Фирменный усилитель Холтона
Фирменный усилитель Холтона — представляю в этом обзоре хорошо зарекомендовавший себя усилитель мощности разработанный Эриком Холтоном. Впоследствии схема была усовершенствовано Владимиром Перепелкиным и Дядей Федором, старожилами форума ВегаЛаб, где можно найти разделы обсуждения этого аппарата во всех подробностях
Полностью функциональная схема Владимира Перепелкина
Ее отличии от авторской заключается в том, что в ней задействован каскад драйвера имеющий выходное сопротивление существенно ниже оригинала, а это дало возможность быстрой перезарядки конденсаторов установленных в цепи выходных транзисторов и как следствие, меньше стало искажений, а полоса частот расширилась. Правильно собранная схема запускается без всяких проблем, великолепная ультра-устойчивость, даже невзирая на допущенные погрешности в разводке печатной платы, а именно: немного длинным получился проводник «земли».
Небольшая модернизация от себя:
Здесь все необходимое, чтобы изготовить фирменный усилитель Холтона: Все для Холтона
На все электролитические конденсаторы поставил шунтирующие пленочные емкости, между базами установил конденсатор, в цепь С13 добавил резистором, убрал диод VD1, а вместо его включил транзистор. Стабилитроны установленные в качестве шунтов в цепи затвора, оставил в каждом плече по одному, а вместо остальных двух поставил высокочастотные диоды 1N4148. Для удобства в разводки платы, резистор R12 посадил на «землю» 12ком, в цепь эмиттера температурного датчика включил постоянный резистор 36 Ом, с целью предотвращения избытка компенсации.
В конечном результате создал вот такую схему (На множестве компонентов отсутствует нумерация, некоторые из них не имели ее изначально в авторском исполнении, а другие это те, которые были добавлены.) Дело в том, что не было намерения всем электронным элементам в оригинальной схеме делать нумерацию по новой. Эти элементы обозначены просто именами — без указания номера, действующие напряжения отмечены синим цветом на схеме и зависят от напряжения питания, помеченные красным цветом не имеют зависимости от питания.
Печатная плата
Печатные платы я всегда изготавливаю под уже готовый корпус усилителя. То есть, после того как скомпоновал в корпусе радиаторы, блок питания и остальные комплектующие, только потом начинаю вычислять размеры будущей платы, чтобы рационально разместить ее. Так всегда удобней при создании конструкции, к тому же есть уверенность, что не ошибешься с размерами печатки. Габариты печатной платы 125мм на 90мм. Это для примера, так как у меня много нарезанного стеклотекстолита с таким размером, поэтому делаю подгонку под такой размер — у вас могут быть другие.
Вот здесь можно скачать печатку выполненную в „Eagle“ Holton_2, чтобы у вас самих была возможность компоновать детали. Если есть желание, то эту плату можно модернизировать, а можно просто скопировать. На данной печатке, как я говорил выше, неудачно получилась П-образная разводка «земли», она оказалась несколько длиннее, чем хотелось бы. Чтобы уменьшить сопротивление в этой дорожке можно на нее сверху припаять медную жилу диаметром 2мм. Ну как бы там не было, каждый радиолюбитель старается внести в конструкцию что-то свое, но конечным результатом в любом случае будет прекрасный усилитель, ну это конечно в том случае, если что-то серьезно не напортачите.
Блок питания
Во входной части схемы блока питания установлен сетевой фильтр от возможного появления постоянного напряжения в этой цепи (есть большие сомнения в целесообразности его установки). Далее встроен модуль плавного запуска, силовой трансформатор взят от усилителя мощности «Kenwood», ну остальное я думаю все ясно.
Хотелось бы сделать еще некоторые уточнения насчет усилителя. Дело в том существует мнение, что данный аппарат хорош только для сабвуфера — это не верное утверждение. Данная модель — это весьма широкополосный прекрасный усилитель, сравнивался по звучанию с некоторыми фирменными экземплярами, по заключению «слухачей», Холтон звучал лучше чем некоторые модели фирмы «Rotel»; «Akai»; «Dual».
Тест усилителя на максимальную мощность
В качестве эквивалента нагрузки я использовал мощный двойной реостат, сопротивление нагрузки можно устанавливать в диапазоне от 0 и до 16 Ом, ток свободно выдерживает до 16 А. При испытании оба канала нагружались одновременно. Падение питающего напряжения было с 57,4v до 51v — оказался слабоватым трансформатор, тем не менее выходная мощность составила 130 Вт на каждый канал при сопротивлении нагрузки 8 Ом и входной чувствительности 1v.
Усилитель по мотивам Энтони Эрика Холтона, изменения от WP, конечный лоск от дяди Федора.
Все потянуто с форума Вегалаб, из одноименной ветки, там это можно прочитать в подробностях, здесь же только наиболее значимая выжимка, что бы не читать много порожнего текста. В конце собрал все часто задаваемые вопросы по этому усилителю . Некоторые вопросы упростил, ответы несколько расширил. Они помогут разобраться и собрать его начинающим радиолюбителям. Специалисты же, есно, и сами разберутся, а в чем я буду не прав поправят меня. Сильно прошу не пинать.
Работающая схема усилителя. Оригинал я не собирал, собирал вариант от Владимира Перепелкина.
Она отличается от оригинала тем, что имеет драйверный каскад с более низким выходным сопротивлением, что позволило более быстрее перезаряжать входные емкости выходных транзисторов, а следовательно искажения меньше, полоса частот шире. Схема запустилась с пол пинка, устойчивость отличная, даже не смотря на некоторые ляпы в печатке (типа длинной земли).
