Собираем мощный моноблок D-класса

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
Вложение 903224
мотаем первичку 3+3 витка
Вложение 903226
Поверх мотаем вотричку 20+20 витков
Вложение 903228
Собираем преобразователь напряжения:
Вложение 903230
Обратная сторона, по два irf3205 в плечо
Вложение 903232
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
Вложение 903234

Собираем плату самого усилителя:http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=97582
Плата усилителя "Палник"
Вложение 903236
Раскачивают мощные полевики irfp250n
Вложение 903238
Первое включение через резисторы в питании, чтобы не бабахнуло, нагрузка - мощный про саб))
Проверка усилителя
Вложение 903240
Рассчитываем в программе Microcap фильтр, получается вот что:
Вложение 903242
У меня уже была китайская плата, пришлось только заменить номиналы деталей.
Вложение 903244
Собираем все вместе, проверяем еще раз, корпус сделан из алюминиевых профилей и барабана от старой стиральной машины.
Вложение 903246
Вот так выглядит после сборки, ничего лишнего.
Вложение 903248
Передняя панель gain и lpf 60-155Hz, RCA
Вложение 903250
клемники , залазит 16мм
Вложение 903252
Совсем кроха получился
Вложение 903254
Ставим в машину и даем просраться сабу), питание 16 кв.мм, масса с кузова,просады не сильные
Подключаем в машине, и кладем под сиденье
Вложение 903256

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.

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

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

---

Молодец!
Пиши, однозначно будет полезно.

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

Цитата:

---

Сообщение от DimoN 91

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.

http://images.tapatalk-cdn.com/15/12...21ef43a96c.jpg

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.

http://images.tapatalk-cdn.com/15/12...daa3074d40.jpg

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

http://images.tapatalk-cdn.com/15/12...29df013914.jpg

Продолжение следует. Текст будет исправляться....

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).
Вложение 905636
Вложение 905638

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.Вложение 905640

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 .

Вложение 905642

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.

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

Цитата:

---

Сообщение от ivachka

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 http://images.tapatalk-cdn.com/15/12...939713bd44.jpg
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 стабилизацииhttp://images.tapatalk-cdn.com/15/12...286c0a3705.jpg

вот по-моему эта схема и для пред. усилителя есть как +-15 сделать
Вложение 920392

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

Добрый день! Именно этой схемы нет, но вот очень похожая схема преобразователя http://images.tapatalk-cdn.com/15/12...939713bd44.jpg
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 стабилизацииhttp://images.tapatalk-cdn.com/15/12...286c0a3705.jpg

---

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 ----------

Цитата:

---

Сообщение от DimoN 91

вот по-моему эта схема и для пред. усилителя есть как +-15 сделать
Вложение 920392

---

Спасибо!

Цитата:

---

Сообщение от ivachka

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.

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

обычные выпрямительные диодные мосты (для частоты 50 Гц) не пойдут (будут греться)

---

Не так часто но встречаются и шустрые маркируются почти также, как пример RB152(L), RBV602(L) RBV1502(L) итд , вдруг имеются, бывает и мимо их пробегают а зря.

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

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.

---

А при грамотном подходе в блоке питания компьютера уже есть половина деталей на преобразователь:yes: Трансформатор так же можно переделать и получить неплохой выходной дроссель усилителя :)

Цитата:

---

Сообщение от m01971

А при грамотном подходе.....Трансформатор так же можно переделать и получить неплохой выходной дроссель усилителя :)

---

И столь же "грамотно" нарваться на проблемы, связанные с насыщением:facepalm:

Цитата:

---

Сообщение от M.Knopfler

И столь же "грамотно" нарваться на проблемы, связанные с насыщением:facepalm:

---

Есть куча живых примеров усилителей до сих пор работающих и не знающих о таких проблемах.Другое дело,что с настройкой бывают сложности особенно для начинающих.А в D классе без осцилографа(даже самого простого) вообще никуда..

Подскажите по преобразователю: когда пробывал по похожей схеме на tl494 c +12 на +-30, при входном напряжении от 11 до 15 вольт на выходе было от 28 до 38.
У вас выходное напряжение тоже будет зависеть от входного? Нужно с этим что-то делать?

