Мощный преобразователь для питания сабвуфера от бортовой сети 12 вольт

KOMITART – развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Купить Микшер

Купить Караоке

Статистика

Преобразователь напряжения для автомобильного усилителя.

Преобразователь напряжения для автомобильного усилителя.

Преобразователь напряжения в авто

Для питания автомобильных усилителей большой мощности необходимо напряжение, превышающее напряжение бортовой сети 12 Вольт, а зачастую требуется и вовсе двухполярный источник питания. Получение требуемых напряжений обусловлено применением специальных преобразователей, одну из схем мы сейчас с вами и рассмотрим.

Например, вам необходимо запитать в автомобиле усилитель для сабвуфера, собранный на микросхеме TDA7294, требующий двухполярный источник. Пусть это будет вот такая схема (выходная мощность до 100 Вт):

Для питания данного усилителя можно применить преобразователь, собранный по следующей схеме:

Мощность этого преобразователя составляет порядка 300 Вт, поэтому от него можно запитать и стереофонический вариант вышеприведенного усилителя.

Как видим, генератор собран на ШИМ-контроллере TL494, рабочая частота которого приблизительно 60 кГц.

Выходными сигналами через драйверные транзисторы VT1, VT2 он управляет силовыми ключами VT3, VT4 (выводы IRFZ44N изображены на следующем рисунке):

Транзисторы ключей IRFZ44 можно заменить на IRFZ46, IRFZ48, IRF3205.

После силовых ключей стоит трансформатор. Мотается он на ферритовом кольце 2000…3000HM. Например, можно использовать ферритовое кольцо К40х25х11 или К45х28х24 M2000HM1-17. Параметры намотки следующие:

• I обмотка содержит 6 витков жгутом из 10 жил провода, провод ПЭВ-2, диаметр каждой жилы 0,8 мм, мотается на сердечнике равномерно. Далее жгут делится пополам (вызваниваем 5 жил), и соединяем концевые выводы тех, которые прозвонили с начальными выводами тех, которые остались. В результате получаем первичную обмотку 6+6 витков с отводом от середины;

• II обмотка содержит 20 витков жгутом в 4 жилы, диаметр каждой жилы 0,8 мм, мотается на сердечнике равномерно. Далее жгут делится пополам (вызваниваем 2 жилы), и соединяем концевые выводы тех, которые прозвонили с начальными выводами тех, которые остались. В результате получаем вторичную обмотку 20+20 витков двумя жилами с отводом от середины.

Дросслель входной: содержит 10 витков сдвоенного провода 0,8мм, намотан на фирритовом кольце диаметром 2см, который можно раздобыть в неисправном компьютерном блоке питания.

Вообще, для расчета импульсного трансформатора можно воспользоваться специальной программой, она так и называется “Программа расчета трансформатора ИБП”, с ней у вас точно не возникнет никаких трудностей, и вы с легкостью сможете сделать преобразователь совершенно на любое выходное напряжение. Но, о ней мы поговорим в следующей статье раздела “Бесплатные программы” нашего сайта.

Выходные дроссели L1 и L2 наматываются на ферритовом стержне диаметром 2…3 мм длиной 12…15 мм, и содержат 8…10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Можно использовать ферритовые кольца, на которых намотаны дроссели в компьютерных блоках питания.

Для защиты в преобразователе установлен предохранитель, и диод VD1, который защищает устройство от переполюсовки.

Печатная плата преобразователя напряжения:

Вы можете скачать печатную плату преобразователя в формате программы Sprint Layout.

Мощный преобразователь для питания сабвуфера от бортовой сети 12 вольт

Преобразователь напряжения предназначен для повышения бортовых 12 Вольт автомобиля до нужного уровня для питания усилителя мощности. Наш преобразователь способен питать довольно мощные усилители низкой частоты для сабвуфевра. Выходная мощность преобразователя составляет 250-270 ватт, отлично подходит для питания одного-двух усилителей на микросхеме TDA7293/94 (даже по схеме Чивильча).

Для начала разберемся с намоткой импульсного трансформатора. Берем кольцо 40х25х11 марки 2000НМ, и закругляем острые углы со всех сторон. Удобно использовать надфиль.

После этого кольцо обматываем тканевой изолентой. Первичная обмотка растянута по всему кольцу и содержит 2х6 витков, провод 0,7мм из пяти жил.

Для начала нужно отрезать 10 кусков провода 0,7мм (по пять жил для каждой половинки). Длина каждого куска 30 см. Далее собираем шину из 5 жил, таким образом получаем две шины, каждая из 5 – и жил провода 0,7мм. Затем с кончиков проводов сдираем лак, скручиваем и залужаем. Мотаем оба плеча сразу – равномерно по всему кольцу. После полной намотки получается 4 вывода. После этого один конец первой половины обмотки подключаем к другому концу второй половины. К примеру – начало одной половины к концу второй или начало второй к концу первого.

