Звёзды на земле. Руководство по сборке усилителя мощности

Написать эту статью (скорее руководство для новичков с картинками) меня подтолкнула... лень, а именно надоело отвечать на одни и те же вопросы по нескольку раз. Постараюсь рассказать, как правильно подключить к блоку питания усилитель - в моём примере это TDA7293 в инвертирующем включении.

Остановимся пока на блоке питания.
Первое, о чём сразу хочется сказать, так это то, что для питания усилителя следует выбирать напряжение, исходя из сопротивления подключаемой нагрузки. Напомню - для 4 Ом потребуется напряжение питания 27В (TDA7294) и 29В (TDA7293), для 8 Ом - 36В и 38В, соответственно.
Но часто бывает так, что напряжение занижено или завышено. В случае, если оно ниже указанного - это не страшно, просто микросхема не выдаст всю мощность и будет работать долгие годы, особо не напрягаясь.
Второй случай - это повышенное напряжение питания для 4-омной нагрузки. Скажу сразу - страшного в этом тоже нет ничего, следует только предпринять некоторые меры безопасности, чтобы не сжечь микросхему:
- ограничить выходной сигнал, тем самым ограничив максимальную мощность на выходе.
- обеспечить хороший теплоотвод, а именно использовать теплопроводящую пасту и закреплять на хорошо отполированной поверхности радиатора.
Дабы максимально использовать микросхему и не перегревать, её следует устанавливать на радиатор без слюдяной или любой подобной прокладки, а сам радиатор изолировать от корпуса, так как на фланце микросхемы находится минус питания.

Трансформатор блока питания должен быть адекватных размеров и мощности. Бытует мнение, что в усилителях требуются трансформаторы на мощность, превышающую мощность усилителя на 50-100%. Это утверждение может быть справедливым для усилителей в классе "A", мы же имеем дело с усилителем в классе "АВ", а это значит, что нам достаточно трансформатора мощностью равной или даже меньшей выходной мощности усилителя, всё дело в том что в момент максимальной нагрузки (пики) в дело вступают конденсаторы блока питания и таким способом "помогают" трансформатору.

Теперь о выпрямительных диодах.
Применение диодов Шоттки и ультрабыстрых не принесёт никакой выгоды, их единственное преимущество - это низкое падение напряжения, которое можно компенсировать, немного завысив напряжение на трансформаторе, а также быстрое переключение, которое можно компенсировать шунтированием диода керамическим конденсатором малой ёмкости.
Рациональнее использовать диоды советского производства типа д202 или д243
Эти диоды прекрасно "переживают" пиковые токи, которые бывают в момент зарядки электролитических конденсаторов большой ёмкости, а это 30-50 Ампер.
Хорошо себя зарекомендовали и диодные сборки на 35-50 Ампер - в отличие от отдельных диодов, их удобнее крепить и они занимают меньше места.

Конденсаторы
Конденсаторы в блоке питания играют важную роль, и поэтому нужно ставить туда только конденсаторы, которые прошли проверку на утечку и пробой, также на собственную электрическую ёмкость. Эти конденсаторы следует шунтировать (включать параллельно) керамическими или плёночными конденсаторами с ёмкостью от 0,1 до 2 мкФ на 10000 мкФ электролитического конденсатора. Служат они для фильтрации питания от ВЧ помех и прочих наводок из питающей сети, так и норовящих попасть на вход усилителя и, усилившись, стать серьёзными искажениями в звуке. Ёмкость конденсаторов выбирают, исходя из расчёта 100 мкФ на 1 Ватт мощности .

Провода питания.
Многие стремятся использовать бескислородную медь (аудиокабель) большого сечения. Сразу скажу, что это глупость полнейшая, обычный провод для питания бытовых электроприборов подходит не хуже и намного дешевле. От трансформатора к диодному мосту и от моста к конденсаторам нет смысла тянуть провода бОльшего сечения, чем сечение провода, которым намотана вторичная обмотка трансформатора.
А вот уже от конденсаторов следует увеличить сечение провода, но без фанатизма, 1мм2 вполне хватит для каждой микросхемы на плечо, общий же провод следует использовать сечением в 1,5-2 раза толще тех проводов которые используются для подведения "+" и "-".
А именно - если на питающие использован провод сечением 1мм2, то для "общего" следует использовать 2мм2, либо скрутить параллельно два таких же провода для получения необходимого сечения. Но опять же повторюсь – без фанатизма, акцентирую внимание по причине "аудиофильных" замашек многих форумчан. Всё должно быть в меру.

Сигнальные провода.
Сигнальный провод играет не меньшую роль, чем источник сигнала в звуковоспроизведении - ведь если провод плохо защищает от помех, то на выходе вместо Монсерат Кабалье услышите Рабиновича, поющего через трубу канализации, и всё от того, что сигнальный провод будет как антенна улавливать посторонние сигналы, будь то наводки от сети или от какого-нибудь электроприбора .
Экранированный провод не следует покупать за сотни или тысячи, будь то рубли или иная валюта, вполне подойдёт провод для микрофона - его цена от 10 до 13 гривен за метр. Провод китайского производства, используемый в соединительных шнурах типа 3на3 или 2на2 тюльпана следует применять в крайних случаях, когда просто уже нечего лучше нет.