От себя добавил:
Зашунтировал все электролиты пленкой, добавил межбазовый конденсатор, облагородил С13 резистором, и вместо диода vd1 использовал транзистор, шунтирующие стабилитроны в затворах оставил по одному, вторые заменил диодами 1n4148. R12 посадил на землю 12ком (так разводить плату было удобней), в эмитер датчика температуры вставил резистор 36 ом, для предотвращения перекомпенсации. В итоге получилась вот эта схема (Многие элементы не имееют нумерации, часть не имело их в оригинале — часть те что были добавлены, т.к. не хотелось перенумерововать оригинальную схему от WP- так сказать для back-совместимости. Эти элементы имеют просто имена — без номера, напряжения помеченные синим зависят от питания, красным не зависят):
Платы я делаю всегда под конкретный случай. Т.е. сперва корпус, радиаторы, трансформаторы, и тЭдЭ и тЭпЭ а потом начинаю крутить плату, чтоб влезла.Стараюсь, конечно, чтоб все пучком было, но как получиться. Многослойные не люблю, все как то по старинке. Понимаю, что все это не совсем правильно, но приходилось приспосабливать к тому что есть. Размер платы 125*90, просто имею кучу нарезанных, вот и подгоняю под этот размер, если нет проблем с местом.
И печатка в „Eagle“, чтоб могли сами подвигать детали. Можно скопировать ее, а можно и улучшить. Ляп там, это длинная «П»образная земля, которую я усилил, для снижения сопротивления, 2мм медным проводом. Всеравно, каждый старается сделать все по своему. Результатом всеравно будет отличный усилитель, если конечно по крупному не накосячите.
Мой БП: На входе стоит фильтр от постоянной составляющей сети, подобный как в усилителях «Lamm», т.е. Шушуринский. Я, конечно, сильно сомневаюсь в пользе данного девайса, но попробовал. Дальше, мягкий старт, аналогичный в усилителе » Корвет 048″, трансформатор от усилителя «Kenwood», ну дальше все понятно.
Хочу сказать еще то, что многие его считают усилителем только для саба, это не верно. Очень широкополосный нормальный усилитель. Я его сравнивал с такими как » Rotel RB-970BX»; «Akai AM-A90″;»Dual CU-1460» Усилитель Н.Сухова . Оказалось, что другие играют еще хуже. В порядке от хорошего к худшему
Холтон, Сухов, Rotel, Akai, Dual. Причем первые три играли почти одинаково ( зря ругают Сухова) у Rotelя мощность не дотягивала до первых двух. Akai имел больше сходства с ламповым звуком, такие же рыхлые низа и прекрасная середина и верха. (В нем выход на 2SK405 и 2SJ115). Dual, вообще ни чем не отличился, мертвый звук.
Теперь испытания на полную мощность.
Реостат двойной у меня под столом, нагрузку можно регулировать от 0 до 16 ом, ток держит до 15 ампер. Нагружал оба канала сразу. Просадка напряжения питания с 57,6 до 50 вольт (да, дохленький трансик), при этом мощность была (до ограничения амплитуды) 130 ватт на канал при 8 ом нагрузки. Чувствительность 1 вольт.
Кузин Сергей: имеется ошибка в эскизе печатной платы — перепутаны местами резистор R21/диод D10 и резистор R20/ диод D9. Подумал стоит исправить на случай если кто то соберет не сверив со схемой. Усилитель прекрасный, спасибо за статью!
ЧАВО:
- Обязательно ли лудить дорожки в усилители Дяди Федора?
Все не обязательно, желательно (не обязательно) усилить землю и «силовые» + и — медной проволокой диаметром примерно 2 мм и всё. Ну а если из эстетических соображений, можешь все пролуди
- В районе С1 и R12 напаян кусок проволоки, типа перемычки? Что это за элемент?
По схеме применяется на входе два полярных конденсатора, я поставил неполярный. Поэтому один пришлось заменить перемычкой!
- Выходное сопротивление как померять?
Rвых=Rнагр*(Uxx/Uнагр — 1), где Rнагр — нагрузочный резистор (3. 8 Ом), Uxx — напряжение на выходе усилителя без нагрузки (на холостом ходу), Uнагр — Напряжение с подключенной нагрузкой. Подключаешь милливольтметр переменного напряжения на выход, подаешь на вход синус, записываешь. Подключаешь нагрузку, напряжение чуть падает. Записываешь и вычисляешь.
- Нужно ли подбирать транзисторы, если да, то как?
Подбор транзисторов хорошо описан в этой статье. Теоретически все выходные транзисторы по параметрам должны быть одинаковые, но на практике транзисторы одной проводимости сильно отличаются от транзисторов другой, что делает невозможной их подборку. В этом случае я посто подобрал одинаковые транзисторы только по плечам. Важнее обеспечить похожесть Ugs между параллельными транзисторами. Для лучшей стабильности нуля на выходе (а он и так очень стабильный) можно подобрать одинаковые транзисторы в первом ДК. И прижать их друг к другу, через термопасту с помощью термоусадочной трубки. Транзисторы VT4; VT5; VT6; VT8, также желательно чтоб еще и второй транзистор токового зеркала тоже, стояли на радиаторе. Рассеивать этому радиатору придеться около 4-5 ватт мощности. Поэтому сильно не «жадничайте» с площадью. Если все же его будет маловато (типа нет ничего подходящего), можно (крайний случай) уменьшить ток покоя драйвера путем увеличения сопротивлений R13_18; R14; R19 (можно только R13_18, но лучше все) до 47-51 ома.
- Чем можно заменить mje340/mje350 (ну кроме kse340/kse350 , в смысле)?
Можно попробовать 2SC3600/2SA1406, 2SC3955/2SA1540, 2SC3503/2SA1381, 2SC3502/2SA1380, 2SC3467/2SA1370, BD139-16/140-16. Если это вариант не от ВП, то можно попробовать BF415/416, ну а если от ВП, то там помощней треба.
- Чем можно заменить 2N5551? У меня в «кумире y-001» на коллекторе по схеме 10,5v,а у холтона судя по измерениям Дяди Федора 11,5 вольт, т.е. я так понимаю, что все-таки можно заменить одну пару транзисторов 2N5551 на КТ- шки. Сами кт 3102 бывают разные Uкэ от 20до 50 вольт (кт3102 в кумире стоят в металлическом корпусе ).
