Как сделать усилитель силы тока

Обновлено: 03.07.2024

Операционные усилители, разумеется, универсальны, но их область применения ограничена ограничениями выходного тока. Можно ожидать, что обычный операционный усилитель будет непрерывно выдавать ток не более чем 30 или 40 мА. Хотя некоторые компоненты могут работать с токами, близкими к 100 мА, другие будут пытаться дать вам хотя бы 10 мА. Существует особая категория усилителей с высоким выходным током, ток которых приближается или даже превышает 1000 мА. Если компонент с высоким выходным током совместим с вашим приложением, обязательно используйте его.

Но есть несколько причин, по которым вы можете предпочесть буферизовать выход усилителя более общего назначения. Во-первых, некоторые усилители с высоким выходным током представляют собой сложные компоненты, предназначенные для специализированных применений, и, следовательно, они менее универсальны и более дороги – например, LT1210, компонент от Linear Tech, который может выдавать 1100 мА, обойдется вам в 12 долларов, если вы покупаете в розницу. Кроме того, некоторые компоненты с высоким выходным током (включая LT1210) являются усилителями с обратной связью по току, и вы не можете просто вставить устройство с обратной связью по току в схему, разработанную для топологии с обратной связью по напряжению.

К счастью, на самом деле нет необходимости использовать усилители с высоким выходным током, когда всё, что вам нужно, это простая схема на операционном усилителе плюс мощный выходной каскад. Вы можете использовать один из 75-центовых усилителей общего назначения, которые есть у вас в лаборатории/мастерской/гараже, и объединить его со стандартными компонентами (стоимостью тоже около доллара), и вы получите схему, которая вам нужна.

Всего один биполярный транзистор

Самая простая схема для буферизации выходного тока операционного усилителя выглядит так:

Рисунок 1 – Схема для буферизации выходного тока операционного усилителя на биполярном транзисторе

А вот соответствующая схема LTspice:

Рисунок 2 – Схема для буферизации выходного тока операционного усилителя на биполярном транзисторе в LTspice

В контексте этой схемы буферизации выходного сигнала операционный усилитель автоматически генерирует любое выходное напряжение, необходимое для того, чтобы сделать напряжение эмиттера биполярного транзистора равным входному напряжению. Подумайте, насколько сложно это было бы в ситуации разомкнутой петли – каким-то образом необходимо было бы рассчитать соотношение между входным и выходным сигналами усилителя, чтобы компенсировать падение напряжения база-эмиттер биполярного транзистора, которое не является ни линейным, ни предсказуемым. Но с операционным усилителем и некоторой отрицательной связью проблема становится тривиальной.

Давайте подкрепим это понимание идеи парой симуляций. Первая не очень захватывающая; она просто подтверждает, что выходное напряжение следует за входным напряжением (график входного напряжения V_in скрыт под графиком выходного напряжения V_out):

Рисунок 3 – График входного и выходного напряжений схемы

На следующем графике показано, что должно быть на выходном выводе операционного усилителя, чтобы обеспечить нужное напряжение на нагрузке.

Рисунок 4 – График входного напряжения схемы, выходного напряжения операционного усилителя и выходного напряжения схемы

Добавление усиления

Эта базовая схема не ограничена конфигурацией с коэффициентом усиления по напряжению, равным 1. Как и в случае небуферизованного операционного усилителя, вы можете вставить резисторы в петлю обратной связи, чтобы увеличить общий коэффициент усиления схемы от входного напряжения до напряжения нагрузки. Вот версия схемы с коэффициентом усиления более единицы:

Рисунок 5 – Схема для буферизации выходного тока операционного усилителя на биполярном транзисторе с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению

А вот новая схема LTspice, за которой следует график с входным напряжением V_IN, выходным напряжением V_OUT и напряжением, приложенным к базе биполярного транзистора.

Рисунок 6 – Схема для буферизации выходного тока операционного усилителя на биполярном транзисторе с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению в LTspice Рисунок 7 – График входного напряжения схемы, выходного напряжения схемы (напряжения на нагрузке) и выходного напряжения ОУ (напряжения на базе транзистора)

При такой надежной и понятной схеме всегда существует риск самоуспокоения. Вот некоторые потенциальные проблемы, которые вы должны иметь в виду:

Заключение

Думаю, что мы достаточно подробно рассмотрели схему буферизации тока операционного усилителя. В следующей статье мы рассмотрим варианты этой схемы, которые делают ее совместимой с более широким спектром приложений.