Цитата:

---

Сообщение от vit213

Подскажите по преобразователю: когда пробывал по похожей схеме на tl494 c +12 на +-30, при входном напряжении от 11 до 15 вольт на выходе было от 28 до 38.
У вас выходное напряжение тоже будет зависеть от входного? Нужно с этим что-то делать?

---

Ничего не делать,просто иметь ввиду что есть такой "нюанс" и рассчитывать дальнейшую схему с его учетом.Если нужно стабильное напряжение-стабилизировать блок питания(отдельная история).

ПС:Некоторые производители в спецификации на усилитель указывают мощность при двух входных напряжениях(грубо говоря при заведенном двигателе и при заглушенном).

А как то можно реализовать gain без фильтров. Вот бы ещё пошаговую инструкцию, список деталей(и ссыль на интернет магазин где купить можно).

Цитата:

---

Сообщение от mohov_a

А как то можно реализовать gain без фильтров. Вот бы ещё пошаговую инструкцию, список деталей(и ссыль на интернет магазин где купить можно).

---

Вот самый простой способ, усиление задается переменным резисторомВложение 932516
У нас в городе есть неплохой http://radioremont.com/ адекватные цены, осуществляется доставка по почте, постоянно туда заезжаю за деталями. А так интернет-магазинов полно всяких...

kitafonchik, Привет! Подскажи пжл этот усилитель только на нагрузку в 4 ома можно использовать ниже не получится?

kitafonchik, схема кривовата,
регулировать Ку петлей ООС - жуткое решение со многими косяками.

Цитата:

---

Сообщение от Cuban

kitafonchik, Привет! Подскажи пжл этот усилитель только на нагрузку в 4 ома можно использовать ниже не получится?

---

Можно и на 2 ома.. Но дроссель необходимо пересчитывать. Т.е. на больший ток и меньшую индуктивность.

Ясно, понял, просто интерес. ИМХО глупо на таком усилителе при его возможностях слушать низкоом.
И еще вопрос, вот уже прошло пол года как вы его собрали, можете ли сказать, есть ли какие недостатки или недочеты у него?

Цитата:

---

Сообщение от Cuban

И еще вопрос, вот уже прошло пол года как вы его собрали, можете ли сказать, есть ли какие недостатки или недочеты у него?

---

Плюсы:
- почти не греется, как я ни слушал, высокий КПД благодаря применению полевиков с низким сопротивлением открытого канала: irf3205 и irfp250n. Такие я в заводских усилках не встречал;
- очень дешевый и вроде как надежный, по этой же схеме первый усилитель работает уже третий год;
- довольно мощный, я снял около 500 ватт на 4 ома, но далее сильно просаживалось напряжение бортовой сети;
- занимает мало места.

Недостатки:
- мне кажется единственное что греет этот усилитель вхолостую - это параметрический стабилизатор на tip41 для питания ir2184, нужно делать отдельную обмотку 12 вольт при высоком напряжении питания (более 50вольт в плече) и, например, стабилизатор L7812 поставить.
- при отключении питания REM можно услышать небольшой "Пук" в сабвуфере, но можно его устранить добавив защиту от потоянки на реле( которая мгновенно отключает Саб при снятии напряжения.);
- из защит только предохранитель, но это уже мой косяк. Лень было поставить изначально, но что временно то и постоянно... Защиту сделать не сложно, от постоянки на выходе и от КЗ в нагрузке- это как минимум нужно, ну а клипплимитеры и прочее по желанию...
- еще( не знаю правда или нет), слышал что радио может плохо ловить из-за ВЧ выбросов в бортсеть, думаю устраняется фильтрами на входе питания.

И еще вопрос по части контроля, а каков там демпинг фактор, если его вообще реально высчитать? Реально ваши две 12-ки в узде держит? Рок быстро отыгрывает? :)
З.Ы Просто очень ваша конструкция заинтересовала ;)

Цитата:

---

Сообщение от Cuban

И еще вопрос по части контроля, а каков там демпинг фактор, если его вообще реально высчитать? Реально ваши две 12-ки в узде держит? Рок быстро отыгрывает? :)
З.Ы Просто очень ваша конструкция заинтересовала ;)