После намотки первичной обмотки трансформатор изолируют той же тканевой изолентой и мотаем вторичную – повышающую обмотку.

Обмотка содержит содержит 2х18 витков. Обмотку мотают и фазируют по тому же принципу, что и первичную. На сей раз обмотка намотана двумя жилами провода 1,2 мм. После этого опять изолируем обмотку, хотя эту изоляцию можно и не ставить.

Далее собираем саму схему преобразователя.

Схема построена на традиционном ШИМ контроллере TL494. Преобразователь не имеет контроля выходного напряжения, но просадка небольшая, сама схема работает довольно стабильно. В качестве полевых ключей использованы транзисторы серии IRFZ44. При замене на IRF3205 мощность можно увеличить до 300 ватт. На маломощных транзисторах построен серии BC557 (можно заменить на BC556 или на отечественный КТ3107). Драйвер предназначен для усиления сигнала с микросхемы.

Схема в особой наладке не нуждается и должна заводится сразу. Для страховки, в цепь питания подключаем лампу накаливания (галогенку 12 вольт 60-120 ватт). Лампу подключаем последовательно в разрыв плюса или минуса питания.

В качестве выпрямителя можно использовать любые импульсные диоды с рабочей частотой более 60кГц, обратное напряжение не менее 50 вольт при токе не менее 10 А. Можно использовать отечественные диоды серии КД213А (ток 10 А при рабочей частоте до 100кГц) или диодные сборки Шоттки из компьютерных блоков питания.

Дроссель на входе питания может быть намотан на кольце от порошкового железа или же на ферритовом стержне с длиной 2,5см. Мотается дроссель двумя жилами миллиметрового провода и содержит 7-10 витков.

Дроссели на в выходной части можно мотать на стержне из феррита с длиной 2-3 см (или же на кольце) и состоит из 5-7 витков. Для намотки можно использовать провод с сечением 1,2 мм 9для удобства можно мотать двумя жилами провода 0,6-0,7мм).

Автор материала kosty Краснодарский кр. Тихорецк.

Мощный преобразователь напряжения для автомобильного усилителя

В настоящее время на рынке автомобильной аппаратуры представлен огромный ряд магнитол разной ценовой категории.Современные автомагнитолы обычно имеют 4 линейных выхода (в некоторых ещё есть отдельный выход на сабвуфер). Они предназначены для использования «головы» с внешними усилителями мощности.

Многие радиолюбители изготавливают усилители мощности своими руками. Самая сложная часть в автомобильном усилителе – это преобразователь напряжения (ПН). В данной статье мы рассмотрим принцип построения стабилизированных ПНов на основе ставшей уже «народной» микросхемы TL494 (наш аналог КР1114ЕУ4).

Узел управления

Здесь мы очень подробно рассмотрим работу TL494 в режиме стабилизации.

Генератор пилообразного напряжения G1 служит задающим. Его частота зависит от внешних элементов C3R8 и определяется по формуле: F=1/(C3R8), где F-частота в Гц; C3- в Фарадах; R8- в Омах. При работе в двухтактном режиме (наш ПН как раз и будет работать в таком режиме) частота автогенератора микросхемы должна быть в двое выше частоты на выходе ПНа. Для указанных на схеме номиналах времязадающей цепи частота генератора F=1/(0,000000001*15000)=66,6кГц. Частота импульсов на выходе , грубо говоря, 33 кГц. Генерируемое напряжение поступает на 2 компаратора (А3 и А4), выходные импульсы которых суммирует элемент ИЛИ D1. Далее импульсы через элементы ИЛИ – НЕ D5 и D6 подают на выходные транзисторы микросхемы (VT1и VT2). Импульсы с выхода элемента D1 поступают также на счетный вход триггера D2, и каждый из них изменяет состояние триггера. Таким образом, если на вывод 13 микросхемы подана логическая «1» (как в нашем случае – на вывод 13 подан + с вывода 14), то импульсы на выходах элементов D5 и D6 чередуются, что и необходимо для управления двухтактным инвертором. Если микросхему применяют в однотактном Пне, вывод 13 соединяют с общим проводом, в результате триггер D2 больше не участвует в работе, а импульсы на всех выходах появляются одновременно.

Элемент А1- это усилитель сигнала ошибки в контуре стабилизации выходного напряжения ПНа. Это напряжение поступает на вывод 1 узла А1. На втором выводе- образцовое напряжение, полученное от встроенного в микросхему стабилизатора А5 с помощью резистивного делителя R2R3. Напряжение на выходе А1, пропорциональное разности входных, задает порог срабатывания компаратора А4 и, следовательно, скважность импульсов на его выходе. Цепь R4C1 необходима для устойчивости стабилизатора.