Имея переменный ток большой силы, можно получить ток малой силы, и наоборот, имея ток малой силы, можно получить ток большой силы (трансформировать ток). Это достигается с помощью трансформаторов тока.

На рисунке ниже дана схема трансформатора: толстая обмотка с небольшим числом витков намотана на замкнутый железный сердечник. C другой стороны намотана тонкая обмотка с большим числом витков.

Если по первой обмотке пропустить переменный ток низкого напряжения и большой силы, то по второй пойдет переменный ток высокого напряжения и малой силы.

Между напряжением (U1 и U2) первичной и вторичной обмоток и числом витков в них (n1 и n2) существует связь: U1/U2 = n1/n2.

Трансформаторы имеют высокий, близкий к 1, коэффициент полезного действия, т. е. мощность, подводимая к первичной обмотке, почти целиком равна мощности, снимаемой со вторичной обмотки.

Трансформаторы тока применяются в измерительных цепях электроустановок и в различных устройствах релейной защиты и автоматики (РЗиА) электроэнергетических систем.

Они бывают измерительные, защитные, промежуточные и лабораторные, для наружной и внутренней установки, встраиваемые, накладные и переносные.

В стать представлена обновленная простая схема усилителя, и в тоже время обладающего очень большой мощностью, которая составляет на выходе 1000 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом, в зависимости от напряжения питания.

Особенность этого усилителя в том, что он прост и удобен в сборке. Он обеспечивает высокую мощность при относительно низком питающем напряжении благодаря мостовому соединению выходного каскада. Динамик видит напряжение, вдвое превышающее напряжение обычного усилителя. Давайте разберемся в этом. Ниже показана обновленная принципиальная схема.

Обновленная принципиальная схема

Простая схема усилителя от 500 Вт до 1000 Вт

Мощность усилителя зависит в основном от напряжения и мощности используемого трансформатора и ни от чего другого! Конденсаторы фильтра (например, 10000 мкФ 80 В) оказывают незначительное влияние на выходную мощность.

Мощность усилителя, трансформаторы и транзисторы

Что касается силовых транзисторов, они подключены параллельно, чтобы разделять рассеиваемую мощность. Если вы выберете более мощные транзисторы (которые могут рассеивать больше энергии в виде тепла в радиаторе) или поставите большее их количество параллельно, вы не увеличите мощность усилителя. Однако это повышает надежность, поскольку каждый транзистор будет находиться дальше от своего температурного предела. Это, что касается рассеивания температурной составляющей, а в основном это очень простая схема усилителя.

Печатная схема усилителя — размеры 16,7 х 7,0 см:

Оригинальная схема простого усилителя

Когда вы увеличиваете количество транзисторов, то через каждый из них протекает меньший ток, и его остаточное напряжение (Vce sat) при насыщении усилителя немного ниже. Поэтому напряжение, которое можно получить, будет несколько выше. Вот кривая выходного напряжения, когда на вход подается синус и усилитель насыщается (звук слишком громкий):

На диаграмме, усилитель выдает насыщенный сигнал

Резюмируя: мощность усилителя — это его трансформатор.

Выбор силового трансформатора

Мощность и выходное напряжение трансформатора всегда связаны между собой. Нет необходимости иметь трансформатор 2 x 24 В с мощностью 1000 ВА, который предполагается установить в усилителе рассчитанного на 50 Вт. При использовании только 2 x 40 Вт среднеквадратичного значения (таким образом, потребляется около 120 Вт с учетом потерь в усилителе) трансформатор явно будет использоваться недостаточно.

С другой стороны, трансформатор 2 x 60 В, который дает только 100 ВА, не подходит для питания обычного аудио усилителя, рассчитанного на 4 или 8 Ом сопротивления нагрузки. Фактически, трансформатор 2 x 60 В обеспечит эффективность усилителю, у которого мощность 2 x 400 Вт.

