Site Loader

⚡️Усилитель звука класса D 1250Вт

usilitel_klassa_d

По моему мнению, усилитель D класса является оптимальным решением по соотношению стоимости и мощности устройства. Высокое КПД сочетается с невысоким тепловыделением радиатора, что позволяет экономить на использовании больших по своему размеру радиаторов. Собрав такой усилитель мощности, я не беспокоюсь по поводу перегрева и при этом получаю максимально высокое качество звучания.

shema_usilitelja_zvuka_klassa_d

Предлагаю вам достаточно простую схему усилителя звука, по которой я собрал усилитель D класса. Этот усилитель звука обеспечивает максимально качественный звук и при этом используемые компоненты отличаются минимальной стоимостью. Возможно изготовление усилителя с мощностью в 25-1250 Вт. В приведенной таблице вы можете увидеть какие необходимы радиодетали для конкретного показателя мощности.

Усилитель на любую мощность от 25 до 1250 Вт

tablica_moshhnosti

Печатная и монтажная плата усилителя звука класса D 1250Вт

pechatnaja_plata_usilitelja_moshhnosti

montazhnaja_plata_usilitelja_zvuka

Выходная мощность Рвых УМЗЧ рассчитывается по таблице

vyhodnaja_moshhnost_usilitelja_zvukaПри наладке УМЗЧ приходится многократно измерять его выходную мощность, особенно если хочется “выжать” из схемы максимум. Выходная мощность Рвых рассчитывается по формуле, связывающей выходное напряжение усилителя Uвыx и сопротивление нагрузки Rн.

formula_vyhodnoj_moshhnosti_usilitelja_zvuka

Учитывая квадратичную зависимость Рвых от Uвых, приходится постоянно держать под рукой калькулятор. Для упрощения расчетов можно воспользоваться таблицей. В столбцах указаны значения Rн, в строках — значения Uвых, а соответствующие им значения Рвых — в последнем столбце. Для вычислений необходимо мощность брать в ваттах, сопротивление — в омах, напряжение — в вольтах.

 

Простые устройства — Усилитель D-класса на микроконтроллере

Усилитель D-класса
Усилители D-класса очень просты в изготовлении, обладают высоким КПД и позволяют получить большие мощности при малых затратах. Они используют ключевые режимы работы выходных каскадов, превращая сигнал в последовательность мощных импульсов, {ads2} которые затем, проходя через фильтр, частью которого может быть сам динамик или аккустическая система, освобождаются от высокочастотных составляющих, превращаясь в звук.

Наш американский коллега болгарского происхождения, Руслан Димитров, разработал усилитель мощностью 70 Вт при питании всего 12 вольт, причем поступил крайне нестандартно: в качестве основного элемента усилителя он применил микроконтроллер attiny45

Выходные транзисторы, включенные по мостовой схеме, не нуждаются в радиаторах, в схеме нет никаких обратных связей. Мощность ограничена двумя факторами:

  1. точность цифрового тракта. увеличение усиления в «цифре» снизит качество при малых уровнях.
  2. ток стока MOSFET. применены транзисторы на 6 ампер, что дает в идеале 144 Вт мощности на нагрузке 4 Ом, или 72 Вт на нагрузке 2 Ома.

Для управления мостовым выходным каскадом использованы два имеющихся в микроконтроллере attiny45 аппаратных 8-битных ШИМ-модуля. На полной мощности используются все 8 бит, что дает весьма неплохое качество звука, однако на малых мощностях происходит резкое ухудшение, ведь при мощности 1% от максимальной реально используется всего 2 бита!

Чтобы обойти эту проблему, автор использовал прием, давно применяемый в компьютерной графике, называемый размазыванием (dithering). В графике таким способом получат визуально более богатую палитру изображения путем определенного перемешивания пикселей более бедной палитры (кстати, автор работает в компании nVidia — это о чем-то да говорит!). Руслан счел, что этот прием даст положительный эффект и для звука, и, по его словам, не ошибся.

Реализацию этого метода он сделал путем несимметричного управления плечами выходного моста: одно плечо управляется непосредственно ШИМ-сигналом, получаемым из АЦП водного сигнала, а вот второе плечо управляется «размазанным» ШИМ-сигналом. Рисунок поясняет сказанное.

Принцип


Автор утверждает, что этот прием на слух дает очень заметный эффект: отказ от размазывания дает очень искаженный звук на малых сигналах.