Да есть целая куча нормальных транзисторов: BC 546 BC 550 BC 639 MPSA 42 и многие другие. КТ3102 обладают малым уровнем шума только при Uce не более 5 В и Ic примерно 40 мкА. При больших напряжениях и токах шумят довольно сильно.
- Как можно проверить работоспособность выходных транзисторов?
Опишу как это делаю я на примере транзистора с N каналом IRFP240. Цифровой прибор в режиме измерения падения напряжения ( значок диода). Напомню цоколёвку: Транзистор «лицом» ко мне, ножки внизу, слева на право: G D S , что по русский З С И. Плюсовой щуп ( красный) на «И» минусовой на «С», прибор должен показать примерно 0,5 вольт( падение напряжения на встроенном защитном диоде). Теперь перемкнём коротко «З» и «И», чтоб разрядить входную ёмкость. Теперь плюсовой провод на «С» минус на «И» прибор должен казать бесконечность. Теперь перенесем коротко плюсовой щуп на «З» (заряжем входную емкость) и обратно на «С» прибор должен показать падение от 0,03 до 0,1 вольт. Опять коротко соединим «З» и «И» и опять мереем + на «С» — на «И» прибор должен показать опять бесконечность. Значит транзистор целый. Также( только полярность обратная) проверяется Р канальный транзистор, только падение у него в открытом состоянии 0,3 вольта.
- Дядя Федор как думаешь если в плече еще по одному полевику добавить?
Хуже не будет. А вот нагрев увеличиться при токе покоя. Потому что на дополнительных транзюках тоже надо выставить ток покоя 100 ма, а это при Uпит +/-60v лишние 12 ватт. Но при работе на нагрузку транзисторы разгрузятся. Так что — можно!
- Катушка на выходе?
Безкаркасная, 15-20 витков на оправке д.1-1,5см в два слоя, проводом 1,0-1,5мм.
- Какое напряжение должна давать вторичная обмотка в трансформаторе, что на усилок подать ±63 Вольта? Конденсаторы меняют же напряжение. Где-то 44,5 Вольта?
Нужно 63 вольта разделить на 1,41, получим примерно 44,7 вольта.
- А какое номинальное напряжение может отдать этот усилитель при 2х транзисторах в плече и при питании ±70В на нагрузку 4 Ома? Какая при этом будет мощность и какие транзисторы можно ставить на выходе?
Номинальное напряжение зависит от многих факторов. Проще тебе расчитать его самому по формуле(проще замерить): Uам.= Uпит.- Uнас.- Uпр.- Ur, где Uам — амплитудное выходное напряжение, Uпит — напряжение питания (одно плечо), Uнас — напряжение насыщения выходного транзистора, Uпр. — напряжение просадки питания, Ur — напряжение падения на эмитерном или истоковом резисторе. Среднеквадратичное выходное напряжение = Uам/1,41. Вот и считай. А при таком питании, 2 транзистора в плечо будет маловато. Мощность — P=U*U/R, где U-среднеквадротичное напр. на выходе, R- сопротивление нагрузки. Остальное можно узнать из этой и формулой выше. Транзисторы можно ставить — 2SK1530; 2SJ201; IRF640; IRF9640. А если «закрыть глаза» можно и много чего другого. Эта схема стерпит.
- Спасибо, за подробный ответ. Не ясно только одно: при расчетах используется Uпит и если оно меряется цифровым мультиметром (который и так показывает среднее значение), то надо ли делить затем амплитуду на 1.41?
Это относиться только к переменному синосуидальному току. К постоянке это не относиться.
- Какой емкости ставить кондеры в питании, что бы все было в ажуре на нагрузке 200 Вт 4 Ом?
Не менее 20 000 на плечо, а вообще, чем больше тем лучше.
- Я так слышал что КПД таких усилителей около 60%. Т.е. 48В*0.6=28.8В на выходе должно быть максимумом?
Зная КПД мощность расчитывается. Это если он, к примеру, потребил 2* 48V*3A= 288Watt, То выдаст в нагрузку 288ватт*0,6 = 172,8 ватт! Зная выходную мощность, можно вычислить КПД самому измерив еще потребляемую мощность усилителя. Для этого потребуется вольтметр постоянного тока и амперметр ( примерно на 10 ампер). Амперметр включаем в разрыв, скажем, + питания и вольтметр между землей и этим полюсом и снимаем показания при той же мощности ( до ограничения амплитуды и с нагрузкой) Всё это можно сделать вместе с измерением мощности. Потом измеренное напряжение множим на измеренный ток и умножаем на 2 ( двухполярное питание) получаем потребляемую мощность. Пример: Вольтметр показал 50 вольт, амперметр 2 ампера итого: 50*2*2=200 ватт потребляемой мощности. А КПД вычисляем по формуле: 100% множим на выходную мощность и делим на потребляемую. Пример: 100%*100вт/200вт=50% КПД!
- Правильно ли я понял из документа MOSFET_amp_ru.pdf, что надо впаять резистор 10 Ом так как указано на рис 4. и можно подавать питание и проверять напряжения (кстати можно для проверки использовать те значения что у Дяди Федора указаны?) Надо ли закорачивать вход во время проверки? В каком положении должен находится подстроечник тока покоя?
Про резистор, все правильно. Вход во время проверки желательно закоротить. От положения подстроечника будет зависеть напряжение на кол и эм датчика температуры. Пока выходных транзюков нет, положение его безразлично, но когда ты их поставишь, то при первом включении подстроечник должен находиться в верхнем по схеме положении, что соответствует минимальному току покоя.
- Сделал так Вы сказали: закоротил вход на землю, в разрыв цепи (+) поставил амперметр ток с 70мА за минуты три вырос до 135мА. Это нормально? Какой ток должен быть?
Ток покоя нужно выставлять для каждого транзистора 100ма, а не для всего усилителя.
- Просьба написать подробно как мерять ток покоя для всего усилителя и отдельных транзисторах.
