Собираем мощный моноблок D-класса

[kitafonchik]

Есть у меня саб на двух 12ти дюймовых динамиках, и 300 ваттного усилителя ему явно не хватает для того, чтобы показать на что он способен. Решено было собрать новый усилитель с определенными характеристиками.
Требования:
1. Минимальные габариты, чтобы помещался под сиденьем.
2. Класс D - экономичность, малый нагрев.
3. 800w RMS 4 Ohm - для двух 8ми омных динамиков по 400w
4. Сабсоник 30Hz 12dB/oct - для исключения превышения x-max.
5. LPF 60-155Hz 24dB/oct, для исключение локализации саба.
6. Никаких бассбустов, переключения фаз и прочих ненужных функций.

Сначала ищем нужные схемы и печатные платы. Нашел плату преобразователя напряжения с самой грамотной разводкойhttps://drive.google.com/file/d/0B1A...ew?usp=sharing. В качестве усилителя был выбран мною уже проверенный "палник королькова" класса D. Кольцо обматываем лейкопластырем кольцо PC40

мотаем первичку 3+3 витка

Поверх мотаем вотричку 20+20 витков

Собираем преобразователь напряжения:

Обратная сторона, по два irf3205 в плечо

Тестируем: подключаемые 2 аккумулятора и зарядник, в качестве нагрузки- утюг и обогреватель в параллель общим сопротивление 20 Ом . При просадах 11.6в преобразователь на нагрузке выдал 128в
(-+64в), итого: 128*128/20=820ватт, довольно неплохо, холостой ход +-85в. Но больше нагрузку побоялся цеплять. так как идёт сильный просад аккумов, за 10 секунд просаживаются до 11 вольт.
Тест преобразователя


Собираем плату самого усилителя:http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=97582
Плата усилителя "Палник"

Раскачивают мощные полевики irfp250n

Первое включение через резисторы в питании, чтобы не бабахнуло, нагрузка - мощный про саб))
Проверка усилителя

Рассчитываем в программе Microcap фильтр, получается вот что:

У меня уже была китайская плата, пришлось только заменить номиналы деталей.

Собираем все вместе, проверяем еще раз, корпус сделан из алюминиевых профилей и барабана от старой стиральной машины.

Вот так выглядит после сборки, ничего лишнего.

Передняя панель gain и lpf 60-155Hz, RCA

клемники , залазит 16мм

Совсем кроха получился

Ставим в машину и даем просраться сабу), питание 16 кв.мм, масса с кузова,просады не сильные
Подключаем в машине, и кладем под сиденье


После старого уся разница ощутима теперь грудак пробивает не по-детски, из-за низкого внутреннего сопротивления преобразователя демпфирование отличное, импульсы отрабатывает хорошо. К сожалению номинальную мощность не стал замерять, так как нету мощного резистора 4 ом, а динамики жалко. Через получаса работы на большой громкости корпус нагрелся совсем немного.Для себя я понял одно, больше 500 ватт для машины это уже перебор, но запас мощности - это всегда хорошо. Усилитель почти готов, не хватает только защиты( от постоянки на выходе и перегрева).
На детали и алюминиевую трубу ушло чуть больше 2000р, терпение бесценно.

Для тех, кто заинтересовался, могу более подробно расписать процесс постройки, расчеты трансформатора и фильтра.

---

Полезные темы:

• Вопрос по выбору мощного моноблока
• Мощный моноблок- который ниже 12В арбает?
• Ищется саб для повседневки под мощный моноблок

[FFZ]

Для тех, кто заинтересовался, могу более подробно расписать процесс постройки, расчеты трансформатора и фильтра.

Молодец!
Пиши, однозначно будет полезно.

[DimoN 91]

А предохранителя нет в блоке питания усилителя или я не увидел?

[kitafonchik]

А предохранителя нет в блоке питания усилителя или я не увидел?