Транзисторный оптрон U1 обеспечивает гальваническую развязку в цепи отрицательной обратной связи по напряжению. Он относится к цепи стабилизации выходного напряжения. Так- же за стабилизацию отвечает стабилизатор параллельного типа DD1 (TL431 или наш аналог КР142ЕН19А).

Падение напряжения на резисторе R13 приблизительно равно 2,5 вольт. Сопротивление этого резистора рассчитывают, задавшись током через резистивный делитель R12R13. Сопротивление резистора R12 вычисляют по формуле: R12=(Uвых-2,5)/I” где Uвых- выходное напряжение ПНа; I”- ток через резистивный делитель R12R13.
Нагрузкой DD1 являются параллельно соединённые балластный резистор R11 и излучающий диод (выв. 1,2 оптрона U1) с токоограничивающим резистором R10. Балластный резистор создаёт минимальную нагрузку, необходимую для нормального функционирования микросхемы.

ВАЖНО. Нужно учитывать то, что рабочее напряжение TL431 не должно превышать 36 вольт (см. даташит на TL431). Если планируется изготавливать ПН с Uвых.>35 вольт, то схему стабилизации нужно будет не много изменить, о чём будет сказано ниже.

Читайте также:  Как быстро очистить медный провод от окисла

Предположим, что ПН рассчитан на выходное напряжение +-35 Вольт. При достижении этого напряжения (на выв. 1 DD1 напряжение достигнет порогового 2,5 Вольт) , «откроется» стабилизатор DD1, загорится светодиод оптрона U1, что приведет к открыванию его транзисторного перехода. На выводе 1 микросхемы TL494 появится уровень «1». Подача выходных импульсов прекратится, выходное напряжение начнет падать до тех пор, пока напряжение на выводе 1 TL431 не станет ниже пороговых 2,5 Вольт. Как только это произойдет, DD1 «закроется», светодиод оптрона U1 погаснет, на выводе 1 TL494 появится низкий уровень и узел А1 разрешит подачу выходных импульсов. Напряжение на выходе вновь достигнет +35 Вольт. Опять «откроется» DD1, загорится светодиод оптрона U1 и так далее. Это называется «скважностью»- когда частота импульсов неизменна, а регулировка осуществляется паузами между импульсами.

Второй усилитель сигнала ошибки (А2) в данном случае использован как вход аварийной защиты. Это может быть узел контроля максимальной температуры теплоотвода выходных транзисторов, блок защиты УМЗЧ от токовой перегрузки и так далее. Как и в А1 через резистивный делитель R6R7 образцовое напряжение подается на вывод 15. На выводе 16 будет уровень «0», так как он соединен с общим проводом через резистор R9. Если подать на вывод 16 уровень «1», то узел А2 мгновенно запретит подачу выходных импульсов. ПН «остановится» и запустится только тогда, когда на 16 выводе вновь появится уровень «0».

Функция компаратора А3 – гарантировать наличие паузы между импульсами на выходе элемента D1., даже если выходное напряжение усилителя А1 вышло за допустимые пределы. Минимальный порог срабатывания А3 (при соединении вывода 4 с общим проводом) задан внутренним источником напряжения GI1. С увеличением напряжения на выводе 4 минимальная длительность паузы растет, следовательно, максимальное выходное напряжение ПНа падает.

Этим свойством пользуются для плавного пуска ПНа. Дело в том, что в начальный момент работы ПНа конденсаторы фильтров его выпрямителя полностью разряжены, что эквивалентно замыканию выходов на общий провод. Пуск ПНа сразу же на полную мощность приведет к огромной перегрузке транзисторов мощного каскада и возможному выходу их из строя. Цепь C2R5 обеспечивает плавный, без перегрузок, пуск ПНа.

В первый после включения момент С2 разряжен., а напряжение на выводе 4 TL494 близко к +5 Вольт, получаемым от стабилизатора А5. Это гарантирует паузу максимально возможной длительности, вплоть до полного отсутствия импульсов на выходе микросхемы. По мере зарядки конденсатора С2 через резистор R5 напряжение на выводе 4 уменьшается, а с ним и длительность паузы. Одновременно растет выходное напряжение ПНа. Так продолжается, пока оно не приблизится к образцовому и не вступит в действие стабилизирующая обратная связь, о принципе работы которой было рассказано выше. Дальнейшая зарядка конденсатора С2 на процессы в Пне не влияет.

