Site Loader

Усилитель мощности звука на 1000 ватт

Представляем полностью цифровой усилитель НЧ класса D на мощность обеих каналов 1000 Вт. Корпус был взят от предыдущих проектов не слишком устраивавших по работе усилителей. Инвертор также используемая из предыдущих проектов, только эта версия была улучшена. Управление на SG3525 скопировано и чуть модифицировано с автомобильного усилителя Grundig PA240 + управляющий трансформатор и транзисторы. Блок питания 2×75 В, постоянная мощность выхода 1100 Вт и сердечник ETD49 прекрасно делают свое дело. Все работает с частотой 60 кГц. Полумостовая топология.

Схема УНЧ на 1 кВт класс D

Модули УМЗЧ класса D сделаны в соответствии с имеющимся проектом IRAUDAMP 9 (скачать полную документацию), плюс внесены минимальные изменения. Три пары транзисторов IRFP4332 на канал работают с тактовой частотой 300 кГц. DT 105 нс. Основа усилителя — IRS2092 + TC4420. Дроссель БП в феррите, индуктивность 22uH / 30A.

Модули будут выдавать 2500 Вт / 2 Ом при 10% и напряжении питания +/- 95 В постоянного тока, при тестах удалось выжать 1800 Вт, измеренные на динамиках.

Использовались популярные и эффективные средства защиты из серии биполярных усилителей. Те же схемы в модулях класса D имеют защиту от короткого замыкания и постоянного тока, также сделано дополнительное отключение этих защит на реле. За стандартной защитой находится ограничитель стартового тока, плавный запуск.

Самое приятное то, что весь усилитель имеет целых 14 предохранителей, чтобы избежать возгорания печатной платы в случае форс-мажора. Охлаждение, инвертор и модули имеют принудительное охлаждение, включающееся после достижения температуры 50C, но модули УМ при работе не нагреваются, а инвертор достигает максимальной температуры всего 40С.

Если подвести итоги общего времени на проект — это, вероятно, будет целая рабочая неделя. Спасло то, что не было серьезных проблем с запуском. После тщательной проверки и старта усилитель заработал сразу. Устройство при скачках с сетевым напряжением питания, то есть выше 250 В или ниже 200 В переменного тока, отключается. Если в громкоговорителе имеется короткое замыкание или перегрузка, усилитель также отключится, после его необходимо перезапустить с помощью переключателя.

Технические параметры УМЗЧ D класса

  • Непрерывное энергопотребление 1240 Вт при 228 В переменного тока.
  • Общая эффективность 84% (преобразователь имеет 89%).
  • Заявленная выходная мощность 2×500 Вт / 4 Ом RMS.
  • Мощность подается на оба канала 1050 Вт.
  • Минимальная нагрузка 2х2 Ом.

Все тестировалось с использованием среднеквадратичных измерителей и осциллографа, резистор 4 Ом 150 Вт. Напряжение 2×75 в режиме ожидания. Под нагрузкой оно падает до 65 В постоянного тока.

Что касается охлаждения, то воздух поступает через соответствующие. Вентиляторы никогда не включались и не включатся. Они только на тот случай, если УНЧ работает, например, в жаркую погоду на солнце. Раньше были модули класса AB, и здесь нужен был вентилятор. Самым нагревающимся элементом является выходной дроссель, он достигает постоянной температуры около 100С независимо от того, работает ли усилитель на полную мощность или стоит без сигнала.

Звучание усилителя и итоги работы

Конечно у большинства аудиофилов свои мнения и вкусы. Скажем лишь одну вещь от себя: по сравнению с классами AB и H, класс D имеет более линейный и детальный звук. Бас быстрый и динамичный, центр ровный, но ВЧ выше 10 кГц кажется затухающими. Мощность есть, контроль очень хороший.

Проект полностью оправдал ожидания. Единственным слабым звеном в целом является блок питания, если бы он был по мощнее, на выходе снималось бы и 2 х 1500 Вт. В настоящее время ведутся работы над новой версией блока питания мощностью 2 кВт, который в настоящее время несколько не вписывается в заданный размер.

