Меню

Преобразователь напряжения and усилитель

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Эта статья содержит описание схемы простейшего импульсного повышающего преобразователя для авто усилителей (например на TDA7294 или любой другой микросхеме с двухполярным питанием), без лишних расчетов или теорий только необходимый минимум. Это действительно самый простой способ на сегодня запустить усилитель достаточно высокой мощности в автомобиле, с бортовым питанием 12 В. Представленный инвертор может выдавать постоянную мощность около 100 Вт, а при небольшой доработке схемы ещё больше.

Схема и описание преобразователя

Схема была разделена на несколько частей для облегчения описания и понимания сути работы деталей.

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Зеленая часть представляет собой генератор, использующий популярную микросхему TL494. Чтобы сделать структуру максимально простой, использовалась только часть м/с, а именно только генератор. Частота его работы определяется элементами R4 и C4. Для текущих значений (10 кОм и 1 нФ) она составляет около 30 кГц. Увеличив частоту также можно повысить эффективность, но для этого необходимо намотать трансформатор более тонкими проводами (из-за скин-эффекта).

Желтая часть — усилители тока. Они используются только для облегчения повторной загрузки затворных мощностей мосфетов, которые разгружают внутренние выходные транзисторы в TL494. Фактически, схема в текущей конфигурации будет работать и без них, потому что внутренние транзисторы TL494 в принципе могут управлять одним затвором без особых проблем, но в случае падения напряжения в источнике питания инвертор может работать нестабильно. Вот почему рекомендуется установить их. В этой роли практически любой транзистор может быть использован для создания комплементарной пары. Схема также хорошо работает например с парой BC547 / BC557 и т.п.

Оранжевая часть — это ключевые выходные элементы. Мосфет включается при получении импульса от предыдущего каскада. Преобразователь включает мосфеты попеременно с так называемым мертвым временем (когда оба выключены). Особое внимание следует уделить C8 (10 нФ) и R12 (4,7 Ом), потому что от них зависит безопасность транзисторов. Они используются для подавления перенапряжений, возникающих в индуктивности во время переходных процессов. Используйте конденсатор 10 нФ на минимальное напряжение 250 В и резистор 3,3 … 4,7 Ома с минимальной мощностью 0,5 Вт.

Для преобразователя могут быть выбраны разные типы мосфетов, в значительной степени от них зависит, какой мощности и эффективности удастся достичь. Важно выбирать с низким сопротивлением и большим рабочим током. Тут использовались IRF3205, но одинаково хорошо заработают IRFZ44n, BUZ11 или IRFP064n для немного большей мощности.

Красная часть — трансформатор с выпрямителем. Про трансформатор и его перемотатку будет чуть ниже. Сейчас остановимся на схеме выпрямления и фильтрации. Это классический симметричный источник питания, в котором используются ультрабыстрые выпрямительные диоды или диоды Шоттки. В данном случае использовался диод MBR10100CT. Ещё нужен выходной дроссель и конденсаторы фильтра. Для одной микросхемы TDA7294 просто используйте 2200 мкФ + 100 нФ на каждое плечо. Ставьте нормальный электролитический конденсатор, нет необходимости использовать конденсаторы с низким ЭПР.

Предохранители инвертора

Схему контроля выходного тока будет лучше заменить на так называемый электронный предохранитель, который в случае короткого замыкания будет отключать преобразователи (потребуется перезапуск). Схема управления током в инверторе с питанием, сделанным для конкретной системы (в данном случае стерео TDA7294 для громкоговорителя 8 Ом), может отключить преобразователь только во время басов, когда усилитель потребляет больше энергии.

Модуль управления имеет предохранитель в виде резистора R11. Используем стандартный 4.7R 0.25W резистор — в случае короткого замыкания в TL494 или усилителях тока, резистор немедленно перегорает. Силовая часть защищена предохранителем на 10 А. В вышеуказанной схеме короткое замыкание на выходе вызывает его немедленное сгорание.

Читайте также:  Рабочее напряжение автоматического выключателя 400

Сборка преобразователя питания

Можно вытравить полноценную печатную плату, а можно использовать универсальную макетку. Важно, чтобы пути тока были максимально короткими и толстыми.

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Сначала собираем зеленую, желтую и оранжевую части. При этом схема питается через маленькую лампочку (например, 10 Вт) или установите ограничение тока 200 мА на блоке питания. Подключите один щуп осциллографа к источнику питания плюс, а другой — к усилителям УТ. Должны увидеть прямоугольную осциллограмму с амплитудой около напряжения питания. Форма волны должна быть очень похожей на фото.

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Если сигнал не отображается, проверьте правильность сборки и работоспособность зеленой и желтой секций ИБП.

Затем подключаем осциллограф параллельно мосфетам и наблюдаем форму сигнала там. Это должен быть прямоугольник с амплитудой, аналогичной напряжению питания. Если он не просматривается, это означает, что установили поврежденный mosfet (или неправильно впаяли его).

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Если все в порядке, можем начать наматывать трансформатор.

