Блок питания для усилителя автомобильного. Изготовление блока питания для автомобильного усилителя. Строение блока питания

Ценители качественного и громкого звука в салоне автомобиля непременно столкнутся с необходимостью установки автомобильного усилителя. Каждый автолюбитель знает, что мощность электрической сети автомобиля равняется 12 Вольт, чего критически мало для того, чтобы при сопротивлении в 4 Ом выдавать действительно мощный звук, ведь некоторые массивные динамики рассчитаны на питание в несколько тысяч Ватт. В таких случаях в автомобиль дополнительно устанавливают усилитель мощности для того, чтобы преобразовать напряжение. При желании усилитель мощности может быть изготовлен своими руками, его схема достаточно проста. Единственная сложность может — это изготовить блок питания для автомобильного усилителя.

Строение блока питания

Блок питание — самая сложная деталь в усилителе, которая состоит из:

• генератора импульсов;
• полевых транзисторов IRFZ44N;
• диода VD1,
• ферритового кольца диаметром минимум в 2 сантиметра;
• дросселя L1;

Чаще именно из-за трудоемкости сборки блока многие любители качественного звука отказываются от самостоятельной сборки автомобильного усилителя. На самом деле, все не так сложно как может показаться изначально. Достаточно обладать минимальными знаниями или следовать инструкции.

Сердцем преобразователя условно называют электрогенератор импульсов. Самая простая формула его создания лежит на основе схемы TL494. Частота генерации может быть увеличена или уменьшена при помощи изменения номинальной мощности резистора R3.

Мышцы блока питания для усилителя представляют собой сдельные транзисторы типа IRFZ44N. В схеме можно использовать резисторы любого типа (за исключением R4, R9, R10). В блок питания можно включить резисторы любой номинальной мощности, в том числе и 0,125 Вт, 0,25 Ватт и включая 1 Вт и даже 0,5 Вт. Светодиод VD1 монтируется в схему с целью предотвращения вторичного подключения плюсовых каналов.

Изготовление блока питания для усилителя

Гидродроссель L1 нужно накрутить на ферритовое кольцо диаметром 2 см. Его можно заимствовать с компьютерного блока питания или просто купить. Для ферритового кольца диаметром 2 см необходимо сделать 12 витков удвоенной проволокой срезом равным 0,7 миллиметрам, которые следует равномерно распределить по всему периметру кольца. Данный гидродроссель подходит и для наматывания на ферритовый стержень диаметром 8-10 миллиметров и длиной в 2 3 сантиметра. Однозначно, наиболее сложный момент в изготовлении конвертера напряжения - правильная формовка трансформатора, так как именно от трансформатора зависит работоспособность всего блока питания. Оптимальным решением будет изготовить его при помощи ферритового кольца марки 2000NM объемом в 40* 25 * 11.

Несмотря на всё многообразие автомобильных усилителей их схемотехника схожа. Давайте узнаем, как устроен рядовой усилитель для авто.

Начнём с блока питания или инвертора. Дело в том, что сам усилитель питается от бортового аккумулятора 12V. А усилительная часть требует двухполярного напряжения ±25 вольт, а иногда и больше.

На печатной плате усилителя обнаружить преобразователь не сложно, его выдаёт тороидальный трансформатор и куча электролитов.

А это уже усилитель Lanzar VIBE. Преобразователь занимает половину печатной платы.

В большинстве случаев преобразователь строится на базе микросхемы ШИ-контроллера TL494CN , которую легко обнаружить в блоках питания AT от ПК .

В мои руки попали несколько автоусилителей китайской сборки (CALCELL, Lanzar VIBE, Supra, Fusion). Во всех этих усилителях применялась схема преобразователя весьма похожая на ту, что опубликована в журнале "Радио" ("Трёхканальный УМЗЧ для автомобиля", автор В. Горев, №8 от 2005 года, стр. 19-21). Вот данная схема.

Отличие данной схемы от тех, что применяются в промышленных образцах автоусилителей - это другая элементная база, а также применение одного вторичного выпрямителя (здесь их два). В серийных образцах также отсутствуют компенсационные дроссели (2L2 - 2L3 , 2L4 - 2L5 ) и, соответственно, электролиты 2С9, 2С10, 2С13, 2С14. От всей этой цепи остаются только ёмкие электролитические конденсаторы на 3300 - 4700 мкФ (35 - 50V) на выходе преобразователя (2С11 , 2С12 ). На входе преобразователя для фильтрации помех от бортовой сети устанавливается П-образный фильтр (LC-фильтр + ёмкостной фильтр). Он состоит из дросселя на ферритовом кольце (2L1 ) и двух электролитических конденсаторов (на схеме - 2С8 , 2С21 ). Иногда, чтобы увеличить общую ёмкость конденсаторов, ставят несколько конденсаторов и соединяют их параллельно. Конденсаторы выбираются на рабочее напряжение 25V (реже 35V) и ёмкостью от 2200 мкФ.