---

Демпфирование можно приблизительно посчитать конечно, но держит дины очень хорошо это и так понятно, 4 ома все-таки не такая трудная нагрузка. Сабсоник собрал с настройкой повыше , дины очень низкодобротные, ход не более -+4мм на глаз. Все отыгрывает отлично, что выше 35-38Гц, к насосам точно не вернусь.... Я когда в басбоксе считал короб , там при 800 ваттах ход не должен был превышать значение x-max. Могу ошибаться, но в узде плохо держаться высокодобротные дины со слабой МС в слишком большом коробе(+ низкая настройка порта и усилитель без сабсоника), хоть какой усилитель к ним не подключи. А на счет демпфирования я точно не знаю, так ли сильно увеличивается ход при низком значении демпфинг фактора? Можно поэкспериментировать, например включить последовательно с сабом резистор на 0.2 ома.. Тем самым уменьшив демпинг фактор до 4\0.2= 20 без учета внутреннего сопротивления усилителя. Либо же это просиммулировать в программе какой-нибудь.

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

дроссель намотан на сердечнике от строчника старого телевизора. Индуктивность дросселя сделал ровно 100мГн(измерял с помощью компьютера).

---

Скажите пожалуйста Где можно узнать данные строчника для расчёта дросселя в программе?

Цитата:

---

Сообщение от pall-dnb

Скажите пожалуйста Где можно узнать данные строчника для расчёта дросселя в программе?

---

Данные по ферриту от строчника наверное не найти.. Но лучше мотайте на Ш-образном сердечнике с зазором, например из импульсного трансформатора телевизора. Забейте в гугле"дроссели для усилителей Д-класса". На форуме там много информации.

Так не проще на распылённом железе без зазора намотать?

скачал прогу для расчёта проницаемости,мюкалькулятор помоему,ради интереса проверил заведомо известный кольцевой магнитопровод м2000,показала 2500

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

в узде плохо держаться высокодобротные дины

---

Это приблизительно какая добротность у таких динов. Просто себе подбираю динчик под рок.

Цитата:

---

Сообщение от giwoj

Это приблизительно какая добротность у таких динов. Просто себе подбираю динчик под рок.

---

Высокая... Qts выше 0,6.. с такой высокой добротностью легко получить много низких частот, так как диффузор легко раскачивается, и катушка с магнитом его плохо тормозит, отсюда большой ход. Но при этом сильно страдает импульсная характеристика. Из автомобильных даже не знаю что посоветовать для рока, потому что там черт ногу сломит. Щас в основном делают одни насосы.. А так че-нить типа Beyma power 12, или наши ГДН-ки можно, но это лично мое мнение.

Спустя какое то время решил протестировать усилитель и замерить его реальную мощность на нагрузку 4 ома.
В сети, особенно на Youtube можно найти ролики, в которых мощность измеряют с помощью токовых клещей, замеряя ток, идущий на катушку динамика, но сопротивление ее очень сильно зависит от частоты. Сам я работаю электриком и знаю, что погрешность измерения тока токовыми клещами очень велика. Нужно применять либо амперметр с шунтом, либо воспользоваться более простым способом, о котором я расскажу ниже.

1. Нужно найти или изготовить мощный резистор. Для тестирования моего усилителя нужен резистор 4 ома мощностью более 500ватт, такой сложно найти в магазинах, но возможно изготовить в домашних условиях. Берем нихромовую проволоку достаточного сечения
Вложение 1007934
точное сопротивление проволоки невозможно измерить с помощью обычного мультиметра, поэтому применяем способ пропускания тока через нихром. Суть его заключается в следующем: собираем вот такую простую схему, и замеряем 2 величины: протекающий ток и напряжение, далее с помощью формулы R=U/I вычисляем сопротивление. У меня получились следующие цифры:
Схема и точный расчет активного сопротивления нихромовой проволокиВложение 1007946
С двух сторон медный провод крепим к нихрому с помощью клеммниковВложение 1007936
Но голый нихром при подаче на него большой мощности будет быстро нагреваться, проблему можно решить охлаждением спирали.
Изготавливаем опалубку из линолеумаВложение 1007938
Снизу заклеил скотчемВложение 1007940
Я залил спираль раствором бетона, его коэффициент теплопроводности (1,75) больше коэфф. тепл-ти воды (0,6) и тем более тепл-ти воздуха(0,022). Для интереса приведу коэфф. теплопроводности некоторых материалов: графен – 5000, алмаз – 2000, медь – 401, железо – 92, вакуум – 0.
ЗаливаемВложение 1007942
Через пару дней распаковываем. Вот такой вышел резюк.Вложение 1007944

2. Теперь нам необходим тестер, способный измерять переменное напряжение, большинство тестеров рассчитаны на измерение напряжения частотой 50Гц, при других значениях частоты, показания будут неверными. Отсюда делаем вывод, что для чистоты эксперимента измерять мощность будем ровно на 50Гц, чистый тон можно найти в сети интернет, либо скачать программу-генератор на телефон или компьютер (я скачал с плей-маркета бесплатную программу Function Generetor).

