверяемого транзистора (рис 15).
Градуировка постоянного прибора для отбраковки транзисторов производиться таким образом, чтобы микроамперметр
при токе коллектора 1 А отклонялся на половину шкалы, а при токе 2 А - полностью. Собирая усилитель только
себе стенд можно и не делать, достаточно двух мультиметров с пределом измерения тока не менее 5 А.
Проходные конденсаторы С1-С3, С9-С11 имеют не совсем типовое включение, по сравнению с заводскими
аналогами усилителей. Связанно это с тем, что при таком включении получается не полярный конденсатор довольно
большой емкости, а использование плленочного конденсатора на 1 мкФ компенсирует не совсем корректную работу
электролитов на высоких частотах. Другими словами эта реализация позволила получить более приятный звук
усилителя, по сравнению с одним элетролитом или одним пленочным конденсатором.
Заменив резисторы на диоды VD3 и VD4 мы получаем напряжения, представленные на рисунке 17.
Как видно из рисунка амплитуда пульсаций на коллекторах оконечных транзисторах почти не изменилась, а
вот напряжение питания усилителя напряжения приобрело совсем другой вид. Прежде всего амплитуда уменьшилась
с 1,5 В до 1 В, а так же в тот момент когда проходит пик сигнала напряжение питания УН проседает лишь
до половины амплитуды, т.е. примерно на 0,5 В, в то время как при использовании резистора напряжение на
пике сигнала проседает 1,2 В. Другими словами - простой заменой резисторов на диоды удалось уменьшить
пульсации питания в усилителе напряжения в 2 с лишним раза.
Не смотря на то, что на симмуляторе оптимальное постоянное напряжение получилось лишь при
R1 равным 8,2 кОм в реальных усилителях этот номинал составляет 15 кОм...27 кОм, в зависимости какого
производителя используются транзисторы дифкаскада VT1-VT4.
Другими словами снижение THD заменой полевых транзисторов приводит к "недополучению"
примерно 30 Вт, а уменьшение уровня THD примерно в 2 раза, так что именно ставить уже решать каждому персонально. Ну а теперь несколько слов о самых популярных ошибках при сборке усилителя ЛАНЗАР самостоятельно.
Следующей популярной ошибкой является монтаж транзисторов "вверх ногами" , т.е. когда путают коллектор и эмиттер местами. В этом случае так же наблюдается постоянное напряжение, отсутствие каких либо признаков жизни. Правда обратное включение транзисторов дифкаскада может привести к выходу их из строя, ну а дальше как повезет. Карта напряжений при "перевернутом" включении показан на рисунке 21.
Довольно часто транзисторы 2N5551 и 2N5401 путают местами , причем могут попутать так же и эмиттер с коллектором. На рисунке 22 показана карта напряжений усилителя при "правильном" монтаже попутанных местами транзисторов, а на рисунке 23 - транзисторы не только поменяны местами, но и перевернуты.
Если попутаны местами транзисторы, а эмиттер-коллектор запаяны правильно, то на выходе усилителя
наблюдается небольшое постоянное напряжение, регулируется ток покоя окнечных транзисторов, но звук либо
отсутствует полностью, либо на уровне "кажется он играет". Перед монтажом на плату запаянных
таким образом тразисторов их следует проверить на работоспособность. Если транзисторы поменяны местами,
да еще и поменяны местами эмиттер-коллектор, то тут ситуация уже довольно критическая, поскольку в этом
варианте для транзисторов дифкаскада полярность приложенного напряжения является правильной, а вот рабочие
режимы нарушены. В этом варианте наблюдается сильный нагрев оконечных транзисторов (протекающий через
них ток равен 2-4 А), небольшое постоянное напряжение на выходе и едва слышный звук.
Иногда путают местами транзисторы последнего каскада усилителя напряжения. В этом случае наблюдается небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя, звук если и есть, то очень слабый и с огромными искажениями, ток покоя регулируется только в сторону увеличения. Карта напряжений усилителя с такой ошибкой показана на рисунке 25.
Предпоследний каскад и оконечные транзисторы в усилителе местами путают слишком редко, поэтому
этот вариант расматриваться не будет.
На рисунке 27 - карта напряжений в ситуации, когда оконечники вышли из строя и имеют максимально низкое сопротивление, т.е. закорочены. Этот вариант неисправности загоняет усилитель в ОЧЕНЬ жесткие условия и дальнейшие горение усилителя ограничивает только источник питания, поскольку потребляемый в этот момент ток может превысить 40 А. Оставшиеся в живых детали мгновенно набирают температуру, в том плече, где транзисторы еще исправны напряжение немного больше, чем в том, где собственно произошло замыкание на шину питания. Однако именно эта ситуация относиться к наиболее легкой диагностике - достаотчно до включения усилителя проверит мультиметром сопротивление переходов между собой, даже не выпаивая их из усилителя. Предел измерения, установленного на мультиметре - ПРОВЕРКА ДИОДОВ или ЗВУКОВАЯ ПРОЗВОНКА. Как правило выгоревшие транзисторы показывают сопротивление между переходами в диапазоне от 3 до 10 Ом.