Он есть, реализован ввиде короткого участка из медной проволоки диаметром 0,91мм(примерно 70А), которая впаяна в разрыве плюсового питающего провода. Съёмные не стал городить, заняли бы место, да и лишний контакт ни к чему.

---------- Сообщение добавлено 02.12.2015 в 13:01 ----------

Преобразователь напряжения.
Самым важным элементом усилителя является преобразователь напряжения, от него в большей степени зависит выходная мощность. Из 12-14 вольт бортовой сети больше 24 Вт на 4 ома получить нельзя, выше головы не перепрыгнешь. Для бо'льших мощностей в усилителях делают преобразователь напряжения, в основном двухполярный. В моем случае, чтобы получить 800вт, нужно на нагрузку 4ом подать 56в действующего напряжения. Чтобы усилитель мог выдать такое напряжение, нам необходим двухполярный блок питания +-80в(56*1,41=80), но это без учета потерь на транзисторах, и КПД. В реальности же под нагрузкой напряжение проседает, и нужен запас.

Плата.
Выбрана самая грамотная печатная плата "Старичка", которую я встречал в интернете, отличается она от заводских тем, что силовые дорожки 12 в небольшой длины и имеют максимальную толщину. Также удачно расположены транзисторы и выпрямительные диоды, укорочены ножки, конденсаторы расположены максимально близко к ключам и зашунтированы керамикой.

Трансформатор.
Для трансформатора выбрано кольцо 56*30*20 марки PC40. Его габаритная мощность больше киловатта - с запасом. Мощность преобразователя будет зависеть и от намотки, т.е. насколько тесно связаны будут первичная и вторичная обмотки. Обмотки нужно мотать лакированным проводом в несколько жил как можно плотнее друг к другу, чтобы магнитная связь была сильнее. Сечение жил будет зависеть от тока и частоты преобразования ПН(преобразователь напряжения), так как на высоких частотах действует "скин эффект" - сопротивление толстого провода увеличивается с повышением частоты, поэтому лучше брать несколько жил меньшего сечения, да и мотать будет легче.

Расчёт.
Нужно скачать программу Старичка Exellent http://forum.cxem.net/?showtopic=70885. Я использую упрощенный расчёт трансформатора, в программе узнаю лишь габаритную мощность трансформатора и количество витков первичной обмотки. Но нужно помнить, что на кольце меньше 3х витков намотать не получится. Моё кольцо большое, минимальное число витков первички будет 3, частоту ПН зададим 37кГц.
1. Мощность 800Вт, находим ток в первичке:800вт/12в=66А, но у нас две первички, ток будет распределяются поровну:66/2=33А.
2. Сечение первички будет 33А/6А/мм²=5,5мм²(допустимый ток для медных проводов в трансфооматорах 5-6А/мм2).
Нашёл провод диаметром 0.8мм(по меди), его сечение 0,8*0,8*3,14/4=0,5мм². Нужно будет 11 жил чтобы набрать нужные 5,5мм².
3. Ток вторички будет 800вт/57в(при нагрузке 4ом)=14А.
Первички тоже две, ток будет распределен по 7 А. Минимальное сечение будет 7А/6Амм²=1,16мм². Я с запасом взял три жилы по 0,8 мм, что составит 1,5мм².
4. Теперь осталось узнать количество витков вторичной обмотки. Формула простая: нужно бортовое напряжение сети разделить на число витков первичной обмотки. 12в/3витка=4 витка*вольт.
Теперь зная эту величину, нужно необходимое напряжение вторички разделить 4. 80/4=20витков.
При напряжении 14,4 будет 14,4/3=4,8вольт/виток
Напряжение на вторичке при 20витках составит 20*4,8=96в -для 100вольтовых конденсаторов это нормально.