Схема усилителя D-классаСхема приведена на следующем рисунке (кликабельно). Как видите, она очень проста и практически не нуждается в пояснениях. Автор использовал светодиоды в качестве стабилитронов — это возможно, хотя и с моей точки зрения не является необходимым.

L1C4 — это выходной фильтр. Индуктивность образована 6 витками толстого провода на кольце из блока питания компьютера. Выходной ШИМ работает на частоте 64 КГц, по которой и можно провести расчет выходного фильтра.

R9C6 это входной фильтр, необходимый для качественной работы АЦП микроконтроллера, работающего на частоте 78 КГц. Исходный текст управляющей программы очень прост, скачать его можно с нашего сайта.

Оригинал статьи находится на сайте автора:
http://rdimitrov.info/blog/show.php?entry=Microcontroller%20Class%20D%20Amplifier{ads1}

Усилитель собран на макетной плате, т.е. печатная не разрабатывалась. При повторении, с моей точки зрения, следует разработать печатную плату, тщательно разделив цепи силового питания и земли от слаботочной части схемы — входа и микроконтроллера. Очевидно, светодиоды в схеме моста можно заменить на стабилитроны, а для питания микроконтроллера использовать обычный стабилизатор на микросхеме 7805 или аналогичной. Автор не имеет приборов для измерения параметров качества звука, но утверждает, что на слух усилитель звучит весьма достойно — он применил его для фронтальных колонок своего автомобиля.

Все рисунки и фотографии сделаны автором, права на них принадлежат ему.

Вложения:
ФайлОписаниеРазмер файла:
Скачать этот файл (src.zip)
src.zip
Исходник программы для усилителя (WinAVR)1 Кб

Цифровой усилитель мощности звука — усилитель класса D 1260Вт

Цифровой усилитель мощности звука-1Цифровой усилитель мощности звука-1

Цифровой усилитель мощности звука — универсальный усилитель класса D

Цифровой усилитель мощности звука — с уверенностью можно утверждать, что усилитель работающий в классе D это идеальная пропорция в отношении выходной мощности и стоимостью аппарата. Класс D — это специализированный класс созданный на основе Широтно-импульсной модуляции. Все элементы оконечного каскада работают абсолютно в режиме ключа. Звуковой сигнал полученный с помощью ШИМ-контроллера проходит обработку специальным фильтром нижних частот.

Основным преимуществом такой схемы является значительная экономичность. Цифровой усилитель мощности звука, имеющий такую конструкцию, не нуждается в массивных радиаторах охлаждения в отличие от устройств работающих в классе АВ. Используя такую технологию, можно конструировать сверхмощные усилители при этом не придавая большого значения для отвода тепла и установки больших теплоотводов. В конечно итоге, используя такую схему, можно получить компактный аппарат с большой мощностью на выходе при небольших затратах.

В этой публикации предлагаю к повторению несложную схему усилителя класса D. Представленная здесь конструкция, собранная на недорогих электронных компонентах, в состоянии обеспечить предельно качественное звучание и надежность в работе. Выходной каскад, которого выполнен на высокоскоростных полевых транзисторах с использованием высоковольтного драйвера ключей нижнего и верхнего уровней — IR2110. На снимке ниже представлена схема данного усилителя. Там предельно все ясно и понятно даже для не очень опытных радиолюбителей.

Цифровой усилитель мощности звука-2Цифровой усилитель мощности звука-2

Цифровой усилитель на любую мощность звука от 20 до 1260 Вт

Отличительной чертой этой схемы является ее универсальность. Дело в том, что не изменяя саму принципиальную схему, можно получить различные мощности на выходе, а именно от 20 Вт до 1260 Вт. При этом нужно всего лишь устанавливать соответствующие требуемой мощности номиналы деталей, которые определяются по таблице приведенной ниже.

Цифровой усилитель мощности звука-3Цифровой усилитель мощности звука-3

Печатная плата со стороны установленных компонентов

Цифровой усилитель мощности звука-4Цифровой усилитель мощности звука-4

Печатная плата со стороны разводки дорожек

Цифровой усилитель мощности звука-5Цифровой усилитель мощности звука-5

Мощность усилителя звуковой частоты можно рассчитать по таблице показанной ниже:

Цифровой усилитель мощности звука-6Цифровой усилитель мощности звука-6

Во время налаживания УМЗЧ приходится довольно часто измерять его электрические параметры. В том числе и выходную мощность, в особенности когда нужно «выдавить» из схемы все, на что она способна. Для удобства подсчета мощности на выходе усилителя Рвых, нужно определять по данной формуле:

Цифровой усилитель мощности звука-7Цифровой усилитель мощности звука-7

В столбцах таблицы заданы значения Rн (сопротивление нагрузки), в строках — значения Uвых (выходное напряжение), а в крайнем столбце указаны соответствующие им значения Рвых (выходная мощность).