Как здесь уже было сказано,рабочее напряжение TL431 не должно превышать 36 вольт. А как быть, если от ПНа требуется получить, на пример, 50 Вольт? Сделать это просто. Достаточно в разрыв контролируемого плюсового провода поставить стабилитрон на 15…20 Вольт (показан красным цветом). В результате этого он «отсечёт» лишнее напряжение (если 15-ти вольтовый стабилитрон, то он срежет 15 Вольт, если двадцативольтовый- то соответственно уберет 20 Вольт) и TL431 будет работать в допустимом режиме напряжения.

На основании вышеизложенного был построен ПН, схема которого изображена на рисунке ниже.

На VT1-VT4R18-R21 собран промежуточный каскад. Задача этого узла- усиление импульсов перед их подачей на мощные полевые транзисторы VT5-VT8.
Блок управления REM выполнен на VT11VT12R28R33-R36VD2C24. При подаче на «REM IN» управляющего сигнала с магнитолы +12 Вольт, открывается транзистор VT12 , который в свою очередь откроет VT11. На диоде VD2 появляется напряжение, которое будет питать микросхему TL494. Пн запускается. Если магнитолу выключить, то эти транзисторы закроются, преобразователь напряжения «остановится».

На элементах VT9VT10R29-R32R39VD5C22C23 выполнен узел аварийной защиты. При подаче на вход «PROTECT IN» отрицательного импульса, ПН отключится. Запустить его можно будет только повторным отключением и включением REM. Если данный узел не планируется использовать, то элементы,относящиеся к нему, нужно будет исключить из схемы, а вывод 16 микросхемы TL494 соединить с общим проводом.
В нашем случае ПН двухполярный. Стабилизация в нем осуществляется по плюсовому выходному напряжению. Чтобы не было разницы выходных напряжений, применяют так называемый «ДГС»- дроссель групповой стабилизации (L3). Обе его обмотки наматываются одновременно на один общий магнитопровод. Получится дроссель- трансформатор. Подключение его обмоток имеют определенное правило – они должны быть включены встречно. На схеме начала этих обмоток показаны точками. В результате этого дросселя выходные напряжения обоих плеч уравниваются.

Не малую роль в Пне играют снабберы- RC цепочка, которая служит для шунтирования паразитных ВЧ/СВЧ колебаний. Их применение благоприятно сказывается на общей работе преобразователя, а именно: форма выходного сигнала имеет меньше паразитных ВЧ- выбросов, которые проникают по питанию в УМЗЧ и могут вызвать его возбуждение; легче работают выходные ключи (меньше греются), это относится и к трансформатору. Польза от них очевидна, так, что не нужно ими пренебрегать. На схеме- это C12R26; C13R27; C25R37.

Налаживание

Перед включением необходимо проверить качество монтажа. Для налаживания ПНа необходим трансформаторный блок питания мощностью около 20 Ампер и с пределом регулирования выходного напряжения 10…16 Вольт. Не рекомендуется питать ПН от компьютерного блока питания.

Перед включением нужно установить выходное напряжение блока питания 12 Вольт. Параллельно выходу ПНа подключить резисторы на 2 ВТ 3,3кОм как на плюсовое плечо, так и на минусовое. Резистор ПНа R3 отпаять. Подать напряжение питания с БП на ПН (12 Вольт). Пн не должен запуститься. Далее следует подать плюс на вход REM (поставить временную перемычку на клемме + и REM). Если детали исправны и монтаж выполнен правильно, то ПН должен запуститься. Далее нужно замерить ток потребления (амперметр в разрыв плюсового провода). Ток должен быть в пределах 300…400 мА. Если он очень сильно отличается в большую сторону, то это указывает на не корректную работу схемы. Причин много, одна из основных- не правильно намотан трансформатор. Если же все в допустимых пределах, то нужно замерить выходное напряжение как по плюсу, так и по минусу. Они должны быть практически одинаковыми. Полученный результат запоминаем или записываем. Далее на место R3 нужно подпаять последовательную цепочку из постоянного резистора 27 кОм и подстроечного (можно переменного) на10 кОм, не забыв сперва отключить питание от ПНа. Вновь запускаем ПН. После запуска увеличиваем напряжение на блоке питания до 14,4 Вольт. Производим замер выходного напряжения ПНа так же, как и при первоначальном включении. Вращая ось подстроечного резистора нужно установить такое выходное напряжение, какое было при питании ПНа от 12 Вольт. Отключив БП, выпаять последовательную резисторную цепь и замерить общее сопротивление. На место R3 впаять постоянный резистор такого же номинала. Производим контрольную проверку.