Этому проекту, вероятно, 5 лет, и он все еще работает нормально. Было продано около десятка таких самодельных УМЗЧ, и они тоже работают. Регулярно этот импульсный усилитель с оконечником ADS LX 2000 берут для специальных мероприятий и концертов. Усилитель весит чуть более 5 кг. Для сравнения, тот же ADS LX 2000 весит около 30 кг, так что преимущества D класса налицо.

Профессиональный самодельный усилитель на 1000 Ватт


Этот очень мощный усилитель имеет почти 1000 ватт чистого звука. Потребовалось много времени чтобы выбрать оптимальную схему, проработать все детали, чтобы он выглядел как фирменный и был надежным, но конечный результат приятно удивил всех.Это усилитель мощности звука выдаёт 2x 500 Вт RMS / 4 Ом. Сама идея создать такой мощный УМЗЧ возникла ещё несколько лет назад. И теперь очень приятно, что успешно закончен проект и наконец можно им насладиться.

К счастью, совсем не было серьезных проблем с запуском. Блоки заработали с первого раза, но пришлось купить новый трансформатор, потому что первый оказался бракованный, об этом стало известно только во время финальных испытаний.

Правда была большая проблема с передней панелью. Оригинальная, которая шла с корпусом, не подходила, потому что была слишком толстой. Только во время установки стало заметно, что никакие переключатели, кнопки и потенциометры не будут проходить через эту панель. В этом случае пришлось бы фрезеровать каждое отверстие до приемлимой толщины. Стоимость фрезерования всей панели для всех элементов составит столько, что дешевле заказать новую алюминиевую панель толщиной 4 мм со всеми отверстиями, а затем заклеить ее алюминиевой фольгой.

Во время примерки большинство деталей прошло без проблем, но было немного трудно прикрутить их к панели. В некоторых местах всё-же приходилось немного фрезеровать отверстия, потому что гайки не хотели надежно зацепляться за резьбу.

Все ручки были сделаны на заказ и покрашены кольца черным лаком, чтобы они красиво сочетались с панелью.

Усилитель оснащен следующими элементами

  • Двумя силовыми блоками ЗЧ по 500 Вт RMS
  • Два радиатора для охлаждения транзисторов, весом 5 кг
  • Контроллер аудиоусилителя, управляемый 2-канальным микрофонным предусилителем IRDA
  • 5-полосный графический эквалайзер
  • Фильтром подавления помех 220 В
  • Системой плавного пуска трансформатора
  • Выпрямителем и конденсаторами общей емкостью 2x 60000 мкФ
  • Стереоусилитель входной с регулируемыми низкими, высокими и балансом
  • Индикатор управления стереосистемой
  • Система управления переключением сигналов
  • Модуль Bluetooth для передачи аудиосигнала
  • 4-канальный переключатель аудиосигнала
  • 2-канальный разветвитель аудиосигнала
  • Система защиты усилителя и АС от перегрева, короткого замыкания
  • Задержка включения громкоговорителя
  • ЖК-дисплей с текущей температурой усилителя
  • Охлаждение с помощью вентиляторов 12 В с датчиком температуры
  • 12 В вспомогательный источник питания для управления
  • Красная светодиодная подсветка

Удалось собрать все воедино, хотя это было очень сложно, потому что как обычно оказалось мало места в корпусе для всей этой электроники. Оказалось что почти каждая вторая плата мешает работе соседней из-за очень близкого расстояния. Затем возникли дополнительные проблемы с падением напряжения на модулях с проводами от потенциометров, магнитным полем, которое испускает трансформатор и искажениями в цепи массы сигнала.

После нескольких трудных дней все же расставил детали так, чтобы все было хорошо. А под платами усилителя мощности разместились два конденсатора по 10000 мкФ. Весь УМЗЧ в итоге весит 20 кг.

Что касается мощности, удалось выжать из схемы немного больше, около 520 Вт среднеквадратичного значения на канал при 4 Ом, но лучше ограничить 400 Вт, потому что главное это чистая и безопасная работа. Усилитель при средней нагрузке нагревается примерно до 50 градусов и эта температура остается постоянной. Когда включить его на полную, температура постепенно увеличивается и достигает значения около 90 градусов. Тут использовалась тепловая защита на 95 градусов.