Кроме этого в промышленных схемах цепи перевода из дежурного режима в рабочий выполнены на базе маломощных транзисторов. В приведённой же схеме для включения усилителя используется обычное электромагнитное реле на 12V.

В усилителях CALCELL, Lanzar VIBE, Supra в цепях обвязки микросхемы TL494CN установлена цепь из нескольких биполярных транзисторов. При подаче +12 на клемму REM (Remote - "управление") происходит запуск преобразователя - усилитель включается.

Схема инвертора - двухтактный преобразователь. В качестве ключевых транзисторов используются полевые N-канальные MOSFET транзисторы (например, IRFZ44N - аналог STP55NF06, STP75NF75) Также могут применяться и более мощные аналоги IRFZ46 - IRFZ48. Чтобы увеличить мощность преобразователя в каждом плече устанавливается по 2, а иногда и по 3 MOSFET-транзистора, а стоки их соединяются.

Благодаря этому через транзисторы можно прокачать значительный импульсный ток. Нагрузкой стоков полевых транзисторов являются 2 обмотки импульсного трансформатора. Он тороидальный, то есть в виде кольца с обмотками провода довольно большого сечения.

Так как с импульсного тороидального трансформатора напряжение снимается импульсное, то его нужно выпрямить. Для этих целей служат два сдвоенных диода. Один имеет общий катод (MURF1020CT , FMQ22S ), а другой общий анод (MURF1020N , FMQ22R ). Диоды эти непростые, а быстрые (Fast), рассчитанные на прямой ток от 10 ампер.

В результате на выходе получаем двухполярное напряжение ±25 - 27V, которое требуется для "раскачки" мощных выходных транзисторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ).

О важных мелочах. Чтобы отремонтировать автоусилитель в домашних условиях, необходим блок питания на 12V и ток несколько ампер. Я использую либо компьютерный блок питания или блок 12V(8А) , который приобрёл для светодиодной ленты. О том, как подключить автомобильный усилитель дома читайте .

Продолжение следует...

Пожалуй, самая трудная часть конструкции усилителей для питания канала сабвуфера от бортовой сети 12 вольт. О нем немало отзывов в разных форумах, но таки сделать реально хороший преобразователь по советам знатоков очень трудно, в этом убедитесь сами, когда дело дойдет этой части конструкции. Для этого я решил остановится на сборке преобразователя напряжения, пожалуй это будет самым подробным описанием, поскольку в ней изложен двухнедельный труд, как говорят в народе - от <<А>> до <<Я>>.
Схем преобразователей напряжения море, но как право после сборки появляются дефекты, неполадки в работе, непонятные перегревы отдельных деталей и частей схемы. Сборка преобразователя у меня затянулась на две недели, поскольку в основную схему были внесены ряд изменений, в итоге я смело могу заявить, что получился мощный и надежный преобразователь.
Основной задачей была построить преобразователь на 300-350 ватт для питания усилителя по схеме Ланзара, все получилось красиво и аккуратно, все кроме платы, химия для травления плат у нас большой дефицит, поэтому пришлось использовать макетную плату, но не советую повторять мои мучения, паять проводку для каждой дорожки, лудить каждую дырочку и контакт - работа не из простых, об этом можно судить посмотрев на плату с обратной стороны. Для красивого внешнего вида на плату был приклеен широкий зеленый скотч.

ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Основная перемена в схеме - импульсный трансформатор. Почти во всех статьях самодельных сабвуферных установок трансформатор делают на ферритовых кольцах, но кольца иногда не доступны (как в моем случае). Единственное, что было - альсиферовое кольцо от высокочастотного дросселя, но рабочая частота этого кольца не позволяла использовать его в качестве трансформатора в преобразователе напряжения.

Тут мне повезло, почти даром получил пару компьютерных блоков питания, к счастью в обеих блоках были полностью идентичные трансформаторы.