Второй вариант построения стабилизации

На рисунке ниже приведен еще один вариант построения стабилизации. В этой схеме в качестве опорного напряжения для вывода 1 TL494 использован не ее внутренний стабилизатор, а внешний, выполненный на стабилизаторе параллельного типа TL431. Микросхема DD1 стабилизирует напряжение 8 вольт для питания делителя, состоящего из фототранзисторного оптрона U1.1 и резистора R7. Напряжение от средней точки делителя поступает на не инвертирующий вход первого усилителя сигнала ошибки ШИ- контроллера TL494. Так- же от резистора R7 зависит выходное напряжение ПНа- чем меньше сопротивление, тем меньше выходное напряжение.Настройка ПНа по этой схеме не отличается от той, что на рисунке №1. Единственное отличие- это первоначально нужно выставить 8 вольт на выводе 3 DD1 с помощью подбора резистора R1.

Схема преобразователя напряжения по рисунку ниже отличается упрощенной реализацией узла REM. Такое схемотехническое решение менее надежно, чем в предыдущих вариантах.

Детали

В качестве дросселя L1 можно использовать Советские дроссели ДМ. L2- самодельный. Его можно намотать на ферритовом стержне диаметром 12…15мм. Феррит можно отломить от строчного трансформатора ТВС, сточив его на карбороне до требуемого диаметра. Это долго, но эффективно. Наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм и содержит 12 витков.

В качестве ДГС можно применить желтое кольцо от компьютерного блока питания.

Провод можно взять ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Нужно мотать одновременно двумя проводами, разместив их равномерно по всему кольцу виток к витку. Подключить соответственно со схемой (начала указаны точками).
Трансформатор. Это самая ответственная деталь ПНа, от его изготовления зависит успех всего предприятия. В качестве феррита желательно использовать 2500НМС1 и 2500НМС2. Они имеют отрицательную температурную зависимость и предназначены для использования в сильных магнитных полях. В крайнем случае можно применить кольца М2000НМ-1. Результат будет не много хуже. Кольца нужно брать старые, то есть те, которые были изготовлены до 90-х годов. Да и то, одна партия может сильно отличаться от другой. Так, что ПН, трансформатор которого намотан на одном кольце может показать прекрасные результаты, а ПН, трансформатор которого намотан тем же проводом, на таком же по габаритам и маркировке кольце, но из другой партии, может показать отвратительный результат. Тут как попадешь. Для этого в интернете есть статья «Калькулятор Лысого». С помощью него можно подобрать кольца, частоту ЗГ и количество витков первички.

Читайте также:  Фонарик работающий на воде

Если применяется ферритовое кольцо 2000НМ-1 40/25/11, то первичная обмотка должна содержать 2*6 витков. Если кольцо 45/28/12, то соответственно 2*4 витка. Количество витков зависит от частоты задающего генератора. Сейчас есть много программ, которые по введенным данным мгновенно рассчитают все необходимые параметры.

Я использую кольца 45/28/12. В качестве первички применяю провод ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Обмотка содержит 2*5 витков, каждая полуобмотка состоит из 8 проводов, то есть наматывается «шина» из 16 проводов, о чем будет сказано ниже (раньше мотал 2*4 витка, но с некоторыми ферритами приходилось поднимать частоту- кстати это можно сделать путем уменьшения резистора R14). Но сперва остановимся на кольце.
Изначально ферритовое кольцо имеет острые края. Их нужно сточить (закруглить) крупным наждаком или напильником- кому как удобнее. Далее обматываем кольцо малярным белым бумажным скотчем в два слоя. Для этого отматываем кусок скотча длиной сантиметров 40, приклеиваем его на ровную поверхность и по линейке нарезаем лезвием полоски шириной 10…15 мм. Вот этими полосками мы и будем его изолировать. В идеале, конечно, лучше кольцо ничем не обматывать, а уложить обмотки непосредственно на феррит. Это благоприятно скажется на температурном режиме трансформатора. Но как говорится, береженого Бог бережет, по этому и изолируем.

На полученной «заготовке» мотаем первичную обмотку. Некоторые радиолюбители сначала мотают вторичку, а уже потом на нее первичку. Я так не пробовал и по этому ничего положительного или отрицательного сказать не могу. Для этого на кольцо наматываем обычную нитку, равномерно разместив расчетное количество витков по всему сердечнику. Концы фиксируем клеем или же маленькими кусочками малярного скотча. Теперь берем один кусок нашего эмалированного провода и наматываем его по этой нитке. Далее берем второй кусок и равномерно мотаем его рядом с первым проводом. Так поступаем со всеми проводами первичной обмотки. В итоге должен получиться ровный шлейф. После намотки вызваниваем все эти провода и делим на 2 части- одна из них будет одной полуобмоткой, а другая- второй. Начало одной соединяем с концом другой. Это будет средний вывод трансформатора. Теперь мотаем вторичку. Бывает так, что вторичная обмотка в связи с относительно большим количеством витков не может уместиться в один слой. На пример нам нужно намотать 21 виток. Тогда поступаем следующим образом: в первый слой мы разместим 11 витков, а во второй- 10. Мотать мы будем уже не по одному проводу, как было в случае с первичкой, а сразу «шиной». Провода нужно стараться укладывать так, чтобы они плотно прилегали и не было разного рода петель и «барашков». После намотки также вызваниваем полуобмотки и соединяем начало одной с концом другой. В заключении окунаем готовый трансформатор в лак, сушим, окунаем, сушим и так несколько раз. Как писалось выше, от качества изготовления трансформатора зависит очень многое.