Усилитель поведет себя точно так же в случае пробоя предпоследнего каскада - при отгороани
выводов будет воспроизводиться только одна полуволна синусоиды, при коротком замыкании переходов - огромное
потребление и нагрев.
Если же транзистор в последнем каскаде усилителя напряжения VT5 вышел из строя и его переходы замкнулись, то при подключенной нагрузке на выходе будет довольно большое постоянное напряжение и ппротекающий через нагрузку постоянный ток, порядка 2-4 А. Если же нагрузка отключена, то напряжение на выходе усилителя будет почти равно положительной шине питания (рис. 29).
На последок осталось только предложить несколько осцилограмм в наиболее координальных точках усилителя:
Осталось лишь пояснить на счет блока питания. Прежде всего мощность сетевого
трансформатора для усилителя мощности в 300 Вт должна быть не менее 220-250 Вт и этого будет достаточно
для воспроизведения даже очень жестких композиций. Более подробно о мощности блока питания для усилителей мощности
можно . Другими словами, если
у вас есть трансформатор от лампового цветного телевизора, то это ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР для одного канала
усилителя позволяющего без проблем воспроизводить музыкальные композиции мощностью до 300-320 Вт. Хотя нет... Не весь... Для желающих разобраться в схемотехнике данного усилителя есть на эту тему. Тем же кому не нравятся предложенные печатные платы можно собрать данный усилитель в двух этажном варианте и тогда ЛАНЗАР будет выглядеть так: Данный вариант печатной платы (СКАЧАТЬ) отличается
от базового наличием буферного усилителя на ОУ и защиты от перегрузки. Подробно о том, какой мощности нужен блок питания для усилителя мощности можно помотреть на видео ниже. Для примера взят усилитель STONECOLD, однако данный замер дает понимание тог, что мощность сетевого трансформатора может быть меньше мощности усилителя примерно на 30%. |
Откровенно говоря ну ни как не ожидали, что
данная схема вызовет столько затруднений при ее повторении,
а ветка на форуме "Паяльника" перешагнет 100 страничный
порог. Вот и решили поставить точку на этой теме. Разумеется,
что при подготовке материалов будет использоваться материал
из этой ветки, поскольку предусмотреть некоторые вещи просто
не реально - уж слишком они парадоксальные бывают.
Усилитель мощности Ланзар имеет две базовых схемы
- первая полностью на биполярных транранзисторах (рис.1),
вторая с использованием полевых в предпоследнем каскаде (рис.
2). На рисунке 3 приведена схема этого же усилителя, но выполненная
в симмуляторе МС-8. Позиционные номера элементов практически
совпадают, поэтому можно смотреть любую из схем.
Рисунок 1 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР полностью на биполярных
транзисторах.
УВЕЛИЧИТЬ
Рисунок 2 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР с использованием
полевых транзисторов в предпоследнем каскаде.
УВЕЛИЧИТЬ
Рисунок 3 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР из симмулятора МС-8.
УВЕЛИЧИТЬ
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ УСТАНОВЛЕННЫХ В УСИЛИТЕЛЕ ЛАНЗАР |
|
ДЛЯ БИПОЛЯРНОГО ВАРИАНТА |
ДЛЯ ВАРИАНТА С ПОЛЕВИКАМИ |
C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1 x 470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C9 = 2 x 47µ0 C12,C13,C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C10 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27k VD1,VD2 = 2 x 15V VT2,VT4 = 2 x 2N5401 |
C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1 x 470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C10 = 2 x 47µ0 C12,C13,C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C9 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27k VD1,VD2 = 2 x 15V VT8 = 1 x IRF640 |
Чертеж печатной платы в формате LAY имеет два вида - один разработан нами и используется для сборки и продажи плат усилителя мощности, а так же альтернативный вариант, разработанный одним из участников форума ПАЯЛЬНИК. Платы отличаются и довольно сильно. На рисунке 4 приведе эскиз нашей платы усилителя мощности, на рисунке 5 - альтернативный вариант.
Рисунок 5 Эскиз печатной платы усилителя мощности ЛАНЗАР.
СКАЧАТЬ
Рисунок 6 Эскиз альтернативной печатной платы усилителя мощности
ЛАНЗАР. СКАЧАТЬ
ВНИМАНИЕ! НА ПЛАТЕ ИМЕЕТСЯ ОШИБКА - ПЕРЕПРОВЕРЬТЕ!