Намотка.
Самое сложное дело. Тут главное не торопиться, подготовить колечко, обмотав его неплавящимся изолирующим материалом, я применил обычный лейкопластырь. Подготавливаем провода, длину можно узнать намотав одной жилой 3 витка + небольшой запас. Режем одинаковые 11 проводов, с одной стороны счищаем лак, скручиваем плотно нитками в пучек и залуживаем, на трансформаторе это будет делать намного сложнее. Теперь фиксируем теми же нитками начало первичной обмотки, плотно приматываем залуженный конец пучка к колечку и начинаем аккуратно по 1-2 проводу намотку, это легче, чем мотать сразу все 11 жил. Намотав все жилы, конец первички также зачищаем, фиксируем нитками и залуживаем(запаиваем). Аналогично мотается вторая первичка.
Перед намоткой первички нужен слой изоляции. Вторичка мотается аналогично, но легче, главное не допускать перекосов жил, мотать нужно плотно.
Перед впаиванием на плату трансформатора желательно проверить правильность намотки. Для этого нужно замерить индуктивность обмоток, они должны быть одинаковыми. Также при соединении обмоток индуктивность должна значительно возрастать. При неправилной намотке или коротком зымыкании индуктивность будет разной.



Сборка.
Намного удобнее сначала намотать трансформатор, а потом уже под него рисовать печатку. Силовые дорожки для надёжности усилил медным проводом 2,5мм². Ножки транзисторов и диодов максимально укоротил. Подача питания на плату осуществляется с двух сторон медным проводом 6мм². В качестве предохранителя в разрыв питающего провода +12в впаяна медная жила диаметром 0,91 мм, что соответствует плавкой вставке 70А. Ввжно!!! Нужно поставить шунтирующие резисторы на выходе преобразователя, так как без них на холостом ходу происходит накачка напряжения, и оно может превысить 100 вольт, что опасно для выходных конденсаторов. Достаточно поставить по одноватному резистору в плечо, номинал будет зависеть от напряжения питания 90²в/1вт=8100ом берем 10кОм.



Выходные дроссели также рассчитываются в программе, мотаются тем же проводом что и вторичка на трансформаторе, применил жёлтые кольца от блока питания компьютера.



Продолжение следует. Текст будет исправляться....

[kitafonchik]

Усилитель.
Ещё несколько лет назад искал несложную схему усилителя больше 200ватт, и наткнулся на схему усилителя класса D со странным названием "Палник" , автор которой Алексей Корольков. Подробности о работе схемы и сборки можно почитать на форуме, там же есть большое количество печатных плат и модификаций усилителя.http://cxem.net/sound/amps/amp174.php

Сборка.
Методом ЛУТ была изготовлена печатная плата, высверлены отверстия, паяны все детали, дроссель намотан на сердечнике от строчника старого телевизора. Индуктивность дросселя сделал ровно 100мГн(измерял с помощью компьютера).



Первое включение усилителя сделал через 100омные резисторы в плечах, чтобы ничего не спалить в случае ошибки в монтаже. Подаем питание, сигнал на вход и подключаем динамик, схема завелась с первого раза, ничего не греется.

Корпус.
Корпус решено было изготовить из прямоугольной алюминиевой трубы, купленной в строительном магазине. Стенки и основание выпил из старого алюминиевого барабана от стиральной машины, т.к. имеет достаточную толщину, легко выпрямляется киянкой. В качестве верхней крышки применил часть алюминиевого подноса с рефлением времён СССР. Соединял все с помощью саморезов по металлу со сверлом и пресс-шайбой. Для придания алюминиевым поверхностям заводского вида, достаточно пройтись по ним металлической щёткой.

Фильтр.
Есть замечательная программа Microcap, которая является симулятором электронных схем. Также с её помощью можно проектировать фильтры разных порядков, чем я и воспользовался. Фильтр включает в себя 3 части:
1. Усилитель с регулировкой громкости.
2. Сабсоник или фильтр высоких частот. Мой сабвуфер имеет высокую настройку, и для того, чтобы избежать повреждения диффузоров на большой громкости, сабсоник нужен с настройкой 30Гц, достаточно 2го порядка.
3. Перестраиваемый фильтр низких частот 4го порядка. Для исключения локализации и стыковки с фронтом .