Программа расчета импульсных трансформаторов (Автор Starichok): ExcellentIT. Я этой программой не пользовался, но многие отзываются о ней хорошо.

Почти каждый человек, который делает автомобильный усилитель с ПНом, расчитывает платы под строго определенные размеры. Чтобы облегчить ему задачу, привожу печатные платы задающих генераторов в формате Sprint Layout-4

Привожу некоторые фотки ПНов, которые сделаны по этим схемам:

Блок питания для сабвуфера

Начать нужно с того, что сами сабвуферы бывают разными. Самый главный критерий деления подразумевает наличие в них собственного усилителя мощности. С усилителем – активные, без него – пассивные.

И даже если вы уже не просто определились с внешним видом, назначением и конструкцией сабвуфера, но и уже даже собрали его, то остаётся еще один сложный вопрос – его питание.

Если подключить мощный НЧ-динамик к общей схеме без отдельного источника тока, то не всякая схема справится с его запуском. Ну или ощутимо просядет общая громкость.

Разберёмся с этим вопросом подробнее.

Блок питания автомобильного сабвуфера

Не просто самый частый вариант использования НЧ-усилителя, а, наверное, самый популярный для сборки своими руками в сети. Ведь все любят хорошую музыку, а еще лучше, если она играет в машине. И чем больше басов в вашем плейлисте, тем мощнее должен быть сабвуфер.

Бортовая сеть автомобиля – 12 или 24 В. Последнее значение чаще всего актуально для грузовых авто. Сила тока зависит от модели, но обычно она колеблется в пределах 10-15 А (например, в цепи с прикуривателем). Это серьёзный показатель. Поэтому, от прикуривателя можно запитать много различной техники, в том числе и достаточно мощной.

Значит подключить сюда даже большой сабвуфер определённо можно.

Так как в бортовой сети напряжение постоянное, то нам понадобится не блок питания как таковой, а преобразователь напряжения.

Мы предлагаем обкатанный вариант схемы для цепей с максимальной мощностью до 1 кВт. (1000 Вт). Он подходит для большинства усилителей НЧ, в том числе и для сабвуферов, а главное, питается от 12 В.

Рис. 1. Схема устройства

Она строится на базе популярной микросхемы (ШИМ-контроллера) TL494. Выходное напряжение преобразователя – 75-100 В.

Самое главное преимущество – габариты. То есть можно собрать преобразователь на базе трансформатора, но при таких показателях мощности и напряжения он будет иметь солидные габариты и вес (не говоря уже о стоимости).

Эта схема – классический импульсный БП. Соответственно и трансформатор в его составе тоже – импульсный.

Конкретно в этой реализации используется частота 50 Гц, на входе трансформатора – 13-14 В, на выходе должно быть около 70 В – на случай, если вы будете считать трансформатор сами. Или же можете намотать по образцу:

  • Кольцо из феррита К65х40х9 (М2500НМС);
  • Первичная обмотка – 6 витков (по 3 на плечо с отводом от середины) диаметром 6 мм;
  • Вторичная – 32 витка (аналогично с отводом от середины) диаметром 1,6 мм.

Выше указаны расчётные значения, они легко заменяются многожильными проводами меньшего диаметра, при этом покрытие феррита становится более равномерным. Например, первичку можно выполнить из провода 1,5 мм, но в 16 жил, а вторичку из 0,63 мм, но по 6 жил (всё с запасом для надёжности).

Должно получиться примерно так.

Рис. 2. Конструкция трансформатора

Полевой транзистор на выходе получает большую нагрузку, поэтому его лучше реализовать составным из трёх параллельно соединённых, например, IRFZ44N или IRF3710.

Альтернативная реализация преобразователя.

Рис. 3. Схема преобразователя

Блок питания мощного сабвуфера от сети переменного тока

По сути, ту же самую схему можно использовать для питания НЧ-усилителя, но уже в условиях наличия сети бытового электроснабжения (переменное напряжение 220 В) с небольшими переделками.

Один из вариантов реализации.

Рис. 4. Схема блока питания

Зелёным цветом выделены схемы, которые отвечают за раздельное питание ключевых элементов:

Сам усилитель низких частот для сабвуфера – это отдельная история.

Устройство автомобильного усилителя

Часть 1. Преобразователь напряжения

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.