Усилитель может быть запрограммирован с любого ИК пульта дистанционного управления. Он имеет функцию включения / выключения и конечно регулируется громкость. Кроме того, он оборудован четырьмя аудиовходами которые можно переключать одной кнопкой, и дополнительным выходом аудиосигнала для дополнительного усилителя. Также добавлен модуль Bluetooth, через который можно отправлять аудиосигнал, например со смартфона.

Есть и микрофонный предусилитель, потому что он определенно пригодится для вечеринок с караоке.

Все элементы управления выведены на переднюю панель. И последняя идея, которая вскоре будет реализована, чтобы красные светодиоды освещали УНЧ снизу. Усилитель полностью укомплектован и все испытания пройдены. Оборудование работает так, как и хотелось изначально. Нагружен на хорошие колонки Tonsil.

Теперь этот девайс прослужит в течение многих лет как основа домашней аудиосистемы (если конечно в голову не придёт ещё более грандиозная идея).

Схема двухканального усилителя 1000 Вт

Схема двухканального усилителя 1000 Вт-1Схема двухканального усилителя 1000 Вт-1

Схема двухканального усилителя 1000 Вт

Здесь представлена схема двухканального усилителя 1000 Вт, который предназначен для озвучивания музыкальных мероприятий проводимых на больших сценических площадках, а также в современных студиях звукозаписи, различных клубах или ресторанах.

В общем эта небольшая статья предоставляется тем, кто намерен собственными силами, в домашних условиях собрать высококачественный усилитель мощности 1000 Вт. Для его нормальной и стабильной работы усилителя на нагрузке 4 Ом оптимальным питающим напряжением будет ±95v относительно средней точки, выше поднимать напряжение я бы не рекомендовал во избежании негативных последствий при скачках сетевого напряжения, например до 240 вольт. Дело в том, что такие скачки переменки отрицательно сказываются на электролитических конденсаторах в цепи выпрямителя, когда выпрямленное напряжение поднимается выше 100 v.

Поэтому ±95 вольт на плечо вполне достаточно для получения 1 кВт на выходе. Что бы снять с усилителя такую мощь нужен и соответствующий трансформатор в блоке питания, габаритная мощностью которого должна быть не менее 1400 Вт. Вот именно с этого момента, то есть выбора эффективного источника питания начинаются некоторые проблемы. Если например посчитать сколько стоит готовый броневой трансформатор сделанный на заказ, то себестоимость усилителя возрастет в два раза относительно импульсного источника питания. Если есть навыки и возможности то самым подходящим вариантом будет самостоятельно изготовить трансформатор на тороидальном сердечнике.

Принципиальная схема усилителя в первоначальном варианте

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-1схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-1

Здесь представлена модифицированная схема усилителя 1000 Вт

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-2схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-2

В этом варианте произошли небольшие изменения как в тракте входного дифференциального каскада так и в цепях выходной линии. Что касается топологии именно этого варианта схемы, то во время тестирования аппарата, многие специалисты принимавшие участия в тесте пришли к мнению, что выпрямительный диод 1N4007 в схеме не обязателен и его можно не ставить. Но все таки есть и другие мнения, поэтому лучше будет проверить это путем эксперимента. В выходном каскаде на алюминиевых радиаторах охлаждения установлены полевые транзисторы IRFP240 мощностью 150 Вт и рабочим током стока 20 А, а максимальный до 80 А. Рабочее напряжение этих транзисторов на переходе сток-исток составляет 200 v. Для создания нормальных, комфортных условий для работы оконечного каскада обязательно в корпусе аппарата нужно установить систему принудительного охлаждения, для рассеивания большого количества выделяемого MOSFET-транзисторами тепла.

Есть несколько вариантов конструктивного выполнения печатных плат схемы двухканального усилителя 1000 Вт. Одна с формой прямоугольника другая несколько удлиненная. Цепи выходного каскада проложены в центральной части печатной платы. Плату можно использовать любую, то есть ту которая наиболее приемлема по конструкции для установки в корпус.