3. Далее нам нужно научиться определять, когда сигнал на выходе начнет искажаться. Самый верный способ - найти осциллограф, если же его нет – не беда, можно изготовить осциллограф из обычного компьютера или ноутбука. Достаточно для линейного или микрофонного входа компьютера собрать простой шнурок и скачать программу-осциллограф.
Схема для превращения компа в осциллограф, резисторы уменьшают сигнал, а диоды защищают вход звуковухи от перенапряжения.Вложение 1007948
Сам шнукок для планшета+звуковуха.Вложение 1007950
Проверка, подаем синус с телефона и фиксируем планшетом на винде.Вложение 1007952
Например, программа Soundcard Scope умеет не только рисовать амплитуду входящего сигнала, но и измерять его искажения.
Смотрим искажения.Вложение 1007954

4. Замеры. Подключаем мощный резистор на выход усилителя, фиксируем на нем напряжение и искажения с помощью мультиметра и осциллографа, на вход подаем сигнал 50Гц.
Куча проводовВложение 1007966
Фиксируем максимальное действующее напряжение мультиметром, далее по формуле P=U²/R вычисляем мощность, которую усилитель сможет отдать в нагрузку.
Смотрим на сигналВложение 1007962
Резистор легко кратковременно переваривает 500вт, а если кинуть в ведро с водой то может скушать и кило, наверное.Вложение 1007964

Итак первый замер на заведенной машине: мощность 351вт, напряжение питание просело аж до 10,1в, пошел выяснять причину таких диких просадок. Залез под капот и замерил тестером, что на клемме с генератора теряется порядка 2х вольт
"Один щуп на плюс аккума, второй на плюс генератора, замеряем падение напряжения.Вложение 1007956
Вот такие подгоревшие клеммы на генераторе.Вложение 1007958
Временно поменял наконечники на новые, но нужно менять весь провод целиком от генератора до аккума.
Заменил наконечники.Вложение 1007960

Попытка №2: заведенная машина, мощность 484вт на 4х омную нагрузку при просадках 12,1 вольт, совсем неплохо для самодельного усилителя. По идее, даже 500ватт - это много и для повседневного прослушивания более чем предостаточно.

сколько нихрома ушло и до какой температуры при замере нагревается?
полагаю надо ТКЕ нихрома учитывать, скорее всего нагрузка скачет в зависимости от температуры до полома

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

Высокая... Qts выше 0,6.. с такой высокой добротностью легко получить много низких частот, так как диффузор легко раскачивается, и катушка с магнитом его плохо тормозит, отсюда большой ход. Но при этом сильно страдает импульсная характеристика. Из автомобильных даже не знаю что посоветовать для рока, потому что там черт ногу сломит. Щас в основном делают одни насосы.. А так че-нить типа Beyma power 12, или наши ГДН-ки можно, но это лично мое мнение.

---

Как раз могу привести в пример свой урал гранд 2, qts 0,6, насос, выше 55 не играет, все что ниже прокачивает будь здоров. fs 25гц.

---------- Сообщение добавлено 25.05.2016 в 09:00 ----------

kitafonchik, можно еще доп массу в под капотом провести, и еще найти 0,5 вольта, у себя так сделал столькои нашел ;)

Цитата:

---

Сообщение от A!exT

сколько нихрома ушло и до какой температуры при замере нагревается?
полагаю надо ТКЕ нихрома учитывать, скорее всего нагрузка скачет в зависимости от температуры до полома

---

В метрах не знаю сколько, но точно больше метра там. Нагревался сам резистор не более 100 градусов при замере меньше минуты, так что ТКЕ тут можно не учитывать. Приведу пример: допустим сплав у нас марки Х15Ю5, поправочный коэффициент при нагреве до 200° будет 1,013, соответственно сопротивление резистора уже будет 3.965*1.013=4.016 ом- разница просто ничтожна. На предприятии эта проволока сопротивлением 12 ом держит 4кВт в закрытой камере без какого либо охлаждения, так что можно нагружать его смело, тем более цементом залит.