Параметры усилителя мощности сведены в таблицу:
ПАРАМЕТР |
усилитель мощности принципиальная схема усилителя мощности Ланзар описание работы рекомендации по сборке и регулировки | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
НА НАГРУЗКУ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 Ома |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальное напряжение питания, ± В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±30 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±35 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±40 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±45 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±55 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±65 В |
240 |
Для примера возьмем напряжение питания равным ±60 В. Если монтаж выполнен правильно и нет не исправных деталей то получим карту напряжений, показанную на рисунке 7. Токи, протекающие через элементы усилителя мощности показаны на рисунке 8. Рассеиваемая мощность каждого элемента показана на рисунке 9 (на транзисторах VT5, VT6 рассеивается порядка 990 мВт, следовательно корпусу TO-126 требуется теплоотвод ).
Несколько слов о о деталях и
монтаже:
Поднимался вопрос о целесообразности использования
в эмиттерных цепях оконечных транзисторов керамических резисторов.
Можно использовать и МЛТ-2, по два штуки, включенных параллельно
с номиналом 0,47...0,68 Ома. Однако вносимые керамическими
резисторами искажения слишком малы, а вот тот факт, что они
обрывные - при перегрузке они обрываются, т.е. их сопротивление
становиться бесконечным, что довольно часто приводит к спасению
оконечных транзисторов в критических ситуациях.
Перед монтажом силовых транзисторов, а так же в случае подозрений на их пробой, силовые транзисторы проверяются тестером. Предел на тестере устанавливается на проверку диодов (рис 13).
Стоит ли подбирать транзисторы по коф. усиления? Споров на эту тему довольно много и идея подбора элементов тянеться еще с глубоких семидесятых годов, когда качество элементной базы оставляло желать лучшего. На сегодня завод изготовитель гарантирует разброс параметров между транзисторами одной партии не более 2%, что уже само по себе говорит о хорошем качестве элементов. Кроме этого, учитывая то, что оконечные транзисторы 2SA1943 - 2SC5200 прочно обосновались в звукотехнике завод изготовитель начал выпус парных транзисторов, т.е. транзисторы и прямой, и обратной проводимости уже имеют одинаковые параметры, т.е. разницу не боле 2% (рис 14). К сожалению такие пары не всегда встречаютсяв продаже, тем не менее несколько раз нам доводилось покупать "близнецов". Однако даже имея разборос по коф. усиления между транзисторами прямой и обратной проводимости необходимо лишь следить за тем, чтобы транзисторы одной структуры были одной партии, поскольку включены они параллельно и разброс по h21 может вызывать перегрузку одного из транзисторов (у которого этот параметр выше) и как следствие - перегрев и выход из строя. Ну а разброс между транзисторами для положительной и отрицательной полуволн вполне компенсируется отрицательной обратной связью.
Тоже самое относиться и к транзисторам дифкаскада
- если они одной партии, т.е. куплены одновременно в одном
месте, то шанс на то, что разница в параметрах будет более
5 % ОЧЕНЬ малы. Лично нам больше нравяться транзисторы 2N5551
- 2N5401 фирмы ФАИРЧАЛЬД, однако и ST звучат вполне достойно.
Проходные конденсаторы С1-С3, С9-С11 имеют не
совсем типовое включение, по сравнению с заводскими аналогами
усилителей. Связанно это с тем, что при таком включении получается
не полярный конденсатор довольно большой емкости, а использование
плленочного конденсатора на 1 мкФ компенсирует не совсем корректную
работу электролитов на высоких частотах. Другими словами эта
реализация позволила получить более приятный звук усилителя,
по сравнению с одним элетролитом или одним пленочным конденсатором.
Заменив резисторы на диоды VD3 и VD4 мы получаем
напряжения, представленные на рисунке 17. Как видно из рисунка
амплитуда пульсаций на коллекторах оконечных транзисторах
почти не изменилась, а вот напряжение питания усилителя напряжения
приобрело совсем другой вид. Прежде всего амплитуда уменьшилась
с 1,5 В до 1 В, а так же в тот момент когда проходит пик сигнала
напряжение питания УН проседает лишь до половины амплитуды,
т.е. примерно на 0,5 В, в то время как при использовании резистора
напряжение на пике сигнала проседает 1,2 В. Другими словами
- простой заменой резисторов на диоды удалось уменьшить пульсации
питания в усилителе напряжения в 2 с лишним раза.
Не смотря на то, что на симмуляторе оптимальное
постоянное напряжение получилось лишь при R1 равным 8,2 кОм
в реальных усилителях этот номинал составляет 15 кОм...27
кОм, в зависимости какого производителя используются транзисторы
дифкаскада VT1-VT4.