Достаточно померить напряжение на мощных истоковых резисторах ну и по закону ома I=U/R вычислить ток покоя. На каждом транзисторе он должен быть не менее 100ма. Ток покоя выставляется при закороченном входе. На выходе должен быть четкий ноль. Нагрузка должна быть отключена. Ток 100ма постоянный, на сопротивлении 0,22ома, падение напряжения должно быть около 0,022 вольта (постоянного) на каждом резисторе и отличаться не значительно.
- Люди совсем понять не могу. объясните для тех кто в «вагоне». если вычислять ток покоя или выставлять как описано в доках Лабовских по формуле I=U/R то получается: I= 0.018v/0.22=0.081A переводим в миллиамперы 0,081*1000=81Ма. Правильно. 81Ма это не 100. тогда получается что бы получить 100ма нужно: тогда по формуле : U=I*R = 0,1А(100ма)*0,22ом=22мв. так как все понять это понять. Объясните ламеру!
Все вычисления у тебя правильные, просто не все люди следуют рекомендациям. Лабовские советуют 81ма, а я поставил 100ма, снижаются при этом искажения. Если поступишь по рекомендациям Лабовских , то твое право. Сильно хуже не будет.
- Странности у меня с током покоя. В драйвере резики на 36ом, как по схеме. Регулировочное сопротивление находится почти в крайнем открытом положении (если оно находится в другом положении, то происходит перекос в плечах на 2-3 вольта), и при зтом выходники греются только при большой амплитуде сигнала.А то, что в плечах не по 4, а по 3,5 вольта — это не страшно?
Ну тогда у тебя в запасе еще два пути. Это увеличить сопротивление R15, до 8,2ком примерно, или уменьшить R17 до 470 Ом. Перекос в плечах, это нормально, и происходит в ввиду не одинаковости транзисторов с»N»и «P» каналом. А 3,5 вольта, этого напряжения как раз и нехватает для нормального тока покоя.
- Нет предохранителей на плате и защиты выходных транзисторов?
Предохранители у меня стоят в БП, они, конечно, не спасают транзисторы от сгорания, но они спасают диоды выпрямительного моста, трансформатор, монтаж от выгорания, а это уже не мало, поэтому место им в БП, на каждый канал свои. От кз защиту не делаю (ну разве что эти предохранители), за последнии 20 лет я не припомню, чтоб на выходе у меня КЗ было, это какие сопли надо ж иметь. Да к тому же эта защита начинает срабатывать на пиках, внося свои искажения, с которыми мы всякими способами пытаемся избавиться. Так пусть уж лучше чтоб они не возникали. К тому же я проделал тот же эксперимент, который был описан на Сайте Ньютон Лаба: на полной громкости замкнул выход. Сгорели предохранители в блоке питания. Усилителю, хоть бы что! Так зачем огород городить?
- А зачем ставить в БП ультрабыстрые диоды, а затем их «замедлять» параллельными конденсаторами?
Дело в том, что выпрямительные диоды при переключении генерят в широкой полосе. Чтоб задавить эту генерацию и применяют параллельно диодам конденсаторы или заменяют выпрямительные диоды на более быстрые. А самый эффективный метод, когда все вместе. Конечно их необязательно параллелить конденсаторами, в этой схеме много чего необязательного и свободно можно выкинуть. Я просто нарисовал как у МЕНЯ сделано, а там уж как хотите.
- Дядя Федор, расшарь плиз схему только своего блока питания, и скажи плиз, что там можно упростить без потери качество?
Блок питание был сделан из того, что имелось под рукой, а не так как хотелось. Всю эту галиматью можно с успехом выкинуть и сделать как во всех усилителях. Качество от этого не пострадает. Может надёжнось только уменьшиться если не будет плавного старта. А фильтр от постоянной составляющей, я просто попробовал, будет ли толк. В жизни мирской,имхо, он не нужен (тем более, где я живу). Главное в усилителе , это мощный трансформатор (а лучше два) и большие емкости.
- Заземления в розетке нет, вы писали, что можно без этого или поставить кондер(какой?) и зачем? Блок питания как я понял сделан на 2 канала, какую часть схемы придется переделывать для 1 канала и что именно?
Ну, нет заземления, так нет. Конденсатор один, такой же, между двумя проводами сети, для шунтирования высокочастотных помех. Для одного канала убираешь с каждого плеча по сопротивлению 0,22 ома и конденсатору 10 000 мкф. Но! Конденсаторы лучше оставить, тогда сопротивления заменяешь перемычкой.
- Дядя Федор, посоветуй тогда схему плавного старта по-проще чем у тебя. мне для саба, просто при его выключении и включении, боюсь соседи будут пугаться, без корпуса динамик и то слышен, а че в корпусе будет даже страшно подумать. На одних кондерах(80000мкФ) саб играет секунд 10-15!
Схема что привел Дядя Федор не спасет тебя от звуков издаваемых сабом при включении и выключении. Схема предназначена для плавного пуска большой нагрузки. Чтобы с диодов БП снять часть нагрузки и чтобы пробки в квартире не повыбивало. Звуки которые ты слышишь это переходные процессы в УМ. Тут надо ставить схему задержки подключения динамика к выходу УМ. Просто тупо ждать несколько секунд после включения, а потом реле подключает динамик. А при выключении надо предусмотреть механизм мгновенного снятия напряжения с реле. Схем реализующих это полно. Ищи по словосочетанию Защита АС. У меня стоит уже проверенная временем, надежная и простая схема защиты колонок от усилителя «БРИГ», такая же стоит во многих промышленных усилителях.
И ещё не маловажный момент: Частенько при испытаниях забывают соеденить сигнальную землю с силовой, от этого и напряжения не те и усилитель не работает, Так что не забывайте и сохраните много нервов и времени.
Усилитель по мотивам Энтони Эрика Холтона, изменения от WP, конечный лоск от дяди Федора.
Звучание при проигрывании магнитолы в автомобиле будет более мощным, если установить усилители звука. Они продаются в магазинах техники, но некоторые автолюбители изготавливают, используя специальные схемы.