В итоге было решено использовать два трансформатора в качестве одного, хотя один такой трансформатор может обеспечить желаемую мощность, но при намотке обмотки просто на просто не влезли бы, поэтому было решено переделывать оба трансформатора.

В начале, нужно снять сердечек, на самом деле работа достаточно простая. Зажигалкой греем ферритовую палку, которая замыкает основной сердечек и после 30 секунд жаркого клей плавится и ферритовая палка выпадает. От перегрева свойства палки могут изменится, но это не так уж и важно, поскольку палки в основном трансформаторе мы использовать не будем.

Так делаем и со вторым трансформатором, затем снимаем все штатные обмотки, очищаем выводы трансформаторов и спиливаем одну из боковых стенок обеих трансформаторов, желательно спилить свободную от контактов стенку.

Следующей частью работ, является приклеивание каркасов. Место крепление (шов) можно просто обмотать изолентой или скотчем, использовать разнообразные клеи не советую, поскольку это может помешать вставке сердечника.

Опыт в сборке преобразователей напряжения был, но тем не менее этот преобразователь выжил с меня все соки и деньги, поскольку в ходе работ было угроблено 8 полевиков и во всем был виноват трансформатор.
Опыты с количеством витков, технологии намотки и сечению проводов привели к радующим результатам.
Итак самое трудное - намотка. На многих форумах советуют мотать толстую первичку, но опыт показал, что для получения указанной мощности много не надо. Первичная обмотка состоит из двух полностью идентичных обмоток, каждая из них намотана 5-ю жилами провода 0,8мм, растянута по всей длине каркаса, но торопиться не будем. Для начала берем провод с диаметром 0,8мм, провод желательно новый и ровный, без изгибов (хотя я использовал провод от сетевой обмотки тех же самых трансформаторов от блоков питания).

Далее по одному проводу мотаем 5 витков по всей длине каркаса трансформатора (можно также мотать жгутом все жилы вместе). После намотки первой жилы, ее нужно укрепить, просто накручиванием на боковые выводы трансформатора. После уже мотаем остальные жилы, ровно и аккуратно. После окончания намотки, нужно избавится от лакового покрытия на концах обмотки, это можно сделать несколькими способами - греть провода мощным паяльником или сдирать лак по отдельности с каждого провода монтажным ножом или бритвой. После этого нужно залудить кончики проводов, сплетаем их в косичку (удобно использовать плоскогубцы) и покрываем толстым слоем олова.
После этого переходим ко второй половине первичной обмотки. Она полностью идентична с первой, перед ее намоткой первую часть обмотки покрываем изолентой. Вторая половина первичной обмотки тоже растянута по всему каркасу и намотана в том же направлении, что и первая, мотаем по тому же принципу, по одной жиле.

После окончания намотки нужно сфазировать обмотки. У нас должна получится одна обмотка, которая состоит из 10 витков и имеет отвод от середины. Тут важно помнить одну важную деталь - конец первой половины должен присоединится с началом второй половинки или наоборот, чтобы не возникли затруднения при фазировке, лучше все делать по фотографиям.
После усердной работы первичная обмотка наконец готова! (можно попить пивка).
Вторичная обмотка - тоже требует большого внимания, поскольку именно она будет питать усилитель мощность. Намотана по тому же принципу, что и первичная, только каждая половинка состоит из 12 витков, что вполне обеспечивает на выходе двухполярное напряжение 50-55 вольт.

Обмотка состоит из двух половинок, каждая намотана 3-я жилами провода 0,8 мм, провода растянуты по всему каркасу. После намотки первой половинки обмотку изолируем и поверх мотаем вторую половину в том же направлении, что и первую. В итоге у нас получаются две одинаковые половинки, которые фазируются таким же образом, как первичка. После выводы очищают, сплетают и запаивают друг к другу.

Один важный момент - если решили использовать другие разновидности трансформаторов, то следите, чтобы у половинок сердечка не было зазора, в следствии опытов, было обнаружено, что даже малейший зазор в 0,1мм резко нарушает работу схемы, ток потребления возрастает раза в 3-4, полевые транзисторы начинают перегреваться так, что кулер не успевает охладить их.

Готовый трансформатор можно экранировать медной фольгой, но особо большой роли это не играет.

В итоге получается компактный трансформатор, который с легкостью способен отдавать нужную мощность.