Соединительные разъёмы (входные и выходные)
Сейчас популярным является входной разъём типа RCA,ещё его называют "тюльпан" - мне лично он очень не нравится по той причине, что первым подключается сигнальный провод, а уже потом экран, что само по себе очень плохо и может послужить причиной возникновения неполадок во входной цепи усилителя или даже выходу его из строя, как и устройства, с которым этот усилитель будет работать.
Выходные разъёмы следует выбирать исходя из того, какую мощность будет отдавать в нагрузку усилитель, а именно какой ток будет протекать через этот разъём.
В советской аппаратуре были широко распространены специальные "розетки" для подключения АС до 30 Ватт и винтовые зажимы для подключения более мощных усилителей к АС. В любом случае винтовой зажим, помимо бОльшей механической прочности, обладает ещё и лучшим электрическим контактом.

Теперь перейдём к самому "руководству с картинками".
На фотографиях мы видим сам блок питания, выполненный из основания из текстолита, на котором закреплён трансформатор (ТС-180 с перемотанной вторичная обмоткой), диодный мост (из 4х диодов д202в) на алюминиевом радиаторе, батарея конденсаторов. Конденсаторы проверены. Ёмкость подобрана равной на каждое плечо. Несмотря на возраст, конденсаторы имеют ёмкость по 9200-9400 мкФ. При отборе были сняты параметры из 12 конденсаторов и выбраны только эти 4 шт - остальные были в неудовлетворительном состоянии. Электролитические конденсаторы шунтированы плёночными конденсаторами по 0,47 мкФ каждый, также к клеммам конденсаторов припаяны токоразрядные резисторы по 910 Ом, 5 Ватт.
Резисторы нужны, чтобы не хранить на конденсаторах заряд, пока усилитель выключен.
Время, за которое конденсатор разрядится через резистор равно T=R*C
Здесь T - время в секундах.
R - сопротивление в Омах
C - емкость в фарадах (1ф=1000000мкф)
Считаем:
С=0.01ф
R=1000Ом
T=0.01*1000=10c.
Итого, через резистор 1000 Ом конденсатор емкостью 10000 мкф будет разряжаться за 10 секунд.
Следует придерживаться этого времени - если время будет слишком мало, басы провалятся.
По поводу мощности резистора (5 вт).
Вычислим работу, которую совершит ток, проходя через резистор:
По формуле Джоуля-Ленца имеем: A=U2*t/R
Несмотря на то, что напряжение U в процессе заряда уменьшается, возьмем максимальное U=50В
A=50*50*10/1000 =25Дж.
Мощность P=A/t=25/10=2.5 Вт.
Берем двойной запас, итого имеем мощность 5 Ватт.

На фото показано, как нужно соединять "землю" - а именно только в одной точке в месте соединения конденсаторов.

Показано, как правильно подключить регулятор громкости и входные разъёмы.
Показано, как закрепить микросхему к радиатору (в этом варианте радиатор следует изолировать от корпуса усилителя, если корпус металлический).

Остальные вопросы по поводу этой микросхемы (TDA7294, TDA7293) можно узнать из соответствующей темы,которая будет развиваться по мере того как будут появляться заинтересовавшиеся в ней.

С ув. к Вам Форумчанин =DTS=
Миниатюры

------------

---------

Описание выводов микросхемы TDA7294
1 - Сигнальная земля
2 - Инверсный вход микросхемы (в стандартной схеме сюда подключается ОС)
3 - Неинверсный вход микросхемы, сюда подаем аудиосигнал, через разделительный конденсатор С1
4 - Тоже сигнальная земля
5 - Вывод не используется, можете его смело отламывать (главное не перепутайте !!!)
6 - Вольтодобавка (Bootstrap)
7 - "+" питания
8 - "-" питания
9 - Вывод St-By. Предназначен для перевода микросхемы в дежурный режим (т.е. грубо говоря усилительная часть микросхемы отключается от питания)
10 - Вывод Mute. Предназначен для ослабления входного сигнала (грубо говоря, отключается вход микросхемы)
11 - Не используется
12 - Не используется
13 - "+" питания
14 - Выход микросхемы
15 - "-" питания

Описание выводов микросхемы TDA7293
1 - Сигнальная земля
2 - Инверсный вход микросхемы (в стандартной схеме сюда подключается ОС)
3 - Неинверсный вход микросхемы, сюда подаем аудиосигнал, через разделительный конденсатор С1
4 - Тоже сигнальная земля
5 - Клиппметр, в принципе абсолютно ненужная функция
6 - Вольтодобавка (Bootstrap)
7 - "+" питания
8 - "-" питания
9 - Вывод St-By. Предназначен для перевода микросхемы в дежурный режим (т.е. грубо говоря усилительная часть микросхемы отключается от питания)
10 - Вывод Mute. Предназначен для ослабления входного сигнала (грубо говоря, отключается вход микросхемы)
11 - Вход оконечного каскада усиления (используется при каскадировании микросхем TDA7293)
12 - Сюда подключается конденсатор ПОС (С5) когда напряжение питания превышает +/-40В
13 - "+" питания
14 - Выход микросхемы
15 - "-" питания