Преобразователь на плате усилителя CALCELL.

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.

Читайте также:  Ручной генератор на 220 В из микроволновки

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 тут.

Продолжение следует.

Автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ

Автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ, схема которого приведена ниже, преобразует бортовое напряжение +12В в двухполярное +-35В. На самом деле выходное напряжение зависит от параметров трансформатора.

Номиналы элементов и параметры трансформатора, которые будут указаны ниже, рассчитывались для мощности в 150Вт, что позволяет запитать усилитель НЧ на TDA7293 или на TDA7294. Я же запитал данным преобразователем один канал TDA7293, поэтому мощности преобразователя в 150Вт мне было достаточным.

Схема автомобильного преобразователя на TL494 для усилителя НЧ

Схема преобразования двухтактная. Применяется такая схема в основном в повышающих преобразователях. Дефицитных компонентов в ней нет, за исключением диодов Шоттки КД213, в своем городе я их не нашел. Поставил импульсные диоды FR607, но они слабые, на 6 ампер. Еще один минус этих диодов, у них нет охлаждения, как у сборок. Для одного канала TDA7293 или TDA7294 диодов FR607 в принципе хватает.

Мозгом нашего автомобильного преобразователя является ШИМ контроллер TL494. Я использую китайские TL494, работают они у меня без нареканий. Есть вариант сэкономить немного денег и выдернуть ШИМ из старого блока питания ПК, очень часто они построены на TL494. Параметры и характеристики контроллера можете прочесть в даташите.

Список Элементов.

ОБОЗНАЧЕНИЕТИПНОМИНАЛКОЛИЧЕСТВОКОММЕНТАРИЙ
ШИМ контроллерTL4941
VT1,VT2Биполярный транзисторBC5572
VT3,VT4MOSFET-транзисторIRFZ44N2
VD3-VD6Диод ШотткиКД2134FR607 и мощнее
VD1,VD2Выпрямительный диод1n41482
R1Резистор 2Вт18кОм1
C1Электролит47мкФ 16В1
С2,С11,С12Конденсатор неполярный0.1 мкф3Керамика любое напряж.
С3Электролит470 мкФ 16В1
C4Конденсатор неполярный1нФ1Керамика любое напряж.
C5,С6Электролит2200 мкФ 16В2
C7,С8Конденсатор неполярный0,01 мкФ2Керамика любое напряж.
C9,С10Электролит2200мкФ 50В2
R1Резистор1 кОм 0.25Вт1
R2Резистор4.7 кОм 0.25Вт1
R3Резистор11 кОм 0.25Вт1
R4Резистор56 Ом 2Вт1
R5,R6Резистор22 Ом 0.25Вт2
R7,R8Резистор820 Ом 0.25Вт2
R9,R10Резистор22 Ом 2Вт2
F1Предохранитель15А1

Частота ШИМ задается элементами C4,R3. С помощью этого калькулятора вы сможете рассчитать приближенную частоту. На выходах она делится на два, но трансформатор работает именно на той частоте, которую мы рассчитываем и задаем.

Изначально я рассчитывал ШИМ и трансформатор под частоту 50кГц (С4-1нф, R3-22кОм), но видимо марка сердечника трансформатора, фактически отличалась от заявленной марки продавцом, плюс погрешности в расчете. В итоге, количество витков первичной обмотки было недостаточным, вследствие чего, в обмотке протекал очень большой ток холостого хода, ключи ужасно грелись, и был слышен писк. Пришлось повысить частоту до 100 кГц, симптомы болезни исчезли.

Если у вас случится подобная ситуация с неточным расчетом, то необходимо увеличить, либо уменьшить частоту элементами C4,R3. Если на холостом ходу горячие ключи и горячий трансформатор, то следует повысить частоту, либо добавить витки в первичной обмотке. Совсем забыл, это если во вторичке нет короткого замыкания и нет ошибок в выходном выпрямителе, а то если есть КЗ на выходе, то естественно все будет греться и сгорит, так как в данной схеме нет защиты от КЗ.

Если на холостом ходу ничего не греется, а при нагрузке происходит чрезмерное выделение тепла в трансформаторе, значит нужно понизить частоту элементами C4,R3, либо уменьшить количество витков первичной обмотки.

Расчет и намотка трансформатора автомобильного преобразователя.

Теперь приступим к самой увлекательной части, намотке трансформатора!

Габариты моего кольцевого сердечника 40мм-25мм-11мм, марка 2000МН.

Скачиваем и запускаем программу Lite-CalcIT(2000).

Схему преобразования выбираем Пуш-пул, схема выпрямления двухполярная со средней точкой, тип контроллера TL494, частоту ставьте 50-100 кГц, в зависимости от частотозадающих элементов C4,R3, далее выбираем нужное нам на выходе и на входе напряжения, выбираем также диаметр провода.