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-3схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-3

Эскизы печатных плат с нанесенной на них маркировкой мест установки электронных компонентов можно скачать по этой ссылке Скачать архив в формате PDF 1000watt-pdf

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-4схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-4

Фото печатной платы с обратной стороны:

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-5схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-5

Усилитель на радиаторе:

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-6схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-6

Готовый усилитель мощности:

схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-7схема двухканального усилителя 1000 вт-amplif_1000w-7

Печатная плата:

УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ — ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

   Этот проект можно назвать самым масштабным в моей практике, на реализацию этой версии ушло 3 с лишним месяца. Сразу хочу сказать, что на проект потратил достаточно много финансов, к счастью с этим помогли многие люди, в частности хочу поблагодарить нашего уважаемого администратора сайта РАДИОСХЕМЫ за моральную и финансовую помощь. Итак, для начала хочу ознакомить с общей идеей. Она заключалась в создании мощного самодельного автомобильного усилителя (хотя машины пока нет), которая могла бы обеспечить высокое качество звучания и питала бы порядка 10 мощных динамических головок, иными словами — полный ХАЙ-ФАЙ аудиокомплекс для запитки фронта и тыловой акустики. Спустя 3 месяца, комплекс был полностью готов и испытан, должен сказать, что он полностью оправдал все надежды, и не жалко потраченных финансов, нервов и кучи времени. 

УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ 1

   Выходная мощность достаточно высока, поскольку основной усилитель собран по схеме знаменитого ЛАНЗАРА, который обеспечивает максимальную мощность в 390 ватт, но разумеется усилитель работает не на полной мощности. Этот усилитель предназначен для питания сабвуферной головки SONY XPLOD XS-GTX120L, параметры головки показаны ниже.

>>  Номинальная мощность — 300 Вт

>>
 Пиковая мощность — 1000 Вт


>>
 Диапазон частот 30 — 1000 Гц

>>
 Чувствительность — 86 дБ


>>
 Выходное сопротивление — 4 Ом

>>
 Материал диффузора – полипропилен
.

сабвуферной головки SONY XPLOD XS-GTX120

   Помимо сабвуферного усилителя, в комплексе стоят также 4 отдельных усилителя, два из которых выполнены на известной микросхеме ТДА7384, в итоге 8 каналов по 40 Ватт предназначены для питания акустики салона. Остальные два усилителя выполнены на микросхеме ТДА2005, использовал именно эти микросхемы по одной причине — дешевые и обладают недурным качеством звучания и выходной мощностью. Суммарная мощность установки (номинальная) 650 ватт, пиковая доходит до 750 ватт, но разогнать на пиковую мощность трудно, поскольку питание не позволяет этого. Для питания сабвуферного усилителя 12 вольт автомобиля конечно маловато, поэтому использован преобразователь напряжения. 

   Преобразователь напряжения — пожалуй самая трудная часть всей конструкции, поэтому рассмотрим его чуть подробнее. Особое затруднение вызывает намотка трансформатора. Ферритовое кольцо у нас почти не встречается в продаже, поэтому было принято решение использовать трансформатор от компьютерного блока питания, но поскольку каркас одного трансформатора явно маловат для намотки, то использовались два идентичных трансформатора. Для начала нужно найти два одинаковых БП ATX, выпаять большие трансформаторы, разобрать их и снять все заводские обмотки. Половинки феррита приклеены друг к другу клеем, поэтому их следует подогреть зажигалкой в течении минуты, затем половинки спокойно вынимаются из каркаса. После снятия всех заводских обмоток, нужно отрезать одну из боковых стенок каркаса, желательно отрезать свободную от контактов стенку. Это делаем с обеими каркасами. На последнем этапе нужно прикрепить каркасы друг к другу так, как это показано на фотографиях. Для этого я использовал обыкновенный скотч и изоленту. Теперь уже нужно приступить к намотке. 

трансформатор от компьютерного блока питания - каркас

   Первичная обмотка состоит из 10 витков с отводом от середины. Обмотку мотают сразу 6-ю жилами провода 0,8 мм. Сначала по всей длине каркаса мотаем 5 витков, затем изолируем обмотку изоляционной лентой и мотаем остальные 5.