Усилитель 500Вт класс D на TL494

Построить мощный усилитель для сабвуферного канала хотят многие, но чем больше мощность тем сложнее схемы, нужны мощные двухполярные источники питания, хорошие системы охлаждения зачастую принудительные.

В этой статье представлен довольно простой и мощный усилитель D класса на дешевых деталях которые можно легко купить в любом радио магазине. Такой усилитель под силу собрать каждому, как и начинающему так и опытному радиолюбителю. Усилитель питается от постоянного однополярного источника питания от 30В до 100В и способен отдать в нагрузку до 500Вт.

Схема усилителя:

Схема усилителя построена на ШИМ драйвере TL494, на выходе используются N-Channel MOSFET транзисторы, для большой выходной мощности следует использовать мощные выходные транзисторы такие как IRF250 или IRF460 установив их на небольшой радиатор.

Источник питания должен быть с большим выходным током и напряжением 30-100В, для питания микросхемы TL494 используется маломощный источник питания 8-12В. При правильной сборке усилитель начинает работать сразу.

Печатная плата усилителя:

Список деталей:

R1=1K
R2,R5=47K
R3=10K
R4=470R
R6=8K2
R7=56R
R8=2R2
R9=470R
R10=56R
C1=1uF/16V
C2, C3=1N
C4, C6=10uF/50V
C5=2N2
C7, C9, C10=220uF-1000uF/100V
C8= 100N/400V
C11, C12= 1uF — 4u7F / 400V
Q1= MJE350
Q2, Q3=MJE340
Q4, Q5= IRF540, IRF460, IRF250, IRF 4227 N-Channel Mosfet
U1= TL494, TL494CN
L1= 22uH — 35uH
J1= Вход усилителя
J2= Напряжение питания TL494 8-12V
J3= Напряжение питания выходного каскада +30 — 100В
J4= Выход на динамик

Фото собранного усилителя:

Печатная плата

Источник: elcircuit.com

Модули современных усилителей мощности D-класса — Меандр — занимательная электроника

Благодаря высокому КПД импульсная техника все более широко входит в современную жизнь. Не исключением стали и оконечные аудиоусилители мощности: на смену громоздким, сильно греющимся аналоговым усилителям А/В-класса пришли усилители D-класса. Эффективность современных усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) D-класса намного выше аналоговых УМЗЧ класса АВ иногда с тем же качеством звучания. Для охлаждения выход D необходим радиатор небольшой площади. Главная особенность усилителей D-класса заключается в том, что выходные каскады работают в ключевом режиме на высокой частоте (обычно больше 200 кГц) и практически не выделяют тепловую мощность. Для этого сигнал звука кодируется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Поэтому на выходе УМЗЧ класса D перед громкоговорителем нужен фильтр низких частот, подавляющий высокочастотную составляющую ШИМ-сигнала.

Цель данной статьи познакомить читателей с наиболее распространенными готовыми электронными модулями усилителей D-класса. Как правило, такие модули не комплектуются принципиальными схемами. Поэтому в статье приведены блок-схемы и типовые схемы включения используемых в этих модулях микросхем.

Модуль стереоусилителя 2хЗW D-класса на базе микросхемы РАМ8403 (фото 1)

Основные параметры стереоусилителя

Выходная мощность при напряжении питания 5 В, нагрузке 4 Ом 2×3 Вт
Напряжение питания 2,5…5,5 В
Нагрузка 4 или 8 Ом
Выходная мощность при нагрузке 8 Ом 2×1,8 Вт
Соотношение сигнал/шум 80 дБ
Коэффициент нелинейных искажений при выход­ной мощности 1 Вт, нагрузке 4 Ом, напряжении питания 5 В, не более 0,15%;
КПД до 90%;
Диапазон рабочих температур -40…+85″С
Размеры модуля 19x21x3 мм

Фото 1

Микросхема (МС) РАМ8403 — это 2×3 Вт стерео-усилитель D-класса. Низкий коэффициент нелинейных искажений позволяет получить высокое качество звучания при достаточной выходной мощности. Новая бесфильтровая архитектура микросхемы РАМ8403 с непосредственным подключением динамиков сильно упрощает обвязку и схему усилителя в целом и уменьшает его стоимость.