Схема устройства не из простых, начинающим радиолюбителям не советую связаться с ним. Основа как всегда генератор импульсов, построенный на интегральной микросхеме TL494. Дополнительный усилитель на выходе построен на паре маломощных транзисторов серии ВС 557, почти полный аналог ВС556, из отечественного интерьера можно применить КТ3107. В качестве силовых ключей применены две пары мощных полевых транзисторов серии IRF3205, по 2 полевика на плечо.

Транзисторы установлены на небольшие теплоотводы от компьютерных блоков питания, заранее изолированы от теплоотвода специальной прокладкой.
Резистор 51 ом - единственная деталь схемы, которая перегревается, поэтому резистор нужен на 2 ватта (хотя у меня всего 1ватт), но перегрев не страшный, это никак не влияет на работу схемы.
Монтаж, особенно на макетной плате очень занудный процесс, поэтому лучше все делать на печатной плате. Плюсовые и минусовые дорожки делаем пошире, затем покрываем толстым слоям олова, поскольку по ним будет протекать немалый ток, тоже самое и со стоками полевиков.
Резисторы на 22 ома ставим на 0,5-1ватт, они предназначены для снятия перегруза с микросхемы.

Ограничительные резисторы тока затвора полевиков и ограничительный резистор тока питания микросхемы (10ом) желательно на пол ватта, все остальные резисторы можно на 0,125ватт.

Частоту преобразователя задают при помощи конденсатора 1,2nf и резистором 15к, уменьшением емкости конденсатора и увеличением сопротивления резистора можно поднять частоту или наоборот, но с частотой желательно не играть, поскольку может нарушится работа всей схемы.
Выпрямительные диоды использованы серии КД213А, они лучше всех справлялись, поскольку из за рабочей частоты (100 кГц) чувствовали себя отлично, хотя можно использовать любые быстродействующие диоды с током не менее 10 ампер, также возможно использовать диодные сборки шоттки, которые можно найти в тех же компьютерных блоках питания, в одном корпусе 2 диода, которые имеют общий катод, таким образом для диодного моста вам понадобится 3 таких диодных сборок. Еще один диод установлен на питание схемы, этот диод служит защитой от переплюсовки питания.

Конденсаторы, к сожалению, у меня с напряжением 35 вольт 3300 мкф, но напряжение лучше подобрать от 50 до 63 вольт. На плечо стоят два таких конденсатора.
В схеме использовано 3 дросселя, первый для питания схемы преобразователя. Этот дроссель можно намотать на стандартных желтых кольцах от блоков питания. Равномерно по всему кольцу мотаем 10 витков, провод в два жила по 1 мм.

Дроссели для фильтрации вч помех уже после трансформатора, содержат тоже 10 витков, провод с диаметром 1-1,5мм, намотаны на тех же кольцах или на ферритовых стержнях любой марки (диаметр стержней не критичен, длина 2-4см).
Питание преобразователя подается при замыкании провода Remote Control (RЕМ) на плюс питания, этим замыкается реле и преобразователь начинает работать. У меня использовались два реле, соединенных параллельно на 25 ампер каждая.

Кулеры припаяны на блок преобразователя и включаются сразу после включения провода RЕМ, один из них предназначен для охлаждения преобразователя, другой для усилителя, можно также один из кулеров установить в обратном направлении, чтобы последний выводил из общего корпуса теплый воздух.

ИТОГИ И ЗАТРАТЫ

Ну, что тут говорить, преобразователь оправдал все надежды и затраты, работает как часы. В следствии опытов, он смог отдавать честные 500 ватт и смог бы больше, еслиб не умер диодный мост блока, которым питал преобразователь.
В общей сложности на преобразователь было потрачено (цены указаны для общего числа деталей, а не для одного)

IRF3205 4шт - 5$
TL494 1шт -0,5$
ВС557 3шт - 1$
КД213А 4шт - 4$
Конденсаторы 35в 3300мкф 4шт - 3$
Резистор 51ом 1шт - 0,1$
Резистор 22ом 2шт -0,15$
Макетная плата - 1$

Из этого списка диоды и конденсаторы достались даром, думаю кроме полевиков и микросхемы все можно найти на чердаке, попросить у друзей или в мастерских, таким образом цена на преобразователь не превосходит 10$. Купить готовый китайский усилитель для саба со всеми удобствами можно за за 80-100$, а товары известных фирм стоят немало, от 300 до 1000$, взамен можно собрать усилитель идентичного качества всего за 50-60 $ даже меньше, если знаешь откуда брать детали, надеюсь смог ответить на многие вопросы.