Главное – соблюдать технику безопасности и в точности следовать указаниям. В публикации пойдет речь о том, как сделать усилитель звука для колонок. Приведены разные способы, которые можно применить в домашних условиях на основе научно-технического направления схемотехника.
Основа прибора
Основой усилителей мощности звука может стать любой прибор, внутрь которого может поместиться плата. В качестве корпуса мастера советуют использовать колонку. В нее следует установить блок питания и другие элементы.
Еще один вариант для изготовления усилителя в машину своими руками – устаревшая автомагнитола. Из нее удаляется старый привод оптических дисков.
Иногда от магнитолы остается один стереоусилитель, который можно не переделывать, а использовать отдельно.
Также сделать корпус усилителя звука несложно своими руками из тонких фанерных листов (толщиной до сантиметра), алюминия, двухстороннего фольгированного стеклотекстолита и другого сырья.
Настройка УНЧ
Для настройки нужно поочередно выполнить следующие действия:
- Встановка ручек резисторов R24, R6 в среднее положение.
- Закорачивание на землю входа усилителя.
- Отпайка оконечных транзисторов.
- Включение электропитания схемы усилителя мощности.
- Установка R6 на выходе.
- Затем проводится замер напряжения электропитания и +/- 15 В.
- Установка на резисторах R29-R30 напряжения 0,55 В с применением R24.
- Далее следует отключение питания, подключение оконечных транзисторов, включение в разрыв электроцепи коллектора VT10 амперметра на 1 А.
- Включение питания и установка R24 коллекторного тока 100-150 мА.
- Замер коллекторного тока VT11 (важно, чтобы показатель не отличался от значения VT10, максимальное различие – 5%).
- Заключительный шаг – замер при максимальном температурном нагреве радиаторов оконечных транзисторов (монтаж производится при +35-40°C).
Коллекторный ток можно установить на 40-200 мА, все зависит от нужного качества звучания усилителей звука, рабочих режимов, параметров радиатора.
Защита акустической системы
Данный блок не требует настройки, если его собрали правильно. Для создания автомобильного усилителя своими руками можно применять радиаторы, которые ранее были установлены в персональном компьютере. Также понадобятся кулеры, поскольку без них будет происходить сильное нагревание.
Их нужно запитать по простой схеме ШИМ-регулятора. Как собрать такие самодельные усилители? Этапы выполняются в такой последовательности:
- Сначала собирается 2-й преобразователь для сабвуферного канала. При этом используется прежняя схема автоусилителя. Есть незначительные изменения в том, как происходит наматывание трансформатора.
- Два кольца склеиваются вместе.
- Первичку можно оставить прежнюю. При этом вторичка понадобится другая: число жил остается таким же, а витков должно быть 21, а не 15. Выходное напряжение преобразователя составляет плюс/минус 70 В.
- Для фильтра нижних частот потребуется сделать обмотку из восьми витков провода 0,8.
Если говорить о стабилизации, то она остается идентичной той, что в схеме автомобильного усилителя. Предусмотрена обмотка проводом и для питания защиты акустической системы.
По схеме Энтони Холтона
Для сборки усилителя для сабвуфера в машину нужно следовать этой инструкции:
- Усилитель в авто советуют начать собирать своими руками с монтажа резисторов.
- После можно приступать к установке конденсаторов, диодов, транзисторов, в том числе малосигнальных. При этом важно особенно внимательно монтировать детали с полярными выводами. Если неправильно подключить их, прибор не будет работать. Кроме того, при включении схемы усилителя для автомобиля возможен выход элементов.
- После завершения монтажа каждой детали, модуль понадобится тщательно осмотреть на наличие всех элементов усилителей мощности. Они должны быть правильно расположены.
- Если все установлено правильно, можно приступать к подключению питания автоусилителя своими руками. Для этого крокодилами стоит закрепить зажимы на выводах мощного резистора 0,22 Ом.
- Затем нужно осторожно вращать движок резистора P1, установить на нем значение 18 мВ.
- Далее потребуется проверить напряжение на других резисторах, выбрать тот, на котором значение максимально высокое. На нем стоит установить показатель напряжения 18 мВ.
Потом можно подключить сигнал на входе генератора и осциллограф на выходе, чтобы убедиться, что сигнал идет без искажений. При отсутствии перечисленного оборудования, стоит подключить нагрузку, проверить звучание на слух. В идеале воспроизведение аудиофайлов через автомобильные усилители получается чистым, мощным.
Фильтр низких частот
Перед тем, как собрать усилитель на электронную плату, добавляется регулятор громкости. Далее можно начинать работу над корпусом. Чтобы сделать аудио усилитель своими руками, используются 20х20 мм уголки из алюминия и лист фанеры (10 мм).
Порядок выполнения работы:
- корпус отшлифовывается и оклеивается черным кожзаменителем;
- кулеры фиксируются на обратной стороне корпуса;
- фильтр низких частот закрепляется на поверхности передней панели — здесь будет находиться и клеммная колодка;
- для изготовления крышки усилителя низкой частоты своими руками подойдет тонированное 4-миллиметровое стекло.
Усилитель Холтона под редакцией Владимира Перепелкина.
Предисловие.
1. Предисловие.
Понадобился усилитель для саба, решил, что усилителя Холтона под редакцией ВП будет достаточно. По ходу решил отказаться от радиатора для драйвера и все посадить на общий теплоотвод, получилось компактненько. Никаких наворотов, все просто и линейно. Задачи сделать усилитель для всего музыкального диапазона не стояло, поэтому нет шунтирования, да и вообще, все максимально упрощено. Детали ставились те, которые под рукой, ничего специально не покупал.
2.Схема.
Для референса схема ВП, она же пдфкой.
Теперь моя схема из ПиКАДа и она же пдфкой.
Отличия минимальны: встречно включенные электролиты заменил на неполярные, переключил R13 с плюсового питания на землю (минус, но так разводка упрощается), добавил R20. Катушка на выходе условно не показана, она намотана прямо по R32. Еще. Вместо 1000р С3 поставил что то больше намного, это же для саба, так что не критично. Вроде все.