Для снижения электромагнитных помех желательно применение ферритовых колец на проводах подключения громкоговорителей.

Основное применение — портативная электроника с автономным питанием (акустические системы в ноутбуках, планшетах, мониторах, переносных телевизорах и т.д.).

На рис.1 показана блок-схема, а рис.2 — типовая схема включения МС типа РАМ8403.

Рис. 1

Рис. 2

Модуль стереоусилителя 2x50W D-класса на базе микросхемы TDА7492 (фото 2)

МС ТDА7492 — стереоусилитель 2×50 Вт D-класса с однополярным питанием.

Эта МС имеет достаточно сложную внутреннюю архитектуру, обеспечивающую высокоэффектив­ную защиту и значительную выходную мощность. Применение выходных фильтров обязательно.

Фото 2

Основные параметры стереоусилителя

Выходная мощность при напряжении питания 25 В, нагрузке 6 Ом 2×50 Вт
Напряжение питания при нагрузке 4 Ом 8…2Є В
Нагрузка 4…8 Ом
Выходная мощность при сопротивлении нагрузки 8 Ом 2×40 Вт
Типовая нагрузка модуля 6 Ом
Диапазон частот 20 Гц.,.20 кГц
Неравномерность АЧХ типовая, менее 2 ДБ
Фиксированные коэффициенты усиления есть
Усилитель малошумящий: типовой коэффи­циент нелинейных искажений при выходной мощности до 20 Вт, сопротивлении нагрузки 8 Ом и напряжении питании 25 В, не более 0,1%
Защита выходов от короткого замыкания есть
Защита по напряжению питания есть
Защита от перегрева есть
КПД до 90%
Выделяемая тепловая мощность при выходной мощности 2×40 Вт 8 Вт
Частота ШИМ приблизительно 300 кГц
Диапазон рабочих температур 0…+70Т
Размеры модуля 60x70x24 мм

Основное применение — высококачественные усилители (телевизоры, мониторы, магнитолы, приемники и т.д.). На рис.3 показана блок-схема одного канала микросхемы TDА7492, а на рис.4 — типовая схе­ма включения этой МС.

Рис. 3

Рис. 4

Модуль стереоусилителя 2×100W D-класса на базе ТDА7498 (фото 3)

Блок-схема и схема включения МС TDА7498 практически аналогичны соответствующим схе­мам МС TDА7492.

Фото 3

 

Особенности усилителя

Выходная мощность при напряжении питания 36 В, нагрузке 6 Ом 2×100 Вт
Напряжение питания при нагрузке 6 Ом 14…39 В
Нагрузка 6…8 Ом
Выходная мощность при типовой нагрузке 8 Ом 2×80 Вт
КПД до 90%

Стереоусилитель 2х50W D-класса на базе ТРА3116D2 (фото 4)

Особенность микросхемы ТРА3116D2 — это изменяемая частота ШИМ с целью уменьшения электромагнитных помех в АМ диапазоне. Кроме того, возможно каскадное включение этих МС с общей синхронизацией (ведущий/ведомый) частоты ШИМ.

На фото 4 показан модуль с сабвуфером (2.1-стерео 2×50 Вт и моно 100 Вт).

На рис.5 показана блок-схема микросхемы ТРА3116D2, а на рис.6 — типовая схема включения этой МС.

Фото 4

Рис. 5

Рис. 6

Основные параметры стереоусилителя на базе ТРАЗ116D2

Выходная мощность при напряжении питания 21 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом 2×50 Вт
Напряжение питания при нагрузке 4 Ом 4,5…2б В
Нагрузка 4…8 Ом
Диапазон частот 20 ГЦ….20 кГц
Неравномерность АЧХ, менее 2 дБ
Улучшенная схема модуляторов есть
Фиксированные коэффициенты усиления есть
Типовой коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности до 20 Вт, нагрузке 8 Ом и напряжении питания 24 В во всем диапазоне частот, не более 0,3%
Защита от короткого замыкания на выходах есть
Защита по напряжению питания есть
Защита от перегрева есть
КПД до 90%
Частота переключения ШИМ 400 кГц …1,2 МГц (выставляется)
Диапазон рабочих температур -40…+85°С

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.