Пару слов скажу про напряжение. При расчете я указал входное напряжение 10В-11В-13В, а после того как собрал преобразователь, при испытаниях замерил напряжение на клеммах аккумулятора 13,5 Вольт, в итоге на выходе получил не +-35В а +-46В на холостом ходу. Поэтому номинальное ставьте не 11В, а 13,5В. Минимальное и максимальное соответственно 11В и 14,5В.

В ходе расчета, я получил количество витков первичной обмотки 5+5, провод диаметра 0.85мм сложенный в пять жил. И как же это понять, спросите меня вы! Но тут ничего сложного, итак, приступим…

Мотаем первичную обмотку.

Сначала, обмотаем наше колечко диэлектриком.

Все обмотки будем мотать в одну сторону, в какую, выбирать вам. Единственное правило, в одну сторону!

Мотаем одним куском проволоки 5 витков. Берем еще кусок проволоки, и виток к витку мотаем еще 5 витков, и так далее виточек к виточку, пока не получим 5 витков в 10 жил (5+5 жил).

Далее разделим по 5 жил и скрутим выводы.

Кладем изоляцию на первичную обмотку.

Сразу зачищаем хвосты, скручиваем и усаживаем в термоусадку.

Все, первичная обмотка у нас готова.

Объясню, что мы получили. Нам нужна первичная обмотка, имеющая 10 витков в 5 жил с отводом от середины (5+5 витков). Мы могли намотать так, сначала мотаем 5 витков 5 жилами, распределенными равномерно по всему кольцу, далее делаем отвод , кладем изоляцию, и сверху еще 5 витков 5 жилами. Получим тоже самое 5+5 витков проводом в 5 жил., ну или 10 витков с отводом от середины, кому как нравится называть. Минус данного способа в том, что обмотки могут быть не одинаковыми, а это плохо, так же чем больше слоев у трансформатора, тем ниже его КПД.

Поэтому, мы мотали сразу 10 жилами 5 витков, далее разделили, и получили две одинаковых обмотки имеющих по 5 витков из 5 жил. Давайте разберемся, как соединить данные обмотки. Тут ничего сложного, начало одной обмотки соединяем с концом другой. Главное не перепутать, и не соединить начало одной обмотки с её же концом.)))))

В статье “Расчет и намотка импульсного трансформатора” описан именно такой метод намотки вторичной обмотки понижающего преобразователя, предлагаю посмотреть.

Соединяются выводы первички на самой плате. Если все правильно соединили, то средняя точка должна прозвониться с верхним и нижним плечом , показав нулевое сопротивление на мультиметре.

Ну, вроде бы объяснил. Друзья простите если много воды!

Мотаем вторичные обмотки.

По расчетам я получил 16+16 витков, проводом диаметр, которого равен 0.72мм, сложенным в 2 жилы. То есть 32 витка с отводом от середины. Запомните, если есть отвод от середины, то значит каждую половину нужно распределять по всему кольцу, а не на половине кольца.

Берем двойной провод и мотаем 16 витков в ту же сторону, что и первичную обмотку. У меня влезло 17 витков, я не стал перематывать и оставил 17 виточков. Далее выводы зачистил, скрутил и посадил в термоусадку.

Берем двойной провод и мотаем еще 16 витков (у меня 17 витков) между витками предыдущей обмотки, в том же направлении. Посадил в термоусадку другого цвета, чтобы не ошибиться при соединении.

Вторичная обмотка соединяется на плате, аналогично первичной обмотке (начало одной соединяется с концом другой).

Далее кладем изоляцию.

С трансформатором вроде бы закончили. Ура, Ура, Ура!

Дроссель мотается на желтом колечке, двумя жилами проводом, диаметр которого составляет 0,85мм, имеет 11 витков. Колечко выдернуто из БП ПК.

Если найдете диоды Шоттки КД213, ставьте их. Можно попробовать спаять по два штуки FR607. Либо переделать схему выпрямления и установить сборки из диодов Шоттки, которые можно поставить на радиатор.

Получился вот такой автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ.

В итоге после испытаний, пришлось по два виточка с каждой вторичной обмотки убрать.

В итоге после испытаний, пришлось по два виточка с каждой вторичной обмотки убрать. Данное действие вызвано большим выходным напряжением. В результате получил 15+15 витков во вторичной обмотке.

В архиве под статьей две печатные платы, одна под КД213, вторая под FR607. Изначально плата под КД213 была взята из интернета, переработана и адаптирована мной под FR607. При желании вы можете сами развести печатную плату под ваши типоразмеры элементов, трансформатора и внутренние размеры корпуса.

Калькулятор расчета частоты TL494 СКАЧАТЬ

Ссылка на основную публикацию