трансформатор от компьютерного бп

   ВАЖНО! Обмотки должны быть полностью идентичны, иначе трансформатор будет жужжать и издавать странные звуки, а также могут сильно нагреваться полевые ключи одного плеча, т.е основная нагрузка будет лежать на плечо с меньшим сопротивлением обмотки. После окончания мы получаем 4 вывода, провода очищаем от лака, скручиваем в косичку и залуживаем. 

   Теперь мотаем вторичную обмотку. Она мотается по тому же принципу, что и первичная, только содержит 40 витков с отводом от середины. Мотается обмотка сразу 3-я жилами провода 0,6-0,8 мм сначало одно плечо (по всей длине каркаса), затем другое. После намотки первой обмотки ставим поверх изоляцию и мотаем вторую половину идентично первой. В конце провода очищаются от лакового покрытия и покрываются оловом. Последний этап — вставляем половинки сердечника и закрепляем. 

   ВАЖНО! Не допускать зазора между половинками сердечника, это приведет к повышению тока покоя и к ненормальной работе трансформатора и преобразователя в целом. Закрепить половинки можно скотчем, затем фиксировать клеем момент или эпоксидной смолой. Пока трансформатор оставляем в покое и приступаем к сборке схемы. Такой трансформатор способен обеспечить на выходе двухполярное напряжение в 60-65 вольт, номинальная мощность 350 ватт, максимальная — 500 ватт, пиковая — 600-650 ватт. 

вставляем половинки сердечника и закрепляем

   Задающий генератор прямоугольных импульсов выполнен на двухканальном ШИМ контроллере TL494 настроенной на частоту 50 кГц. Выходной сигнал микросхемы усиливается драйвером на маломощных транзисторах, затем поступает на затворы полевых ключей. Транзисторы драйвера можно заменить на ВС557 или на отечественные — КТ3107 и другие аналогичные. Полевые транзисторы использованы серии IRF3205 — это N — канальный силовой транзистор с максимальной мощностью 200 ватт. На каждое плечо использовано 2 таких транзистора. В выпрямительной части блока питания использованы диоды серии КД213, хотя подойдут любые диоды с током 10-20 ампер, которые могут работать на частотах 100кГц и более. Можно использовать диоды Шоттки от компьютерных блоков питания. Для фильтрации ВЧ помех использованы два идентичных дросселя , они намотаны на кольцах из компьютерных БП и содержат 8 витков 3-я жилами провода 0,8мм.

В выпрямительной части блока питания использованы дроссели

   Основной дроссель стоит по питанию, намотан на кольце от компьютерного БП (самое большое по диаметру кольцо), он намотан 4-мя жилами провода с диаметром 0,8 мм, количество витков — 13. Питание преобразователя подается тогда, когда на вывод ремоут контроля подают стабильный плюс, тогда замыкается реле и преобразователь начинает работу. Реле нужно использовать с током 40 ампер и более. Полевые ключи установлены на небольшие теплоотводы от компьютерного БП, они прикручены к радиаторам через теплопроводящие прокладки. Резистор снаббера — 22 ом должен чуть перегреваться, это вполне нормально, поэтому нужно использовать резистор с мощностью 2 ватт. Теперь вернемся к трансформатору. Нужно фазировать обмотки и запаять его на плату преобразователя. Фазируем сначала первичную обмотку. Для этого нужно начало первой половины обмотки (плеча) припаять к концу второй или наоборот — конец первой к началу второго. 

Основной дроссель стоит по питанию

   При неправильной фазировке преобразователь либо вообще не заработает, либо слетят полевики, поэтому желательно при намотке отметит начало и конец половинок. Вторичная обмотка фазируется точно по этому же принципу. Печатная плата — в архиве.

УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ - ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

   Готовый преобразователь должен работать без свистов и шумов, на холостом ходу теплоотводы транзисторов могут незначительно перегреваться, ток покоя не должен превышать 200 мА. После завершения ПН можете считать, что основная работа выполнена. Уже можно приступить к сборке схемы ЛАНЗАРА, но об этом в следующей статье. Автор: АКА.

   Форум по самодельным УНЧ

   Обсудить статью УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ — ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.