---------- Сообщение добавлено 25.05.2016 в 08:12 ----------

Цитата:

---

Сообщение от Cuban

kitafonchik, можно еще доп массу в под капотом провести, и еще найти 0,5 вольта, у себя так сделал столькои нашел ;)

---

Да у меня сам генератор дохленький, не тянет нагрузку. Попробовать перебрать, щеточки поменять.. Еще диод вроде дополнительный ставят для обмотки возбуждения, чтобы напряжение повысить. Гена родной, ампер на 70 наверно, а так в принципе хватает, не синус же слушаю, а музыку [emoji1] .

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

Еще диод вроде дополнительный ставят для обмотки возбуждения,

---

На вашем генераторе не поможет!!!! Я на БАТЕ 80 А. пробывал....Напруга поднимается до 15,2 но идут скачки напряжения особенно на холостом....регулятор пытается вытянуть напругу а сам генадий не позволяет,,,мощи-то в нём не прибавилось....обмотки теже остались.

---------- Сообщение добавлено 25.05.2016 в 16:38 ----------

Цитата:

---

Сообщение от giwoj

На вашем генераторе не поможет!!!! Я на БАТЕ 80 А. пробывал....Напруга поднимается до 15,2 но идут скачки напряжения особенно на холостом....регулятор пытается вытянуть напругу а сам генадий не позволяет,,,мощи-то в нём не прибавилось....обмотки теже остались.

---

Вернее не скачки а раскачка напруги 15,2-13,9 и так циклами с периодом в 2 секунды.

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

Еще диод вроде дополнительный ставят для обмотки возбуждения

---

бесполезно, железо то же и мощность та же.. более менее спасает РН н.о (с хвостиком для обратной связи)....и более мощная гена

Вот ещё вариант менее мощного,но более компактного и "умного" усилителя для сабвуфера.

Корпус хотел сделать компактным и без D-класса тут не обошлось. За основу взял все ту же проверенную и надёжную схему усилителя Алексея Королькова "Палник". Схема простая, при отсутствии ошибок в монтаже заводится с первого раза.

Прежде чем собирать, я стал искать необходимые детали для усилителя, и чтобы не переплачивать барыгам, решил комплектующие заказать из Китая через известный сайт. Меньше чем через месяц ко мне пришла коробка, набитая разными деталями, не поленился, разложил их, посчитал. Китайцы не доложили 2 транзистора, но ничего страшного, остальное было все в полном объёме.
Вложение 1062562

Сначала рассчитал силовой трансформатор.
Вложение 1062564

Далее намотал необходимое количество витков первичной обмотки, затем изолировал обычным лейкопластырем, поверх намотал вторичные обмотки. Проверил правильность намотки и фазировку обмоток с помощью компьютера.
Вложение 1062566

Далее намотал силовые дроссели. Ну и напоследок изготовил выходной дроссель, без которого усилитель не сможет работать.
Вложение 1062570

Для дросселя необходим воздушный зазор
Вложение 1062572

Подложил ленолиум между сердечниками
Вложение 1062574

Провод сначала намотал на деревянной отправке, затем просто одел на сердечники, склеил половинки суперклеем.
Вложение 1062576

Проектирование печатной платы заняло у меня больше всего времени, я решил все элементы усилителя расположить на одной плате, как в заводских автоусилителях. Сложные элементы замерил штангель-циркулем и нарисовал в программе Sprint-Layot, потом скомпоновал элементы на плате и развел дорожки.
Вложение 1062578

На плате размером 130* 200мм удалось разместить преобразователь напряжения 12-2*55В, усилитель, фильтр и блок защит.
Далее рисунок платы распечатал на лазерном принтере и перенес горячим утюгом на зачищенную медную поверхность текстолита. Смыл бумагу водой,плату вытравил в подогретом растворе хлорного железа, просверлил отверстия и все, плата готова.
Далее залудил, разместил детали согласно схемы и припаял - тут все просто.
Вложение 1062580

Первый раз блок питания запускал путем подачи 12В не напрямую, а через токоограничивающий резистор 2 ома, чтобы ничего не спалить в случае короткого замыкания.