Другими словами снижение THD заменой полевых
транзисторов приводит к "недополучению" примерно
30 Вт, а уменьшение уровня THD примерно в 2 раза, так что
именно ставить уже решать каждому персонально. Ну а теперь несколько слов о самых популярных
ошибках при сборке усилителя самостоятельно.
Следующей популярной ошибкой является монтаж транзисторов "вверх ногами" , т.е. когда путают коллектор и эмиттер местами. В этом случае так же наблюдается постоянное напряжение, отсутствие каких либо признаков жизни. Правда обратное включение транзисторов дифкаскада может привести к выходу их из строя, ну а дальше как повезет. Карта напряжений при "перевернутом" включении показан на рисунке 21.
Довольно часто транзисторы 2N5551 и 2N5401 путают местами , причем могут попутать так же и эмиттер с коллектором. На рисунке 22 показана карта напряжений усилителя при "правильном" монтаже попутанных местами транзисторов, а на рисунке 23 - транзисторы не только поменяны местами, но и перевернуты.
Если попутаны местами транзисторы, а эмиттер-коллектор
запаяны правильно, то на выходе усилителя наблюдается небольшое
постоянное напряжение, регулируется ток покоя окнечных транзисторов,
но звук либо отсутствует полностью, либо на уровне "кажется
он играет". Перед монтажом на плату запаянных таким образом
тразисторов их следует проверить на работоспособность. Если
транзисторы поменяны местами, да еще и поменяны местами эмиттер-коллектор,
то тут ситуация уже довольно критическая, поскольку в этом
варианте для транзисторов дифкаскада полярность приложенного
напряжения является правильной, а вот рабочие режимы нарушены.
В этом варианте наблюдается сильный нагрев оконечных транзисторов
(протекающий через них ток равен 2-4 А), небольшое постоянное
напряжение на выходе и едва слышный звук.
Иногда путают местами транзисторы последнего каскада усилителя напряжения. В этом случае наблюдается небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя, звук если и есть, то очень слабый и с огромными искажениями, ток покоя регулируется только в сторону увеличения. Карта напряжений усилителя с такой ошибкой показана на рисунке 25.
Предпоследний каскад и оконечные транзисторы
в усилителе местами путают слишком редко, поэтому этот вариант
расматриваться не будет.
На рисунке 27 - карта напряжений в ситуации, когда оконечники вышли из строя и имеют максимально низкое сопротивление, т.е. закорочены. Этот вариант неисправности загоняет усилитель в ОЧЕНЬ жесткие условия и дальнейшие горение усилителя ограничивает только источник питания, поскольку потребляемый в этот момент ток может превысить 40 А. Оставшиеся в живых детали мгновенно набирают температуру, в том плече, где транзисторы еще исправны напряжение немного больше, чем в том, где собственно произошло замыкание на шину питания. Однако именно эта ситуация относиться к наиболее легкой диагностике - достаотчно до включения усилителя проверит мультиметром сопротивление переходов между собой, даже не выпаивая их из усилителя. Предел измерения, установленного на мультиметре - ПРОВЕРКА ДИОДОВ или ЗВУКОВАЯ ПРОЗВОНКА. Как правило выгоревшие транзисторы показывают сопротивление между переходами в диапазоне от 3 до 10 Ом.
Усилитель поведет себя точно так же в случае
пробоя предпоследнего каскада - при отгороани выводов будет
воспроизводиться только одна полуволна синусоиды, при коротком
замыкании переходов - огромное потребление и нагрев.
Если же транзистор в последнем каскаде усилителя напряжения VT5 вышел из строя и его переходы замкнулись, то при подключенной нагрузке на выходе будет довольно большое постоянное напряжение и ппротекающий через нагрузку постоянный ток, порядка 2-4 А. Если же нагрузка отключена, то напряжение на выходе усилителя будет почти равно положительной шине питания (рис. 29).
На последок осталось только предложить несколько осцилограмм в наиболее координальных точках усилителя:
Осталось лишь пояснить на счет
блока питания. Прежде всего мощность сетевого трансформатора
для усилителя мощности в 300 Вт должна быть не менее 220-250
Вт и этого будет достаточно для воспроизведения даже очень
жестких композиций.Более подробно о мощности блока питания
усилителей мощности можно . Другими словами, если у вас есть трансформатор
от лампового цветного телевизора, то это ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
для одного канала усилителя позволяющего без проблем воспроизводить
музыкальные композиции мощностью до 300-320 Вт. На последок осталось добавить, что далеко не всем требуется мощность 200-300 Вт, поэтому печатная плата была переработана под одну пару оконечных танзисторов. Данный файл выполнен одним из посетителей форума сайта "ПАЯЛЬНИК" в программе СПРИНТ-ЛАЙОУТ-5 (СКАЧАТЬ ПЛАТУ). Подробности о данной программе находяться . |