При одинаковом выходном напряжении, чем больше мощность трансформатора, тем больший ток может выдать трансформатор и, следовательно, тем меньше будет падение напряжения при работе трансформатора под нагрузкой. Это означает, что выходное напряжение может быть немного выше, когда усилитель достигнет предела насыщения.

Вот несколько значений величин трансформаторов (напряжение и минимальная мощность), а также мощности усилителя, которые можно получить здесь:

трансформатор 2 x 35 В, 300 ВА: 400 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
трансформатор 2 x 40 В, 400 ВА: 500 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
трансформатор 2 x 45 В, 400 ВА: 650 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
трансформатор 2 x 50 В, 500 ВА: 800 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
трансформатор 2 x 55 В, 650 ВА: 950 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом
трансформатор 2 x 60 В, 800 ВА: 1200 Вт, среднеквадратичное значение, 8 Ом

Вы получаете большую мощность по сравнению с напряжением трансформатора, благодаря подключению выходного каскада усилителя по мостовой схеме.

Выбор силовых транзисторов

Количество используемых силовых транзисторов зависит от мощности усилителя.

Транзисторы MJL21194/MJL21193

Если используются транзисторы MJL21194 и MJL21193 (предназначенные для рассеивания 200 Вт при Tc = 25°C), в этом случае можно ожидать до 200 Вт (среднеквадратичное значение) на пару MJ21194/MJL21193. Разумно ограничиться до 150 Вт на пару силовых ключей.

Таким образом, эта простая схема усилителя (с удвоением каждой пары) подходит для мощности до 800 Вт (среднеквадратичное значение). Если вы хотите сделать больше, вам нужно добавить третью пару транзисторов MJL21194/MJL21193, что, таким образом, составит 12 силовых транзисторов.

Транзисторы 2SC5200/2SA1943

Если вы планируете использовать транзисторы 2SC5200 и 2SA1943 (предназначенные для рассеивания мощности 150 Вт при Tc = 25°C), то можем рассчитать 150 Вт RMS значения на пару 2SC5200/2SA1943. Кроме того, транзисторы в опасности.

Вместо удвоения MJL21194 и MJL21193 утройте количество 2SC5200 и 2SA1943, чтобы получить выходную мощность 800 Вт (среднеквадратичное значение).
Вместо того чтобы удваивать количество транзисторов MJL21194 и MJL21193, утройте 2SC5200 и 2SA1943, дабы получить выходной сигнал 800 Вт/rms.

Эти данные являются приблизительными и зависят от качества охлаждения (размера радиатора и вентиляции). Чтобы получить практическое представление, необходимо посмотреть на существующие коммерческие усилители сопоставимой мощности.

Установка силовых транзисторов на радиатор усилителя

Силовые транзисторы могут быть установлены на одном большом теплоотводе:

Здесь есть некое решение, которое позволит улучшить эффективность теплоотвода, тем самым повысить рассеивание тепла исходящего от выходных транзисторов. К тому же, в этом случае можно обойтись без использования изоляционных прокладок (слюдяных, силиконовых или любых других), которые устанавливаются между транзисторами и радиатором.

В таком варианте, радиатор подключается непосредственно к коллектору каждого транзистора. Поэтому необходимо использовать два радиатора электрически изолированных. Один будет иметь потенциал +Vcc, а другой — потенциал -Vcc. Однако, не забывайте при установке выходных транзисторов на теплоотвод, наносить на них теплопроводную пасту.

Будьте осторожны, между двумя радиаторами имеется напряжение более 100 В! Никогда не прикасайтесь к ним одновременно с включенным усилителем.

Простая схема усилителя — монтаж печатной платы

Чтобы собрать плату для этого усилителя, необходимо учесть несколько моментов:

Управляющие транзисторы Q3 и Q4 задействованные в предвыходном каскаде (и их аналоги в нижней половине схемы), должны быть установлены на небольших радиаторах. Для этого можно использовать алюминиевую пластину, на которой все они будут крепиться.

При этом, как транзисторы так и крепежные винты, необходимо изолировать. Винты через изоляционную шайбу, а транзисторы через слюдяные прокладки, также необходимо использовать теплопроводную пасту.