Система защит состоит из 3-х блоков:
1. Защита от короткого замыкания в нагрузке, отключающая усилитель при превышении выходного тока.
2. Защита от постоянного напряжения на выходе, отключающая динамик с помощью двух запараллеленных реле.
3. Защита от клиппа на выходе. Это, наверное, самая интересная и необычная функция, которую я придумал сам. В нормальном режиме усилитель работает как положено, но стоит на нагрузке при большой мощности появится малейшим искажениям сигнала, защита мгновенно глушит усилитель на несколько секунд, давая понять, что нужно убавить немного громкость, и через 6-7 секунд усилитель снова входит в рабочий режим. Тем самым спалить динамик клиппом просто не удастся.
Вложение 1062582

Фильтр построен на двух операционных усилителях NE5532, имеется фиксированный сабсоник, регулируемый фильтр низких частот 4-го порядка ну и регулировку чувствительности (Gain). Питается фильтр стабилизированным напряжением +-12В.
Почти готовая плата:
Вложение 1062584

Фильтр:
Вложение 1062586

Со стороны преобразователя напряжения:
Вложение 1062588

Силовые транзисторы и диоды снизу платы:
Вложение 1062590


Для изготовления корпуса долго искал у нас в городе алюминий, и тут случайно заехал в пункт приёма цветного металлолома. Выкупил у барыг подходящий алюминиевый профиль и дюралевый лист толщиной 2мм.
Вложение 1062592
Отрезал профиль нужной длины, основание сделал на 10мм длиннее крышки для крепления клеммников. Кстати, дюралька пилится лучше алюминия с помощью обычного лобзика.
Вложение 1062594
Переднюю и заднюю крышки тоже изготовил вручную с помощью сверел и различных напильников.
Вложение 1062596

В задней крышке сделал отверстия для больших клеммников и держателей предохранителей. Для придания поверхности корпуса однотонного матового вида я прошёлся по нему обычной металлической щёткой.
Вложение 1062598


Стенки стянул с помощью саморезов со сверлом и пресс-шайбой. В основании сделал отверстия со снятием фаски для утопления потай-винтов. Транзисторы и диоды изолировал от корпуса с помощью прокладок, не забыл также использовать теплопроводную пасту.
Вложение 1062600
RCA разъемы эти мне очень нравятся, надёжные и с изолирующими втулками, что облегчает монтаж на алюминиевой крышке, держатели предохранителей с декоративными крышками.
Вложение 1062602

Вложение 1062604

В итоге получилась вот такая
сложная конструкция без особых дефицитных деталей и простая в повторении.
Вложение 1062606

Вложение 1062608

Вложение 1062610

Тесты показали : 230вт на 4 ома - легко при питании 12в. 350вт на 2 ома. Характеристики измерял лично, в качестве нагрузки использовал мощные резисторы, мощность не выдающаяся, но для такого малыша вполне достойный результат. Я старался использовать только высокоэффективные полевые транзитсоры и диоды Шоттки, КПД получился высокий, корпус почти не греется. Далее усилитель ждут продолжительные тесты на выживаемость и надёжность.

Много вопросов было на счёт себестоимости.. Один усилитель обошелся примерно в 1.5т.р. даже таблица есть с деталями и стоимостью, позже скину если интересно. Но большинство деталей брал оптом у китайцев ( одна партия деталей вышла более 8т.р.), также все делалось вручную, трансформатор, плата и корпус.

Не могу прикрепить печатную плату в формате *.lay . кому надо пишите в личку.

Цитата:

---

Сообщение от kitafonchik

е могу прикрепить печатную плату в формате *.lay . кому надо пишите в личку.

---

всё просто, к телу поста прикрепляются сжатые архиваторами файлы :).

Спасибо за подсказку, а то с тапаталка не получалось отправить. Вот последний но не окончательный вариант печатной платы для тех, кто захочет повторить:
Вложение 1062568
А вот видео проверки усилителя, но даже 200-300 ватт нагревают колпак Урала прилично:
https://youtu.be/o_gx6JOBJAg
В машину ещё не ставил, планирую на выходных.