Два слова про детали. «Мелкие» транзисторы 2N5551 — ничего не стоят и доступны, в драйвере на схеме MJE340 и MJE350, у меня каких то не оказалось и я поставил KSEшки, на самом деле они были бы уместнее везде — изолированный корпус. Ну и BD135. Диоды 1N4148 и стабилитроны 1N4742, кстати не оказалось у меня таких стабилитронов, поставил BZX85C12 (кажется, на самом деле не помню какие стабилитроны использовал). Выходники IRFP240 и IRFP9240. Это я к чему: детали очень распространенные и есть целая куча аналогов, т.е. с комплектухой никаких проблем быть не должно. Электролиты на 63 В, учитывая, что я питаю блоком питания с двумя мостами, т.е. падение на диодах удваивается, и напряжение на выходе блока питания в покое около 59 В, да еще и стабильное напряжение в сети, я за надежность совершенно не волнуюсь. Если сетевое у вас моргучее, то надо бы или запасик или напряжение питания прибить. Катушка. Жлобанул. Не считал, не настраивал, не измерял. Не замечен. Не участвовал. Просто в один слой намотал 0.6мм на 2Вт МЛТ. По уму выходной фильтр надо бы настроить на меандре, но для саба — велика честь.
3.Конструктив.
Никаких особых задач не ставилось, нужно было попасть в габарит радиатора или меньше, причем и для выхода и для драивера общий радиатор. (С радиатором отдельная история: в нашей очень гордой и независимой не нашлось дяди Васи, готового за вменяемые деньги сделать, получилось дешевле из Англии привезти!) Посадить на общий теплоотвод можно вытянув все транзисторы по одной стороне платы или более изощренно — монтируя снизу платы. Я так и сделал.
Особо хочу обратить внимание на то, что весь верхний слой сплошняком земля и резики я монтировал подсовывая под них обрезок кредитки, чтобы между корпусом и поверхностью платы получился зазор. Думаю, что это лишнее и краска на корпусе резика достаточный изолятор, но смалодушничал: береженого бог бережет.
Выходники выступают за края платы, я их изначально хотел крепить не через «родные» отверстия, а накладной планкой, мне кажется, что так надежнее и лучше тепловой контакт. Все «средние» транзисторы крепятся к плате через родные отверстия болтами с цилиндрической головкой, через шайбу, отверстие в плате чуть больше шайбы и головки болта.
Монтировал все это дело так: сначала отформовал ноги всем транзисторам и вставил на места, потом все прикрутил, контролируя положение. Плату установил максимально далеко от радиатора, на сколько позволили выводы выходников. Затем припаял все транзисторы по верхней стороне платы, открутил и пропаял снизу. Под выходники поставил слюду, под драйверы номакс. Под выходники еще и термопасту пустил.
В основном все разведено по нижнему слою, только то, что не поместилось по верхнему и вся силовая часть разведена по обоим сторонам, дублируясь, токи там неслабые бегают, а толщина меди маленькая — 0.35 мм.
Изначально думал прихватить плату за углы капроновыми винтиками, через дистанцеры, даже дырки прокрутил, потом передумал — она и так очень хорошо сидит на 27! выводах транзисторов, не думаю, что может оторваться!
4. Настройка.
Да, вот еще. Совсем коротко, но важно. Первое: обязательно подобрать выходники в пары. Если нет такой возможности, то хотя бы купить из одной партии, будет больше шансов, что близкие. Подбирать вот так:
На подключенном в схему транзисторе измеряется постоянное напряжение. Оно находится в пределах 3,8-4,2 Вольт. Просто подберите транзисторы в группу сразличием менее ±100 мВольт.
Второе. Что бы не бегать за выходниками сначала включить без них установив дополнительный резистор 10 Ом парралельно цепи VD5+VD8. Это замкнет обратную связь: без этого — крах, усилитель неизбежно свалится в постоянку. Еще одна важная мера предосторожности — токоограничивающеин резисторы в обоих питаниях, можно лампочки. Включаем и если в этом случае ничего не запылает, то измеряем напряжения в контрольных точках, где что смотрим у Федора.
Третье и последнее. Ток покоя. Выставляем по вкусу, но без фанатизма, чем больше покоя, тем лучше играет, теоретически, для саба не принципиально, я думаю. А вот тепловыделение меняется драматически! Я поставил по 100 мА на транзистор. Это соответствует 22мВ падения на мощных резиках. Повторяю для особо упертых — без фанатизма, а то калорифер получится.
Вообще внимательно смотрим на счет соплей и холодняков, на переходах со слоя на слой и земляные ноги слаботочки паяем с двух сторон, сильноточку всю с двух сторон.
5. Файло.
Файлики для ПиКАДа в составе: схема, плата, библиотека. Все вроде соответствует, библиотека не кривая. Плата на фото и в фаликах несколько отличается, ничего кардинального, просто немножко подправил там и сям — площадь заливки земляной увеличилась, длинна дорожек стала меньше.
Экселовская табличка со списком деталек, кодами из каталогов и ценами. Детальки подобраны по размерам, т.е. вместо МЛТ 0.5Вт, например Firstronic 2Вт, видимо у Китайцев свои ватты, такие маленькие. А если серьезно, то резики современные думаны работать с ненормальным, как на мой взгляд, перегревом. Ну я и закладываю размер чуть больше.
И эта. Не надо ко мне приставать с «разведи в Спринте» или прочих Орлах с Менторами. Не умею. Времени нет. Ленивый я! Лучше вы ПиКАД осваивайте! Или Альтиум — в него ПиКАДовские файлы влетают как родные.
6. Блок питания. По быстрому.
Схема традиционная, никаких излишеств, два моста, шесть конденсаторов, трасформатор. Конденсаторы Samwha по 6800 мкФ на 80 В, тут я побоялся меньше стваить, как бы чего не вышло. Диоды Шоттки MBR20200, не дорогие и ни разу не подводили. Диоды в каждого корпуса запаралелены. Наверное можно бы по меньше вольтажем, но у меня такие закуплены оптом.
Питается все хозяйство от транса 500ВА, можно было и скромнее, но нужного вольтажа я не нашел. Трасформатор Nuvotem сделан добротно, весит уважительно. На ХХ дает 43 В, под полной нагрузкой 40 В.
Все смонтировано на стеклотекстолите купленом за нереальное бабло в ELFA, фишка в том, что у него фольга 105 мкм, можно было бы и поуродоваться напаивая шины на тонкую медь, но я не захотел и решил попробовать стеклотекстолит с нанесенным на заводе фоторезистом.
Макет платы подготовлен в ПиКАДе, вот архив с проектом (схема, плата, библиотека из двух деталей, хе-хе). Здоровоенная экселовская табличка с кодами покупки и ценами так же прилагается.
Не мешало бы поставить пару резиков килоом по 5, для разрядки конденсатoров. Держат они без нагрузки нереально долго. Я чуть пожар не устроил: собрал, измерил, все ОК и уехал обедать, после обеда вернулся и сразу сел мыть от канифоли, что то искрануло и болото спиртовое вспыхнуло. Даже чутка испугался.
7. Послесловие.
Подводя черту можно сказать, что все получилось. Все работает стабильно, никаких проблем небыло, все запустилось сразу и никакие издевательства не вывели из строя. На Рождественских каникулах саб был включен на 5 суток подряд не выключаясь с выходной близкой к максимальной, тест на на надежность считаю пройденым.
В случае возникновения вопросов сначала надо посмотреть вот сюда, а потом вот сюда. Там есть ответы на все вопросы, вы уж поверьте. Да, и вопросы задавать во второй ссылке. Меня тревожить — пустое, я сам не очень разбираюсь.
Напряжение на выходе, при подключеном 4 Ом резисторе получилось около 40 В среднеквадратичного, но это кратковременно, нету у меня такого резика, на котором я могу полкиловатта рассеять. Все, что есть, моментально раскаляется. На 8 Ом динамике выходное было около 42 В. Но это уже в долгосрочном режиме. Того можно прикидывать, что в нагрузку уходило 220 Вт на 8 Ом и под 400 Вт на 4 Ом. Нехило.
Применение вспомогательных программ
Можно добиться наиболее чистого воспроизведения аудио за счет усилитель звука в машину своими руками. Но для этой цели понадобится самостоятельно создать схему за счет применения вспомогательных программ/инструментов.
Например, Sprint Layout применяется для проектирования схем разной сложности, разводки, педпросмотра трехмерных моделей, составления библиотеки элементов.
Программа позволит сделать наглядный план, который пригодится больше, чем фотографии самодельного усилителя для авто, сделанного своими руками и его деталей.
Мощный усилитель Энтони Холтона (400 Вт/4 Ом)
Симметричный усилитель – усовершенствованная схема , опубликованная в июньском номере Cilicon Chip за 1 994 год .
Каскад усиления напряжения
Этот каскад обеспечивает усиление по напряжению для предвыходного каскада , раскачивающего мощный выходной каскад до полной мощности . Элементы T6, T7, T8, T9, R 1 5, R 1 4, R 1 2, R 1 3, C3, C7, C8 образуют второй дифф каскад усиления напряжения T7 и T9. R 1 5 обеспечивает ток покоя диффкаскада 8 мА . Другие перечисленные компоненты образуют местную частотную коррекцию каскада .
Каскад стабилизации тока покоя
Состоит из T 1 0, R34, R37, R38, C 1 2. Служит для стабилизации тока покоя выходного каскада от температуры и изменения питающего напряжения .
Каскад усиления тока
Усиливает ток необходимый для работы на 8 и 4 омную нагрузку . 2 -х омная нагрузка невозможна без использования дополнительных мощных транзисторов .
Блок питания для 400 ваттного усилителя
Блок питания для этого усилителя мощности состоит из двух компонент :
1 – ая : Тороидальный трансформатор с габаритной мощностью 625 В т . Первичная обмотка , которого рассчитана на вашу сеть . Для Австралии 240 В , США 11 0, 11 5 В переменного напряжения и я думаю , что мой вариант (220 В ) пригоден для Европы и России (220-240 В ).
2 х 50 В переменного напряжения для полной мощности .
Один диодный мост на 400 В 35 А .
Два резистора по 4,7 кОм 5 В т .
Конденсаторы 2 х1 0000 мкФ на 1 00 В , в идеале это должны быть конденсаторы по 40000 мкФ на каждое плечо выпрямителя .
Как подобрать МОСФЕТ транзисторы
Когда используется этот тип МОСФЕТ – транзисторов в симметричном усилителе, настоятельно рекомендую тщательную подборку выходных транзисторов . Для исключения протекания постоянного тока через нагрузку . Резисторы 0,22 Ома образуют только локальную обратную связь и не защищают от тока .
Лучший метод , который я нашел для подбора транзисторов , это 1 50 Ом 1 Вт резистор и 1 5 В источник напряжения . Если Вы посмотрите на схему , то увидите как измеряется N- канальный и P- канальный транзистор . На подключенном в схему транзисторе измеряется постоянное напряжение . Оно находится в пределах 3,8 – 4,2 В . Просто подберите транзисторы в группу с различием в ± 1 00 мВ . Пожалуйста , не перепутайте схему подключения P- канального и N- канального транзистора .
Сборка печатной платы
При первом взгляде на печатную плату просмотрите , все ли отверстия просверлены , и диаметры отверстий соответствуют диаметрам ножек деталей . Если что – то не просверлено – то , пользуясь , приведенными ниже , стандартными диаметрами , просверлите недостающие отверстия .
¼ ваттный резистор = от 0,7 мм до 0,8 мм
1 – ваттный резистор = 1 мм
¼ диод Зеннера и нормальный мощный диод = 0,8 мм
Малосигнальные транзисторы , такие как BC546, в корпусе TO-92 =0,6 мм
Средне сигнальные транзисторы , такие как MJE340, в корпусе ТО – 1 26 = 1 ,0 мм
Мощные выходные девайсы IRFP9240 устанавливаются в 2,5 мм отверстия .
Сборка начинается с установки ¼ ваттных резисторов , затем устанавливаются мощные резисторы , диоды , конденсаторы и малосигнальные транзисторы . Следует быть внимательным при установке полярных элементов . Неправильное подключение может привести к неработоспособности устройства или выходу одного , или более элементов , при включении схемы . Выходные транзисторы и транзистор Q 1 0 (BD 1 39) – устанавливаются позже . Расположение деталей по оригиналу:
Предпусковой тест
Допустим , что вы установили все элементы , кроме выходных транзисторов и Q 1 0 (BD 1 39). Подсоедините на временные проводники транзистор Q 1 0. Надо быть внимательным , чтобы не поменять местами эмитер – коллектор – база на база – коллектор – эмитер транзистора BD 1 39. Это нужно , чтобы во время тестирования усилитель работал должным образом . Также следует установить 1 0 О м резистор , параллельно ZD3, со стороны проводников печатной платы . Для чего это нужно ? Для того чтобы подключить резистор R 11 обратной связи к буферному каскаду . Исключая выходные каскады получаем очень низкомощный усилитель мощности и можем произвести тесты без опасности вывести из строя выходные каскады . Теперь , когда подключен резистор обратной связи , пришла пора подключать питание ±70 В и включать . 5 Вт резисторы по 4.7 кОм при этом уже должны быть установленными параллельно ёмкостям блока питания .
Убедитесь в отсутствии дыма от схемы , ставьте прибор на измерение напряжения . Измерьте следующие позиции по схеме , если напряжения находятся в пределах 1 0 % – то можно быть уверенным , что усилитель в порядке . Если измерения закончены , то гасите питание , демонтируйте 1 0 Ом резистор .
Напряжение на R 11 должно быть близким к 0 В , в пределах 1 00 мВ .
Завершение сборки модуля
Теперь мы можем приступить к установке выходных транзисторов на плату . Этот шаг надо делать только после Как подобрать МОСФЕТ транзисторы . Перед установкой мощных выходных транзисторов в плату впаиваются 0,22 Ом резисторы .
Формуем ( если требуется ) выводы N- канальных транзисторов , устанавливаем их в плату , обрезаем выступающие выводы . Так – же следует сделать и с P- канальными транзисторами .
Транзисторы можно устанавливать тремя разными способами :
- Стоя , без формовки выводов , сверху .
- Параллельно плате , сверху .
- Параллельно плате , снизу .
Для крепления понадобятся винты М 3 х1 0- 1 6 9 шт ., гроверные шайбы – д 3, шайбы д 3 и гайки М 3 9 шт . (7 комплектов для крепления мощных транзисторов и Q 1 0, два для платы ).
Устанавливать выходные транзисторы на радиатор следует через изолирующие прокладки с использованием теплопроводящей пасты . Завершив монтаж всех элементов , внимательно просмотрите модуль , все ли компоненты впаяны , правильно ли они установлены . Только когда Вы убедитесь , что всё сделано правильно и все детали стоят на сво и х местах можно подключать питание . Транзистор Q 1 0 на гибких проводниках , устанавливается на радиатор рядом с выходными транзисторами .
Теперь мы имеем готовый , проверенный модуль , тестированный на ошибки усилитель напряжения и буферный каскад , и вы уверены , что они работают нормально .
Пришло время заворачивать винты и гайки в радиатор . Не забыв , при этом , про теплопроводный изолятор . Тепловое сопротивление в этом случае будет около 0,5 ºС на 1 Вт или менее .
Тестирование модуля
Мы достигли завершающей стадии – тестирования полного усилителя мощности . Нам надо совершить ещё пять шагов :
- Проверить , нет ли утечки с выводов транзисторов на радиатор .
- Проверить , что полярность блока питания соответствует полярности на усилителе .
- Движок резистора P 1 нужно переместить до нуля , измеряется это дело между базовым и коллекторным выводом Q 1 0 BD 1 39.
- Подключив проводами , блок питания , проверьте наличие предохранителей 5 А в их гнездах .
- Подключить вольтметр постоянного напряжения к выходу усилителя .
Для полного счастья не хватает только включить блок питания , сделайте это . Посмотрите на вольтметр . Вы увидите напряжение на выходе 1 -50 мВ , если это не так , то выключите питание усилителя и повторите проверку .
Вооружитесь маленькой фигурной отвёрткой . С помощью крокодилов закрепите щупы прибора на выводах одного из мощных резисторов 0,22 Ом . Медленно вращая движок резистора P 1 , установите на резисторе 0,22 Ом 1 8 мВ , это и будет установка тока в 1 00 мА на один транзистор .
Теперь проверьте напряжение на всех остальных резисторах , выберите один на котором напряжение наибольшее . Настройте резистором P 1 на нем напряжение 1 8 мВ .
Теперь подключите генератор на вход и осцилограф на выход . Убедитесь в том , что форма сигнала свободна от шума и искажений . Если у вас нет этих приборов , подключите нагрузку и получайте хорошее качество . Звук должен быть чистым и динамичным .
Исправленная печатная плата от Александра
Автор: с наи лучшими пожеланиями Энтони Эрик Холтон
Перевод лаборатории NEWTON.
16 комментариев: Мощный усилитель Энтони Холтона (400 Вт/4 Ом)
печатка не правильная, самое первое что произойдет – сгорит диод D2, потом, после того, как он новый будет установлен правильно, сгорит резистор R33, ну а после того как будет установлен правильно кондер C9, плюсом на массу, а не минусом на массу как на печатке и после всех замеров и после установки полевиков ничего не произойдет, даже нельзя будет отстроить ток покоя, так как есть еще одна ошибка в плате, там неправильно идет дорожка и перемычка к C2, их нужно поменять местами