Резистор R6 и его аналог в нижней половине должны иметь значение, отрегулированное в соответствии с напряжением питания. Эта необходимость состоит в том, чтобы получить от 1,8 В до 2,0 В через резистор R7 (270 Ом). Данное напряжение важно, поскольку оно подает питание на базы управляющих транзисторов.

Если напряжение ниже, опасности нет, но увеличиваются кроссоверные искажения (шипение при очень низкой громкости). Если напряжение слишком высокое, может появиться ток покоя и, в худшем случае, быстрый тепловой пробой! Никогда не превышайте 2В на его выводах.

Принцип работы усилителя

Как работает простая схема усилителя? Дифференциальный входной каскад образован только на одном транзисторе Q1. Эмиттер Q1 соответствует обратной связи. Именно ток на резисторе R4 обеспечивает проводимость транзистора Q1. Таким образом, коэффициент усиления усилителя определяется:

коэффициент усиления = 1+R4/R3=31,

При необходимости можно немного подрегулировать R3. Конденсатор C2 снижает это усиление на низких частотах. Цепочка C3 и R5 образуют входной фильтр верхних частот. Резистор R5 обеспечивает входное сопротивление.

Транзистор Q2 служит каскадом усилителя напряжения. Диоды D1, D2 и резистор R8 ограничивают ток, который может протекать через Q2. Фактически, на выводах узла D1 и D2 не может быть больше 1,2 В. Таким образом, напряжение на R8 ограничено примерно 0,6 В, что устанавливает максимальный ток примерно на уровне 15-20 мА.

Конденсаторы C6 и C7 используются для эффективной стабилизации усилителя. Емкость C4 — это конденсатор в цепи вольтдобавки, который создает источник тока на резисторе R6. R7 создает напряжение от 1,8 В до 2 В, которое выполняет смещение базы Q3 и Q4.

Емкость C5 стабилизирует это напряжение. Следует избегать тока покоя, поскольку напряжение на выводах R7 фиксировано и не зависит от температуры (управление смещением, как в схеме Vbe multiply).

Выходной каскад основан на паре силовых транзисторов, включенных параллельно в соответствии с мощностью усилителя. D3 и D4 защищают выходной каскад усилителя от перенапряжений, которые могут возникнуть в случае сильного насыщения усилителя на индуктивной нагрузке (громкоговоритель и т.д.). Эти диоды должны выдерживать напряжение не менее 200 В и силу тока 3 А.

Нижняя половина усилителя создает напряжение в противофазе, как и любой усилитель в мостовом режиме. Здесь входной каскад используется как инвертор с коэффициентом усиления -1. Конденсатор C8 блокирует составляющую постоянного тока с выхода первой половины усилителя.(ред)

Работа усилителя в режиме ожидания может показаться странной. Каждая выходная клемма действительно имеет приблизительно +1,2 В постоянного тока по отношению к земле. Это напряжение Vbe на транзисторе Q1, добавленное к напряжению на выводах R4 (10 кОм), через которое проходит постоянный ток из-за смещения Q1. Коллекторный ток Q1 переходит в базу Q2.

Тест простой схемы усилителя 1000 Вт

Перед первым включением усилителя наиболее было бы разумно подключить галогенную лампу или обычную лампу накаливания мощностью от 30 до 60 Вт последовательно с первичной обмоткой трансформатора и переключателем, чтобы ограничить потребляемый ток в случае ошибки в монтаже конструкции.

Конечно, не обязательно сразу использовать всю мощность усилителя, но поначалу это и не является целью. Задача состоит в том, чтобы прежде всего включить усилитель и измерить напряжение постоянного тока с помощью вольтметра, установленного в положение измерения постоянного тока. Измерять мы должны следующее:

Напряжение от +1 В до +1,5 В на каждом выходе (выход + и выход -) относительно земли. Напряжение на клеммах динамика меньше +/- 0,2 В постоянного тока (смещение, которое очень незначительно сдвигает мембрану)

Примерное напряжение 1,8 В на резисторе R7. Будьте осторожны, когда вы включаете усилитель без использования лампочки, напряжение будет немного выше, так как силовая цепь усилителя в действительности будет иметь 220 В, без падения напряжения на лампе.