Намотка трансформатора

Трансформатор — самый важный элемент и самый сложный. Во-первых, нужно достать ферритовый сердечник. Можно добыть его из блока питания ATX или другого импульсного преобразователя. Крайне важно, чтобы это был сердечник без зазора, иначе инерционный ток преобразователя будет выше, а КПД будет значительно ниже. В худшем случае может вообще не работать. Чтобы разобрать такой трансформатор, нагрейте его в кипящей воде, потому что тогда смола размягчится. Затем, используя тряпку, разломите горячий трансформатор. Важно не повредить сердечник. Затем снимаем заводские обмотки и наматываем новые в соответствии с инструкциями далее.

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Начнем с первичной обмотки. В ней две обмотки должны быть намотаны по 3 витка одновременно, где начало второй является концом первой. Обе обмотки намотаны в одном и том же направлении. Из-за того что инвертор работает на высокой частоте, возникает скин-эффект. Поэтому не стоит намотать трансформатор одним толстым проводом, как в случае классических трансформаторов. Для данного инвертора намотаем 4 провода по 0,3 мм. Обмотка должна выглядеть примерно так:

Теперь изолируйте первичку от вторички. Например слоями скотча. Пришло время намотать вторичную обмотку. Намотайте две обмотки по 7 витков. Трансформатор готов.

Вместо основного предохранителя вставляем лампу значительной мощности (предпочтительно 50 Вт, чтобы при малом токе она не вызывала значительного падения напряжения). Измеряем ток, потребляемый преобразователем, должно составлять 100-250 мА. Форма сигнала на осциллографе должна быть прямоугольной с требуемой амплитудой.

Инвертор практически закончен. Осталось смонтировать схему выпрямителя со сверхбыстрыми диодами или диодами Шоттки. Далее устанавливаем дроссель и фильтрующие конденсаторы.

Преобразователь напряжения для питания автомобильного усилителя

Выходной дроссель в этом инверторе будет необходим. С натяжкой он может работать и без него, но его эффективность станет меньше и может быть слышен писк под нагрузкой. Дроссель наматывается на порошковое кольцо. Вы можете также выпаять его от источника питания ATX. Обмотка двойная по 17 витков (значение выбрано методом проб и ошибок).

Читайте также:  Регулятор напряжения генератора алиэкспресс

Выходное напряжение инвертора должно быть примерно +/- 36 В. Это оптимальное значение для микросхем TDA7294.

Инвертор должен быть нагружен для испытаний электронной нагрузкой или мощным резистором с сопротивлением 50 Ом. Резистор будет выдавать около 100 Вт мощности в виде тепла. Выходное напряжение преобразователя под этой нагрузкой не должно падать ниже 32 В. Наиболее теплым элементом должны быть выпрямительные диоды. Трансформатор должен слегка нагреваться, как и мосфеты. Тест 100 Вт должен занять 10 минут.

Нужен ли стабилизатор напряжения

Стабилизация выходного напряжения на БП усилителя звука — плохая идея. Усилитель имеет очень нелинейное энергопотребление, кроме того, когда проходит бас, он может потреблять много энергии (в импульсе). Обратная связь для управления выходным напряжением может мешать реакции на повышенное энергопотребление.

Для тестирования блок питался от адаптера 12 В 60 A. Кроме того, предохранители желательно установить на линиях +36 В и -36 В. Плата имеет размеры, подходящие для установки в корпуса автомобильного радио, и все элементы можно легко охладить одним вентилятором при необходимости.

Источник



Импульсный стабилизированный преобразователь напряжения для автомобильного усилителя

Цитата с Интерлавки:
Данный преобразователь напряжения предназначен для питания оборудования напряжением выше бортового напряжения автомобиля 12 В. Преобразователь имеет четыре независимых стабилизированных (по одному плечу) постоянных напряжения с величиной не более 50 В, поскольку в качестве выпрямительных диодов вторичного питания используются диоды Шотки. Выходные напряжения преобразователя могут соединяться последовательно, для получения двух двуполярных источников питания, используемого в большинстве усилителей мощности звуковой частоты, а так же могут соединяться параллельно, для получения более сильноточного однополярного источника, который может использоваться, например, для питания усилителей мощности радиостанций, а так же комбинировано (см ниже).
Преобразователь развивает на нагрузке суммарную мощность до 500 Вт и использует в качестве силовых ключей две пары транзисторов IRF3205. Частоту преобразования — 60…70 кГц.

Рисунок 1 — принципиальная схема автомобильного преобразователя напряжения
На схеме ошибка! 15 нога микросхемы подключена не к 16, а к 14 ноге (опорное напряжение)

Выходное напряжение преобразователя контролируется оптроном IC1, яркость свечения светодиода которого пропорциональна выходному напряжению. Соответственно изменяется и степень открытия транзистора оптрона, который подает опорное напряжения 5 В, генерируемое самой микросхемой, на вход усилителя ошибки. Если сопротивление нагрузки уменьшается, уменьшается и выходное напряжение, поскольку увеличивается ток. Пропорционально уменьшается яркость свечение светодиода оптрона, транзистор оптрона призакрывается и из за уменьшения напряжения на входе 1 усилителя ошибки микросхемы TL494 увеличивает длительность управляющих импульсов силовых ключей. В результате увеличения длительности импульсов увеличивается действующее напряжение на нагрузке, т.е. она возвращается к первоначальной, установленной подстроечным резистором R4 величине.
При увеличении сопротивления нагрузки происходит обратный процесс — светодиод оптрона светит ярче, тем самым сильнее открывая транзистор оптрона и увеличивая напряжение на входе усилителя ошибки микросхемы TL494 и уменьшая длительность управляющих силовыми ключами импульсов.
Поскольку выходной ток ключевых транзисторов микросхемы ограничен 200 мА в преобразователе используются дополнительные драйверные ключи на транзисторах VT3-VT6. К особенностям данного преобразователя напряжения стоит отнести несколько не обычную цепочку между драйверными транзисторами и силовыми. Эта цепочка позволяет получить на затворах силовых ключей отрицательное напряжение, которое быстрей закрывает силовые ключи, тем самым уменьшая температуру самого силового транзистора.
Кроме этого данный преобразователь напряжения оснащен защитой от перегрузки, датчиком тока которой служит токовый трансформатор TV1, снимаемое напряжение с которого подается на управляющий электрод тиристора VS1. В момент перегрузки наводимое напряжение на токовом трансформаторе откроет тиристор и он зашунтирует управляющее напряжение, подаваемое извне. Транзистор VT2 закроется, закрывая и транзистор VT2 и питание микросхемы TL494 будет снято. Однако оставшееся напряжение на конденсаторе С7 некоторое время будет удерживать TL494 в работоспособном состоянии. Для ускорения разрядки С7 резистор R19, через который тиристор так же будет зашунтировано и напряжение питания микросхемы TL494. Таким образом достигается минимальное время работы преобразователя в критической ситуации.

Читайте также:  Тдкс источник высокого напряжения

Получившийся магнитопровод, перед намоткой был хорошенько заизолирован лакотканью.
Далее Первичная обмотка моталась в 8 проводов диаметром 1,5 мм. и состоит из 4 витков (из рассчёта 3 вольта на 1 виток)

После намотки методом прозвонки разделил на две обмотки, каждая из которых состоит из 4 проводов.

Далее всё было хорошенько обмотано той-же лакотканью и намотана вторичная силовая обмотка, она намотана виток к витку в 8 проводов диаметром 0,65 мм. и состоит из 15 витков (на 45 Вольт) (с запасом в 2 витка для лучшей стабилизации при частично разряженном аккумуляторе и падении напряжения питания до 9…9,5 Вольт.
И поверх всех силовых обмоток намотана обмотка питания всей схемы ШИМ и драйверов ключей.
Намотана она в два провода диаметром 0,55 мм. и состоит из 8 витков. Далее прозвонкой определяем конец и начало и соединяем по схеме.
Собственно с трансформатором завершено. Обматываем его хорошенько лакотканью! Получилось СУПЕР!

Далее изготовление платы!

Я изготовлял лазерно-утюжным способом! Берем обратную сторону от самоклеющейся декоративной плёнки (мелованная бумага, чаще всего попадается с надписью «333») и клеим её обратной стороной на плотную бумагу для принтера.

Далее с помощью программы SPRINT LAYOUT печатаем лазерным принтером на получившемся листе. Фольгированный стеклотекстолит сначала следует зачистить мелкой шкуркой (800) и обезжирить ацетоном. Прикладываем ровно наш получившийся рисунок и хорошенько разглаживаем утюгом.
После остывания не на долго помещаем нашу продукцию в воду (чтобы отмочилась бумага, около 1 минуты).

Потом аккуратно, начиная с уголка, отлепляем от текстолита бумагу, платку осматриваем, если есть «косяки», то подправляем (дорисовываем лаком НЦ из шприца), после чего помещаем, а раствор хлорного железа. После того, как платка протравилась, промываем её водой (лучше в мыльном растворе), кладем сушить, далее ацетоном и тряпочкой смываем оставшуюся краску, после чего советую немного зачистить шкуркой!

Получилось в принципе неплохо!

Далее процедура сверления, лужения и набивания детальками. Получилось вот так:

Убедившись, что собранная схема нормально работает можем приступать к впаиванию трансформатора. Получилось вот так:

Немного о дросселях.
Дроссель L1 намотан в 3 провода диаметром 1,5 мм. на жёлтом кольце от компьютерного БП (Компенсационный дроссель) и содержит 15 витков.
Дроссели L2, L3, L4, L5 намотаны на кольцах М3000НМ-1 (К12×6х5) проводом диаметром 1,2 мм., каждый содержит по 20 витков.

Думаю, что моя статейка кому-то понадобиться! По крайней мере это первая моя статья и я старался…!

Источник