Вообще очень удобно в программе изменять номиналы деталей и наблюдать, как будет изменяться АЧХ.
У меня уже была китайская плата, заказанная на одном из сайтов. Сделана качественно, но были безграмотно построены фильтры, как будто от балды понатыкали деталей, мне пришлось только изменить их номиналы в соответствии со схемой. Операционный усилители стояли NE 5532.
Для питания фильтра на трансформаторе были намотаны 2 независимые обмотки по 4 витка.

Сборка.
Отверстия очень легко размечаются, если на принтере распечатать печатки и приклеить к основанию, куда будут крепиться платы усилителя и преобразователя напряжения. Транзисторы и диоды нужно изолировать от корпуса и намазать их термопастой для лучшего теплового контакта.

Подключение, установка в машине.
Так как корпус имеет малые габариты, и не сильно греется, решено было усилитель расположить под сиденьем. Подключаем сабвуфер, питание, RCA, слушаем. Демпфирование двух восьмиомных головок очень хорошее, импульсы отрабатывает чётко , никакого намека на задержку и гул. Я очень доволен, и понял, что даже 500 ватт в машине - это уже перебор. Поездив пару недель, слушая на большой громкости любимые треки, начало стрелять левое ухо в такт низким частотам, и тогда я очень испугался за своё здоровье. Теперь же столько не наваливаю, но хорошо, когда знаешь, что есть запас на несколько сотен ватт.

[ivachka]

Здравствуйте kitafonchik, а не затруднит ли вас разместить схему преобразователя по которой сделан именно он. интересует как реализовано питание предварительного усилителя.
Спасибо.

[kitafonchik]

Здравствуйте kitafonchik, а не затруднит ли вас разместить схему преобразователя по которой сделан именно он. интересует как реализовано питание предварительного усилителя.
Спасибо.

Добрый день! Именно этой схемы нет, но вот очень похожая схема преобразователя
В принципе все номиналы деталей видны на печатной плате из первого поста. Но если очень надо, то могу нарисовать схему.
Плата предварительного усилителя была готовая, но питание +-12В осуществляется от отдельных обмоток с помощью простой схемы стабилизации

[DimoN 91]

вот по-моему эта схема и для пред. усилителя есть как +-15 сделать

[ivachka]

Добрый день! Именно этой схемы нет, но вот очень похожая схема преобразователя
В принципе все номиналы деталей видны на печатной плате из первого поста. Но если очень надо, то могу нарисовать схему.
Плата предварительного усилителя была готовая, но питание +-12В осуществляется от отдельных обмоток с помощью простой схемы стабилизации

kitafonchik, спасибо, вот ещё вопрос то что доматывать отдельные обмотки на трансформатор я понял, а вот какой диодный мост можете посоветовать (Bridge rektifier) по выложенной вами схеме ставить, ультра быстрый или обыкновенную диодную сборку и не будет ли шума в последнем случае.

пс. Спасибо за труды.

---------- Сообщение добавлено 26.12.2015 в 16:49 ----------

вот по-моему эта схема и для пред. усилителя есть как +-15 сделать

Спасибо!

[kitafonchik]

kitafonchik, спасибо, вот ещё вопрос то что доматывать отдельные обмотки на трансформатор я понял, а вот какой диодный мост можете посоветовать (Bridge rektifier) по выложенной вами схеме ставить, ультра быстрый или обыкновенную диодную сборку и не будет ли шума в последнем случае.

Любые быстродействующие диоды серии HER, FR, например, на ток 1 А, обычные выпрямительные диодные мосты (для частоты 50 Гц) не пойдут (будут греться), т.к. в нашем случае частота высокая 40-50кГц. Быстрые диоды можно выпаять из старого блока питания компьютера.