Теперь, если все собрано правильно, вы можете подключить динамик и подать на вход усилителя звуковой сигнал или подключить источник музыки. Если музыка есть (возможны небольшие искажения при очень низкой громкости), можно подключить усилитель к электрической розетки уже без лампы накаливания и провести несколько реальных испытаний!

Техническая документация транзисторов 2SC5200 — 2SA1943

ВМЕСТО ВСТУПЛЕНИЯ
Никогда нам не дадут в нашей стране жить хорошо. То надо помогать каким то далеким странам, которые нам никогда не помогали и не собираются, то списывать им долги, то терпеть реформы и тд — это бесконечный процесс и это вероятно аксиома.

Амфитон У-002 — усилитель высшего класса

Это очень приятный начальный усилитель, приятные высокие. Только вот я сразу отметил обеднение тембров по сравнению с Амфитон. Я не скажу, что АМ-2250 был хуже или лучше. Он имел немного другой звук, и просто иначе звучал, но сопоставимо по классу. По сути поменял шило на мыло.

Akai AM-2250 — своей красотой сводил с ума

Все эти ностальгические бредни к тому, что пока вы в начальном классе, а в начале пути вы всегда в начальном классе — все потраченные деньги — это деньги потраченные впустую. Ни одна начальная покупка не оправдала возложенных на нее надежд и была позднее продана. Попытка купить что то на 3-5000 руб дороже, чтобы уж был звук — обречена на провал — это все одно и тоже, что за 20, что за 23 тысячи рублей. Нужно оперировать двух-трех кратной разницей в цене. Было за 20, выше классом хотите, смотрите за 40-60000.
Из этого следует, что весь начальный этап можно было легко пропустить пересидев на Амфитоне, а в варианте, если ранее вообще небыло никакого усилителя, на самодельном усилителе.

УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ

Как изготовить усилитель самостоятельно я постараюсь рассказать ниже. Вы сэкономите денежку (как раз подкопив на что то действительно вменяемо звучащее) и сможете перепрыгнуть начальный этап напрасных трат.
Весь начальный этап может компенсировать самодельный усилитель на микросхеме TDA7294.

TDA7294

Я собирал несколько таких аппаратов на TDA7294 и могу сказать, что они вполне сравнимы с такой бюджетной моделью, как усилитель Yamaha A-S300 например, уже не говоря про барахло класса D.
Tda7294 — это интегральная микросхема. Можно собрать и лучше, на транзисторах, но это будет сложнее и не каждому под силу.
А вот на 7294 — это легко, так как по сути вся схема усилителя уже и засунута внутрь одной микросхемы. Остается только обеспечить минимальную обвеску — несколько резисторов и конденсаторов и аппарат готов.
Но быстро сказка сказывается, но небыстро дело делается.
Поэтому начнем.

ЭТАП 1. БЛОК ПИТАНИЯ

Документ описывающий параметры микросхемы и схемы подключения

В этом документе мы узнаем, что TDA7294 — это 100 ватный (на канал) усилитель класса AB для использования в аппаратах класса Hi-Fi, который требует питание +-40 вольт (т.е. двуполярное — об этом ниже). Одна микросхема = 1 канал. Т.е. для стерео-усилителя нужно две таких микросхемы.
Это означает, что питание больше 40 вольт подать нельзя — микросхема сгорит, а меньше можно, но тогда будет мощность не 100 ват, а менее.

Стоит одна микросхема, держитесь за стулья, в среднем 150-250 руб (для совсем нетерпеливых — можно купить уже готовую плату усилителя c этой микросхемой TDA7294 за 400 руб — но тогда где интерес?).

В даташит указано, что у микросхемы очень низкие искажения и очень низкий шум, встроена защита от короткого замыкания и перегрева.
Нагрузка может быть от 4 до 8 Ом — это очень хорошо.
Итак, мы знаем, что микросхема TDA7294 хочет +-40 вольт.
Как из розетки, где 220 вольт, получить 40 вольт, да еще и + и -.
Про плюс и минус пока отложим вопрос и сосредоточимся на том, как из 220 вольт в розетке получить 40 вольт
Для этого необходим трансформатор. Бывают понижающие, бывают повышающие. В усилителях мы имеем дело с понижающими.
Технически конструкция трансформатора следующая — рассмотрим торообразный вариант.

Тороидальный трансформатор

Есть сердечник из особого металла, так называемое трансформаторное железо в виде пластин, получаемое методом обжига, по виду — большое кольцо.

Сердечник из трансформаторного железа

Сверху кольцо заизолировано каким то материалом.
Далее на это кольцо наматывается первичная обмотка.

Она наматывается лакированным проводом. Лакированным потому что иначе было бы просто короткое замыкание. По разным формулам учитывающим параметры сердечника высчитывается сколько витков нужно намотать — этим мы заниматься не будем. Важно только запомнить, что первичная обмотка втыкается в итоге именно в розетку.
Допустим 1 виток у нас равен 1 вольт (что может быть верно только при определенном сердечнике и толщине проволоки), соответственно имеет 220 витков.
Когда намотали — у нас торчит два конца провода — начало, откуда мы начинали мотать, и конец. Вот эти 2 конца и суются в розетку.

Это отводы первичной обмотки. На само деле к ним будет припаян цивильный провод кончающийся вилкой. Но логика думаю понятна.
Изолируем первичную обмотку каким то материалом — стеклоткань, бумага и тд.
А теперь наматываем поверху первой (первичной) вторичную обмотку.
Так как провод тоже лаковый, он никак не спорикасается с первой обмоткой.
Если предположим, что мы так и сделали в начале, что 1 виток = 1 вольт, то вторичная обмотка должна состоять из 40 витков, чтобы нам получить 40 вольт требуемых микросхема TDA7294 (и вот тут уже первая ошибка, но ее объясню чуть позже).
Да, мы намотали 40 витков второй обмотки и получили 40 вольт, но вспомним, на нужно не просто 40 вольт, а +-40 вольт.
А это во первых значит, что питание двухполярное — т.е. должен быть провод с которого идет +, должен быть провод с которого идет — и должен быть третий провод — земля.
Но как нам это получить, ведь у обмотки всего два конца — начало и конец.
Чтобы получить двуполярное питание — мотаем 40 витков, потом отводим в сторону провод, пусть на 10 см, сгибаем его на 180 градусов и продолжаем им мотать дальше еще 40 витков. Т.е. у нас получился неразорванный отвод.

в итоге завершив мотать — мы намотаем на самом деле 80 витков, но между 40 и 40 витками у нас торчит отвод наружу, т.е. получили 3 конца.
Первый конец, пусть +, средний конец — земля, третий конец минус.
Так делается двуполярное питание.
Но ошибка о которой я говорил никуда не исчезла, так как на самом деле мы намотали больше витков чем нужно (об этом опять позже, чувствуете как нарастает напряжение).
Дело в том, что в трансформаторе не может быть такого, что с первого провода идет +, со второго земля, а с третьего минус. В трансформаторе всегда переменный ток, то есть по одному проводу скачет то плюс, то минус (как и в розетке).

Чтобы рассортировать это безобразие — плюс к плюсу, минус к минусу, нужно ток выпрямить.

БУДЕМ ВЫПРЯМЛЯТЬ

Диод — это такой элемент, который с одной своей стороны, где нарисована черточка или находится шляпка пропускает только минус, а с другой стороны только плюс.
Вот так он обозначается на схемах:

Серебристая полоска на конце диода обозначает минус

Вот так вот выглядит схема диодного моста в виде символов.

А так в реальности:

О готовом диодном мостике:

Выглядит диодный мост вот так или вот так:

Какой именно диодный мостик вам продадут в радиомагазине я не знаю, а вот покупая диоды вы можете сделать такое серьезное лицо, нахмурится и сказать — дайте диоды Шоттки.
Диоды Шоттки — это ооочень быстрые диоды — это все, что нужно знать.
Еще у диодов есть параметры. Так как микросхема TDA7294 умеет потреблять в пике до 10А, и кушает до 40 вольт, то диоды нам тоже нужны не менее, чем на 10А и не менее 40 вольт. Но по вольтам обязательно делайте запас, т.е. не 40 вольт, а 60 например или больше.
Диоды обладают одним свойством, в одну сторону они пропускают только +, а в другую, только минус.

Собрав простенькую диодную схему в виде ромбика вы получите с нее + и -.

После этого обязательно нужно использовать электролитический полярный конденсатор (соответственно больше 40 вольт (63в), и чем больше микрофарад, тем лучше — 6800-10000 мФ), он выступит сглаживающим фильтром и обеспечит качественное питание.

В идеале ток нужно стабилизировать еще лучше с помощью стабилизаторов, но это усложнит схему, поэтому это опустим.

Что значит электролитический полярный конденсатор — это конденсатор в виде бочока из которого торчат две ноги. Но со стороны одной ноги написано —- (это минус), с другой + .

Если со схемой диодного мостика вам все слишком сложно, просто купите готовый диодный мост на 10 ампер — он обойдется в 10-20 рублей.
На средние ноги подадите ток с трансформатора, а с крайних получите + и — (на мостике подписано, что именно откуда). Землю просто возьмете с трансформатора, она не имеет ни плюса, ни минуса.
Третий раз упоминаю об ошибке при намотке числа витков.
Она заключается вот в чем.
При выпрямлении тока, напряжение вырастает в 1,4142 раза, т.е. чтобы получитть на выходе именно 40 вольт, нужно намотать

40/1,4142=28,3 витка.

Посчитаем его мощность: (2*25)*4=200 ват.
Наш усилитель в пике, в теории способен выдать до 100 ват на канал. На самом деле столько не выйдет, так что этот 200 ватный транформатор самый оптимальный вариант для TDA7294.
Почему я выбрал именно его.
Во первых он имеет две отводки по 25 ват. Т.е. я соединю провод одной отводки с проводом другой и получу средний провод, т.е. землю. А крайние провода будут для + и -.
Еще потому что нам требуется напряжение на отводах 40/1,4142=28,3 вольта, а в продаже были только либо на 25 вольт, либо на 30.
Но 30 вольт — это — 30*1,4142=42,4 вольта — это выше чем способна выдержать наша микросхема.
Поэтому самое оптимальное — это 25.
25*1,4142=35,3 вольт.
Да, не 40 вольт. Мы не получим по 100 ват на канал. Ну и что. Получим ват 70-80 на канал. Зато микросхема никогда не будет работать на пределе.
Что еще можно сделать лучше — можно купить два 150 ватных трансформатора, чтобы у каждого канала было свое независимое питание. Но при первой сборке вы врятли на это пойдете.
Поэтому вернемся к варианту усилителя с 1 трансформатором.
Вот схема диодного моста + электролитический конденсатор для сглаживания при обычном питание.
Но у нас оно двуполярное.
Поэтому схема чуть поменяется — нужно будет 2 конденсатора, но тоже все несложно:

Левая завитушка — первичная обмотка трансформатора, что включается в розетку 220 вольт. Правая завитушка — вторичная обмотка на 28,3 вольта с отводом по середине (земля). Ромбик в середине — диодный мостик. Горизонтальные палочки — графическое обозначение конденсатора — черная палочка — минус, белая — плюс.

Просто в обычной однополярной схеме мы поместили бы конденсатор так: к минусовому выходу диодного моста мы припаяли бы минусовую ногу конденсатора, а к плюсовому выходу — плюсовую ногу конденсатора. И с этих же ног дальше припаяли проводки по которым уже идет выпрямленное напряжение + и -.
Так же конденсатор можно зашунтировать неполярным пропиленовым кондесатором малой емкости от высокочастотных помех.
Берется такой неполярный (т.е. у него + и — на ногах не различается) емкостью 0,1 мФ допустим и одна нога припаивается к минусовой ноге электролитического полярного конденсатора (например к минусу), а вторая нога к плюсу. Мы как бы замыкаем электролитиечский конденсатор через неполярный конденсатор — это называется шунтированием.

Итак подытожим, что у нас в итоге получается:

Теоретически несложный блок питания для будущего усилителя готов. Практический отчет с фотографиями смотрите в последней части.
Переходим ко второму этапу — схема усилителя.

7 Комментарии

Спасибо, всё доходчиво написано для новичка. Не понимал некоторые простые моменты которые нигде в сети не рассматриваются.
С ходу сразу два вопроса. Для выравнивания питания не лучше ли будет взять несколько конденсаторов, возможно в сумме это немного сгладит неровности при зарядке-разрядке? Правда я не знаю как тогда их подключать и какие выбирать..
И ещё вопрос, у меня был усилитель где на каждом канале использовался свой тороидальный трансформатор и дополнительно шёл обычный трансформатор. Интересно какую роль он выполнял и как тогда может выглядеть схема с его подключением.

Я не профи и не мастер, я просто дилетант-самоучка, поэтому другие вам объяснять умнее и научнее. Если же хочется меня послушать, то, конденсатор — это просто бочонок в которой с одной стороны заливают воду, а с другой она вытекает. Если его не будет, то ток будет как бы фонтанчиками — то мало, то много. чтобы этого небыло — мы сливаем все в одну емкость и из нее уже по открытому кранику вытекает успокоившаяся вода. Гирлянду из конденсаторов особого смысла не вижу, проще взять большей емкости.
Если хочется большей стабильности, то нужно делать плату стабилизатора напряжения. Если напряжение небольшое требуется усилителю — 5-15 вольт, то можно обойтись простыми решениями — взять стабилизатор (похож на транзистор) на такое напряжение и с двух сторон его еще небольшими конденсаторами дополнить. И он сделает все хорошо. А иначе, нужно делать более сложную схему.
С ТДА7294 мне кажется достаточно 1 конденсатора на 6800 мФ зашунтированного пленочным конденсатором (т.е. ноги полярного конденсатора замкнуты пленочным неполярным конденсатором малой емкости, напрмиер 100-330 мФ).
На вопрос почему в усилителе много трансов. Вообще цель какая. Например транзисторы выходного каскада работают с напряжением 50 вольт, а входного (раскачки от малого значения сигнала до такого уровня, чтобы его смогли усилить более мощные транзисторы, которые с очень слабым сигналом не работают (не раскачаются)) — 15 вольт допустим. Решение какое?
Взять трансформатор с выходом на 35,5 вольт, которые после выпрямления диодным мостиком превратятся в 35,5*1,4142=50 вольт.
И взять второй транс на 10,5 вольт и получить после выпрямления 15 вольт.
Но обычно так не делают, а просто на трансформатор который выдает 35 вольт, наматывают еще одну обмотку на 10,5 вольт, учитывая и толщину сердечника трансформатора, чтобы он был способен выдавать 35,5+10,5 вольта в сумме.
И вот у нас получается 1 трансформатор с одной первичной обмоткой на которую приходит 220 вольт из розетки, и двумя вторичными обмотками, одна из которых отдает 35,5 вольт,а вторая — 10,5 вольт переменного тока. После выпрямления диодным мостом их значения увеличится в 1,4142 раза.
Это мы описали 1 канал.
Для второго канала нужен еще один точно такой же трансформатор.
Получится две разные платы каналов, у каждой свой трансформатор — т.е. двойное моно.
Можно так намотать трансформатор, что у него будет 4 вторичных обмотки — 2 будут выдавать по 35,5 вольт и две по 10,5. Сердечник соответственно должен быть больше, расчитанным на 35,5+35,5+10,5+10,5=92 вольта.
Тогда в усилителе будет стоять 1 трансформатор.
В чем идея двух трансформаторов. При большой нагрузке — ну дикие низы пошли в песне, сердечник (если арсчитан особо экономно, впритык) может войти в насыщение и звук пострадает. С двумя трансами такая ситуация меньше вероятна (но вероятна). И еще там какие то моменты в плюс варианту с двумя трансами идут.
В вашем случае что делал третий транс? Питал какую то отдельную платку. Это либо плату темброблока/предварительного усиления, либо может какой индикатор на морде, или какую то особую схему. Например в усилителе Denon PMA-701 стоит 3 транса. Два — это для двойного моно, а третий питает плату скратчремовера — удалителя треска при воспроизведении пластинок. У меня есть Денон пма 501, там уже на третьем трансформаторе съэкономили и сделали питание скратч ремовера просто еще одной обмоткой на одном из трансформаторов.
Кто может описанное умнее, научным языком объяснить — пожалуйста пишите, я любитель, лучше не поясню.

Читайте также: