Усилитель д класса для сабвуфера

Усилитель д класса для сабвуфера

Всем привет, сегодня я хочу рассказать о самостоятельной постройке простого и бюджетного усилителя низких частот, предназначенного для работы с сабвуфером. Корпус хотел сделать компактным и без D-класса тут не обошлось. За основу взял проверенную и надёжную схему усилителя Алексея Королькова "Палник". Схема простая, при отсутствии ошибок в монтаже заводится с первого раза.

Прежде чем собирать, я стал искать необходимые детали для усилителя, и чтобы не переплачивать барыгам, решил комплектующие заказать из Китая через известный сайт. Меньше чем через месяц мне приходит вот такая коробка, набитая разными деталями, разложил их, посчитал, китайцы не доложили 2 транзистора, но ничего страшного, остальное было все в полном объёме.

Сначала был рассчитан силовой трансформатор.
Далее намотал необходимое количество витков первичной обмотки, затем изолировал обычным лейкопластырем, поверх намотал вторичные обмотки. В итоге у меня получилось 2 первичных и 6 вторичных обмоток (да, Карл, 6 штук, 4 из которых силовые и 2 слаботочные для питания блока фильтров). Затем зачистил все концы обмоток от лака ножиком и залудил. Проверил правильность намотки и фазировку обмоток с помощью компьютера путём измерения индуктивности каждой.

Далее намотал силовые дроссели. Ну и напоследок изготовил выходной дроссель, без которого усилитель не сможет работать. Его также рассчитывал в программе и мотал на Ш-образном сердечника с зазором.

Проектирование и сборка печатной платы заняли у меня больше всего времени, я решил все элементы усилителя расположить на одной плате, как в заводских автоусилителях. Сложные элементы замерил штангель-циркулем и нарисовал в программе Sprint-Layot, потом скомпоновал элементы на плате и развел дорожки.
На плате размером 130* 200мм удалось разместить преобразователь напряжения 12-2*55В, усилитель, фильтр и блок защит.
Далее рисунок платы распечатал на лазерном принтере и перенес горячим утюгом на зачищенную медную поверхность текстолита. Смыл бумагу водой, плату вытравил в подогретом растворе хлорного железа, просверлил отверстия и все, плата готова.

Далее залудил, разместил детали согласно схемы и припаял — тут все просто

Первый раз блок питания запускал путем подачи 12В не напрямую, а через токоограничивающий резистор 2 ома, чтобы ничего не спалить в случае короткого замыкания. ПН завелся не сразу, но непротравленный участок удалось быстро найти и устранить. Запустил, замерил напряжение на выходе: +-48в, -+12 в, все отлично.
Далее подал питание от преобразователя на усилитель, но тоже через резисторы 100ом в каждом плече, подключил динамик, включил. Ура! Завелся! Осталось только настроить защиту усилителя.
Система защит состоит из 3-х блоков:
1. Защита от короткого замыкания в нагрузке, отключающая усилитель при превышении выходного тока.
2. Защита от постоянного напряжения на выходе, отключающая динамик с помощью двух запараллеленных реле.
3. Защита от клиппа на выходе. Это, наверное, самая необычная функция, придумал я её сам. Она заключается в следующем: в нормальном режиме усилитель работает как положено, но стоит на нагрузке при большой мощности появится малейшим искажениям сигнала, защита мгновенно глушит усилитель на несколько секунд, давая понять водителю, что нужно убавить немного громкость, и через 5 секунд усилитель снова входит в рабочий режим. Тем самым спалить динамик клиппом просто не удастся.

Фильтр построен на двух операционных усилителях NE5532, имеется фиксированный сабсоник, регулируемый фильтр низких частот 4-го порядка ну и регулировка чувствительности (Gain). Питается фильтр стабилизированными +-12В.

Для изготовления корпуса долго искал у нас в городе алюминий, и тут случайно заехал в пункт приёма цветного металлолома.

Усилитель для сабвуфера д класса отличается компактностью

Усилитель для сабвуфера класса d, выпущенный впервые еще в 1958году, заметно вырос по популярности в последние годы. Что он собой представляет, какие преимущества имеет перед другими типами звуковых усилителей, и почему именно класс D сегодня представляет особый интерес для акустики?
Сейчас мы рассмотрим усилитель класса д для сабвуфера и сравним с другими видами.

Коротко об усилителях

Их функция заключается в воспроизведении входящих сигналов элементами исходящей цепи, с необходимой (усиленной) громкостью и мощностью, при этом с минимальным рассеиванием энергии и как можно меньшими искажениями.
Итак:

  • Хороший звукрусилитель должен отличаться высокими характеристиками в широком диапазоне звуковых частот, в области от 20 и до 20000Гц (у узкополосных динамиков, сабвуферов(см.Плоский сабвуфер активный и секреты его выбора) либо высокочастотной головки, диапазон гораздо меньше)
  • Его выходная мощность должна варьироваться в широких пределах — от милливатт в ушных телефонах и до нескольких ватт в телевизорах и персональных компьютерах (ПК), все зависит от назначения и области применения, например, десятки ватт для домашней либо автомобильной стереосистемы
  • И наконец, применяемые в концертных залах и театрах сотни ватт и более
  • Самым простейшим вариантом реализации усилителя звука — применение транзисторов в так называемом «линейном» режиме, это позволяет получать на выходе повышенное напряжение
  • Усиление в таком случае обычно большое (40 дБ как минимум)
  • Часто применяется отрицательная обратная связь, из-за того, она значительно улучшает качество усиления, снижает искажения и подавляет помехи, идущие от источника питания
Читайте также:  Температура в серверной нормы

Классификация

По способам работы с входящим сигналом и принципам построения усиливающих каскадов инструкция разделяет усилители мощности на:

  • Аналоговые, классов А,В,АВ,Н
  • Импульсные и цифровые -класса D

Необходимо сразу отметить, что существует многое множество разных классов, например, C, A+, G, DLD, перечислять можно долго:

  • Некоторые, типа C (имеют угол отсечки меньше 90градусов) и поэтому в усилении звуков не применяются
  • Другие типы оказались либо слишком сложными, либо очень дорогостоящими, либо невероятно громоздкими, поэтому не применяются повсеместно либо были вытеснены наиболее востребованными и перспективными, не дорогими аналогами

Класс А

В приборах класса А не применяется отсечка сигнала на линейных участках вольтамперных характеристик усилительных элементов:

  • Что обеспечивает минимальное количество нелинейных искажений, причем и на малых мощностях и при номинальной мощности
  • Цена за эти плюсы, внушительная потребляемая мощность, большие размеры и соответственно, вес
  • КПД приборов класса А составляет 15-30процентов, а потребляемая ими мощность не зависит от значения выходной мощности
  • А мощность рассеяния максимальная при малых сигналах, излучаемых на выходе

Класс В

Тут усилительные элементы уже работают с отсечкой 90градусов:

  • Чтобы обеспечить такой режим работы, применяется двухтактная схема, это когда каждая часть (такт) схемы усиливает свою часть (половинку) сигнала
  • Основной проблемой звукоусилителей класса В является наличие искажений, возникающих из-за ступенчатого перехода его от одной полуволны сигнала к другой
  • При низком уровне входящего сигнала нелинейные искажения получаются максимальными
  • Достоинством класса В считается высокий КПД, теоретически он может достигать 78процентов
  • Потребляемая мощность пропорциональна выходящей мощности, то есть при отсутствии на входе сигнала мощность потребляемая равна нулю
  • Однако, несмотря на это, найти современных моделей усилителей класс В вам вряд ли удастся

Класс АВ

Класс АВ, как понятно из его названия –попытка объединить все достоинства А и В классов, достичь высокого КПД и наиболее приемлемого уровня для нелинейных искажений:

  • Чтобы избавиться при переключении усиливающих элементов от ступенчатого перехода применяется угол отсечки больше 90градусов, рабочая точка берется в самом начале линейного участка в вольтамперной характеристике сигнала
  • А при отсутствии на входе сигнала не запираются усилительные элементы, тот есть через них протекает «ток покоя», иногда значительный
  • От этого снижается коэффициент полезного действия, возникает незначительная проблема со стабилизацией тока покоя, зато существенно снижаются нелинейные искажения

Класс Н

Этот класс был разработан исключительно для автомобилей, в них имеется ограничение напряжения, которое питает выходные каскады:

  • Стимулами к созданию класса Н стало то, что природный звуковой сигнал носит импульсный характер, а средняя мощность его получается гораздо ниже пиковой (максимума)
  • Фактически в основе его схемы лежит усилитель AB, который включен по мостовой схеме
  • Изюминка изобретения- применение специальной схемы для удвоения напряжения питания
  • Основным элементом схемы удвоения является накопительный конденсатор с большой емкостью, который подзаряжается постоянно от источника питания
  • А на пиках мощности конденсатор этот подключается схемой управления в цепь, последовательно с главным источником питания
  • При этом, напряжение питания выходящего каскада усилителя удваивается на доли секунды, позволяя справиться с передачей пикового сигнала
  • Однако такой накопительный конденсатор должен иметь достаточно емкости, иначе хорошая выходная мощность будет обеспечена только в области средних и высоких частот
  • Подобная идея с коммутированием напряжения питания применяется в других усилителях мощности, не только для автомобилей
  • Звукоусилители с двух либо трехуровневым питанием практически являются импульсными усилителями с аналоговым каналом, который всю лишнюю энергию от импульсов превращает в тепло
  • Усилители, которые построены по такой схеме, сочетают в себе и дискретные методы усиления и аналоговые, и конечно же, занимают промежуточное положение среди аналоговых и импульсных усилителей по своему КПД и тепловыделению
  • В таком усилителе с целью повышения КПД, и снижения тепловыделения применяется дискретное приближение по уровню напряжения питания самого аналогового канала к выходному напряжению
  • Происходит повышение КПД за счет снижения падения напряжения в активном плече, если сравнивать с усилителями, имеющими одноуровневое питание
  • Отличительной особенностью подобных звукоусилителей является то, что коммутация их ключевых элементов осуществляется с частотой сигнала
  • А фильтрация высших гармоник происходит в аналоговой части усилителя путем превращения в тепло энергии гармоник
  • Потери тепла в аналоговой части получаются весьма низкими, их в некоторой мере восполняют потери коммутационные и потери в самом фильтре на высокой тактовой частоте
  • Есть оптимальное число ступенек напряжения питания, когда усложнение схемы оправдано повышением КПД и снижением стоимости мощных транзисторов в аналоговой части
  • КПД в усилителях класса H получается 83процента при коэффициенте искажений 0,1процент
Читайте также:  Php array intersect key

Класс D

Класс D – считается совершенно отдельным, обособленным классом усилителей, доступно изготовление своими руками:

  • Логичнее называть их импульсными, но название «цифровой» уж больно прочно за ними закрепилось

Блок схема усилителя D

  • На схеме, фото вверху, видно преобразований происходит с сигналом, для его усиления и очищения помех
  • В обычных усилителях выходной каскад на транзисторах, которые обеспечивают нужное мгновенное значение выходящего тока
  • В аудиосистемах обычно выходные каскады применяются класса A, B либо AB
  • Если сравнивать с выходным каскадом, который работает в D классе, мощность рассеивания в линейных каскадах большая даже в наиболее идеальной реализации
  • Усилитель d класса для сабвуфера имеет ощутимое преимущество по многим параметрам вследствие небольшого тепловыделения, заметного уменьшения размеров, стоимости и веса изделий, повышения времени работы устройств
  • Поступивший сигнал оцифровывается и попадает в аудио процессор, процессор при помощи широтно-импульсной модуляции управляет полупроводниковыми силовыми ключами
  • Могу заметить, что ШИМ-сигнал получают без аналого-цифрового преобразования, при помощи генератора и компаратора, например, пилообразного сигнала
  • Этот метод в усилитель для сабвуфера d класса тоже широко применяется, однако благодаря широкому развитию цифровой техники он постепенно отходит Аналого-цифровое преобразование звука обеспечивает множество дополнительных возможностей при обработке звука — от возможности регулировки тембра и уровня громкости, до получения дополнительных цифровых эффектов, например, реверберация, шумоподавление, и многих других
  • Сигнал, прошедший через усилитель для сабвуфера класса д, в отличие от других аналоговых усилителей, преобразован в импульсы прямоугольной формы Амплитуда импульсов постоянна, а продолжительность («ширина») изменяется от амплитуды входящего аналогового сигнала
  • Частота дискретизации постоянная и может составлять от десятков и до сотен килогерц, все зависит от того, какие требования к усилителю предъявляются
  • Импульсы, после их формирования усиливаются с помощью оконечных транзисторов, работающих в ключевом режиме
  • Преобразование такого импульсного сигнала снова в аналоговый происходит внутри фильтра низких частот, стоящего на выходе либо в нагрузке

Зависимость КПД усилителей от их выходной мощности

  • В целом, усилитель д класса для сабвуфера работает по принципу импульсного блока питания
  • Отличие на выходе, после широтно-импульсной модуляции, получается переменное напряжение, а в блоке питания – постоянное
  • А по форме оно соответствует входному сигналу
  • Чисто теоретически, КПД при этом должен достигать 100процентов, однако, к большому сожалению, сопротивление транзистора хоть и мизерное, но не нулевое
  • Поэтому в зависимости от их сопротивления нагрузки, КПД этого типа усилителей может доходить до 90-95%
  • Однако при столь хорошей эффективности выходные транзисторы практически не нагреваются, что и позволяет создавать компактные и довольно экономичные эффективные усилители
  • Коэффициент искажений, если грамотно построить выходной фильтр может доходить до 0,01%, это превосходный результат
  • Искажения увеличиваются при возрастании частоты сигнала, а так же при снижении его частоты дискретизации
  • От частоты дискретизации сигнала косвенным образом зависит и выходящая мощность — с возрастанием частоты снижается индуктивность катушек и уменьшаются потери на выходном фильтре
  • Как и аналоговые усилители, импульсные тоже разделяются на своеобразные подклассы BD и AD, причем достоинства и недостатки у них тоже похожие
  • В классе AD при отсутствии входящего сигнала выходной каскад все равно работает, выдавая разно полярные импульсы с одинаковой длительностью
  • С одной стороны это позволяет повысить качество передачи для слабых сигналов, с другой стороны сильно снижает экономичность, плюс порождает технические проблемы
  • Например, приходится вести борьбу со сквозным током, возникающим при одновременном переключении транзисторов выходного блока
  • Чтобы устранить сквозной ток в выходном каскаде применяется мертвое время, промежуток, между закрыванием первого транзистора и открыванием второго
  • На практике находят применение конструкции попроще — усилители BD, в выходном каскаде которых, при отсутствии сигнала генерируются импульсы крайне малой длительности либо вообще пребывает в состоянии покоя
  • У этого типа имеют явный основной недостаток – это прямая зависимость уровня искажений от частоты сигнала и частоты дискретизации
  • А кроме этого, искажения еще возрастают при малых входящих сигналах
  • Звукоусилители класса D, АВ, производятся в интегральном исполнении
  • Применяются они в системах трансляции и оповещения, в которых, не уделяют большого внимания достижению особенного качества звука
  • Вот в профессиональных системах для звуковоспроизведения класса D применяются как усилители для сабвуферов, именно на низких частотах наше ухо практически не чувствительно к искажениям сигнала
  • Раньше от звукоусилителей требовалась надежная работа и неплохое качество звука, а современные модели сегодня дополняются серией сервисных функций, например, компьютерное управление, наличие цифрового входа и программирование встроенного лимитера
  • С ростом удешевления цифровых интерфейсов передающих аудио сигналы можно ожидать и рост количества звукоусилителей управляемых дистанционно, и автоматической диагностикой, это, безусловно, расширяет возможности при создании звукоусиливающих комплексов
  • С учетом стремительного развития цифровой техники и научной базы сложно предположить, к чему приведет дальнейшее развитие звукоусилителей мощности
Читайте также:  Hp pavilion dv7 6b02er

Как собрать звукоусилитель любого класса ,лучше посмотреть видео.

Выбор автомобильного усилителя

Достоинства:
Заказ прошёл быстро и качественно

Достоинства:
Качество, цена, скорость доставки, менеджеры, курьеры все на высшем уровне ребята знают свое дело! Очень удобный сайт!

Достоинства:
Здравствуйте приехал купил динамики, в подарок дали наклейки 2 штуки, селфи палку, скидку на следующую покупку. Высокое качество обслуживании.

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 4600 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х8400 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 13800 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 3100 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х5600 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 8800 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 2600 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х4600 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 6000 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 1300 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х2600 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 5000 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 1100 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х2100 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 3800 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 1500 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х2500 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 4000 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 800 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х1600 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 2800 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 2
Номинальная мощность на канал: 600 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 2 х 900 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 1200 Вт (1 Ом)
Номинальная выходная мощность в мостовом включении: 1 х 1800 Вт (4 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 6
Номинальная мощность на канал: 180 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 6 × 280 Вт (2 Ом)
Номинальная выходная мощность в мостовом включении: 3 ×520 Вт (4 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 8
Номинальная мощность на канал: 120 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 8х160 Вт (2 Ом)
Номинальная выходная мощность в мостовом включении: 4х320 Вт (4 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 650 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х1200 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 1800 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 800 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х1300 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 1500 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 4
Номинальная мощность на канал: 130 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 4х210 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 260 Вт (1 Ом)
Номинальная выходная мощность в мостовом включении: 2х400 Вт (4 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 350 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х550 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 700 Вт (1 Ом)
Номинальная выходная мощность в мостовом включении двух усилителей: 1×1100 Вт (4 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 3000 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х4500 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 7000 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 1200 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х2000 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 3000 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 1000 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х1800 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 2500 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 1200 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х2100 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 3500 Вт (1 Ом)

Класс: D
Количество каналов: 1
Номинальная мощность на канал: 900 Вт (4 Ом)
Номинальная выходная мощность: 1х1500 Вт (2 Ом)
Номинальная мощность на канал: 2000 Вт (1 Ом)

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector