Настройка усилителя мощности ланзар - принципиальная схема усилителя мощности, описание принципиальной схемы, рекомендации по сборке и регулировке. Усилитель "Green Lanzar" на N-канальных MOSFET-ах. Симметричный усилитель с квазикомплементарным выходом Ин
Откровенно говоря ну ни как не ожидали, что
данная схема вызовет столько затруднений при ее повторении,
а ветка на форуме "Паяльника" перешагнет 100 страничный
порог. Вот и решили поставить точку на этой теме. Разумеется,
что при подготовке материалов будет использоваться материал
из этой ветки, поскольку предусмотреть некоторые вещи просто
не реально - уж слишком они парадоксальные бывают.
Усилитель мощности Ланзар имеет две базовых схемы
- первая полностью на биполярных транранзисторах (рис.1),
вторая с использованием полевых в предпоследнем каскаде (рис.
2). На рисунке 3 приведена схема этого же усилителя, но выполненная
в симмуляторе МС-8. Позиционные номера элементов практически
совпадают, поэтому можно смотреть любую из схем.
Рисунок 1 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР полностью на биполярных
транзисторах.
УВЕЛИЧИТЬ
Рисунок 2 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР с использованием
полевых транзисторов в предпоследнем каскаде.
УВЕЛИЧИТЬ
Рисунок 3 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР из симмулятора МС-8.
УВЕЛИЧИТЬ
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ УСТАНОВЛЕННЫХ В УСИЛИТЕЛЕ ЛАНЗАР |
|
ДЛЯ БИПОЛЯРНОГО ВАРИАНТА |
ДЛЯ ВАРИАНТА С ПОЛЕВИКАМИ |
C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1 x 470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C9 = 2 x 47µ0 C12,C13,C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C10 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27k VD1,VD2 = 2 x 15V VT2,VT4 = 2 x 2N5401 |
C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1 x 470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C10 = 2 x 47µ0 C12,C13,C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C9 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27k VD1,VD2 = 2 x 15V VT8 = 1 x IRF640 |
Чертеж печатной платы в формате LAY имеет два вида - один разработан нами и используется для сборки и продажи плат усилителя мощности, а так же альтернативный вариант, разработанный одним из участников форума ПАЯЛЬНИК. Платы отличаются и довольно сильно. На рисунке 4 приведе эскиз нашей платы усилителя мощности, на рисунке 5 - альтернативный вариант.
Рисунок 5 Эскиз печатной платы усилителя мощности ЛАНЗАР.
СКАЧАТЬ
Рисунок 6 Эскиз альтернативной печатной платы усилителя мощности
ЛАНЗАР. СКАЧАТЬ
ВНИМАНИЕ! НА ПЛАТЕ ИМЕЕТСЯ ОШИБКА - ПЕРЕПРОВЕРЬТЕ!
Параметры усилителя мощности сведены в таблицу:
ПАРАМЕТР |
усилитель мощности принципиальная схема усилителя мощности Ланзар описание работы рекомендации по сборке и регулировки | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
НА НАГРУЗКУ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 Ома |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальное напряжение питания, ± В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±30 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±35 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±40 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±45 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±55 В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±65 В |
240 |
Для примера возьмем напряжение питания равным ±60 В. Если монтаж выполнен правильно и нет не исправных деталей то получим карту напряжений, показанную на рисунке 7. Токи, протекающие через элементы усилителя мощности показаны на рисунке 8. Рассеиваемая мощность каждого элемента показана на рисунке 9 (на транзисторах VT5, VT6 рассеивается порядка 990 мВт, следовательно корпусу TO-126 требуется теплоотвод ).
Несколько слов о о деталях и
монтаже:
Поднимался вопрос о целесообразности использования
в эмиттерных цепях оконечных транзисторов керамических резисторов.
Можно использовать и МЛТ-2, по два штуки, включенных параллельно
с номиналом 0,47...0,68 Ома. Однако вносимые керамическими
резисторами искажения слишком малы, а вот тот факт, что они
обрывные - при перегрузке они обрываются, т.е. их сопротивление
становиться бесконечным, что довольно часто приводит к спасению
оконечных транзисторов в критических ситуациях.
Перед монтажом силовых транзисторов, а так же в случае подозрений на их пробой, силовые транзисторы проверяются тестером. Предел на тестере устанавливается на проверку диодов (рис 13).
Стоит ли подбирать транзисторы по коф. усиления? Споров на эту тему довольно много и идея подбора элементов тянеться еще с глубоких семидесятых годов, когда качество элементной базы оставляло желать лучшего. На сегодня завод изготовитель гарантирует разброс параметров между транзисторами одной партии не более 2%, что уже само по себе говорит о хорошем качестве элементов. Кроме этого, учитывая то, что оконечные транзисторы 2SA1943 - 2SC5200 прочно обосновались в звукотехнике завод изготовитель начал выпус парных транзисторов, т.е. транзисторы и прямой, и обратной проводимости уже имеют одинаковые параметры, т.е. разницу не боле 2% (рис 14). К сожалению такие пары не всегда встречаютсяв продаже, тем не менее несколько раз нам доводилось покупать "близнецов". Однако даже имея разборос по коф. усиления между транзисторами прямой и обратной проводимости необходимо лишь следить за тем, чтобы транзисторы одной структуры были одной партии, поскольку включены они параллельно и разброс по h21 может вызывать перегрузку одного из транзисторов (у которого этот параметр выше) и как следствие - перегрев и выход из строя. Ну а разброс между транзисторами для положительной и отрицательной полуволн вполне компенсируется отрицательной обратной связью.
Тоже самое относиться и к транзисторам дифкаскада
- если они одной партии, т.е. куплены одновременно в одном
месте, то шанс на то, что разница в параметрах будет более
5 % ОЧЕНЬ малы. Лично нам больше нравяться транзисторы 2N5551
- 2N5401 фирмы ФАИРЧАЛЬД, однако и ST звучат вполне достойно.
Проходные конденсаторы С1-С3, С9-С11 имеют не
совсем типовое включение, по сравнению с заводскими аналогами
усилителей. Связанно это с тем, что при таком включении получается
не полярный конденсатор довольно большой емкости, а использование
плленочного конденсатора на 1 мкФ компенсирует не совсем корректную
работу электролитов на высоких частотах. Другими словами эта
реализация позволила получить более приятный звук усилителя,
по сравнению с одним элетролитом или одним пленочным конденсатором.
Заменив резисторы на диоды VD3 и VD4 мы получаем
напряжения, представленные на рисунке 17. Как видно из рисунка
амплитуда пульсаций на коллекторах оконечных транзисторах
почти не изменилась, а вот напряжение питания усилителя напряжения
приобрело совсем другой вид. Прежде всего амплитуда уменьшилась
с 1,5 В до 1 В, а так же в тот момент когда проходит пик сигнала
напряжение питания УН проседает лишь до половины амплитуды,
т.е. примерно на 0,5 В, в то время как при использовании резистора
напряжение на пике сигнала проседает 1,2 В. Другими словами
- простой заменой резисторов на диоды удалось уменьшить пульсации
питания в усилителе напряжения в 2 с лишним раза.
Не смотря на то, что на симмуляторе оптимальное
постоянное напряжение получилось лишь при R1 равным 8,2 кОм
в реальных усилителях этот номинал составляет 15 кОм...27
кОм, в зависимости какого производителя используются транзисторы
дифкаскада VT1-VT4.
Другими словами снижение THD заменой полевых
транзисторов приводит к "недополучению" примерно
30 Вт, а уменьшение уровня THD примерно в 2 раза, так что
именно ставить уже решать каждому персонально. Ну а теперь несколько слов о самых популярных
ошибках при сборке усилителя самостоятельно.
Следующей популярной ошибкой является монтаж транзисторов "вверх ногами" , т.е. когда путают коллектор и эмиттер местами. В этом случае так же наблюдается постоянное напряжение, отсутствие каких либо признаков жизни. Правда обратное включение транзисторов дифкаскада может привести к выходу их из строя, ну а дальше как повезет. Карта напряжений при "перевернутом" включении показан на рисунке 21.
Довольно часто транзисторы 2N5551 и 2N5401 путают местами , причем могут попутать так же и эмиттер с коллектором. На рисунке 22 показана карта напряжений усилителя при "правильном" монтаже попутанных местами транзисторов, а на рисунке 23 - транзисторы не только поменяны местами, но и перевернуты.
Если попутаны местами транзисторы, а эмиттер-коллектор
запаяны правильно, то на выходе усилителя наблюдается небольшое
постоянное напряжение, регулируется ток покоя окнечных транзисторов,
но звук либо отсутствует полностью, либо на уровне "кажется
он играет". Перед монтажом на плату запаянных таким образом
тразисторов их следует проверить на работоспособность. Если
транзисторы поменяны местами, да еще и поменяны местами эмиттер-коллектор,
то тут ситуация уже довольно критическая, поскольку в этом
варианте для транзисторов дифкаскада полярность приложенного
напряжения является правильной, а вот рабочие режимы нарушены.
В этом варианте наблюдается сильный нагрев оконечных транзисторов
(протекающий через них ток равен 2-4 А), небольшое постоянное
напряжение на выходе и едва слышный звук.
Иногда путают местами транзисторы последнего каскада усилителя напряжения. В этом случае наблюдается небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя, звук если и есть, то очень слабый и с огромными искажениями, ток покоя регулируется только в сторону увеличения. Карта напряжений усилителя с такой ошибкой показана на рисунке 25.
Предпоследний каскад и оконечные транзисторы
в усилителе местами путают слишком редко, поэтому этот вариант
расматриваться не будет.
На рисунке 27 - карта напряжений в ситуации, когда оконечники вышли из строя и имеют максимально низкое сопротивление, т.е. закорочены. Этот вариант неисправности загоняет усилитель в ОЧЕНЬ жесткие условия и дальнейшие горение усилителя ограничивает только источник питания, поскольку потребляемый в этот момент ток может превысить 40 А. Оставшиеся в живых детали мгновенно набирают температуру, в том плече, где транзисторы еще исправны напряжение немного больше, чем в том, где собственно произошло замыкание на шину питания. Однако именно эта ситуация относиться к наиболее легкой диагностике - достаотчно до включения усилителя проверит мультиметром сопротивление переходов между собой, даже не выпаивая их из усилителя. Предел измерения, установленного на мультиметре - ПРОВЕРКА ДИОДОВ или ЗВУКОВАЯ ПРОЗВОНКА. Как правило выгоревшие транзисторы показывают сопротивление между переходами в диапазоне от 3 до 10 Ом.
Усилитель поведет себя точно так же в случае
пробоя предпоследнего каскада - при отгороани выводов будет
воспроизводиться только одна полуволна синусоиды, при коротком
замыкании переходов - огромное потребление и нагрев.
Если же транзистор в последнем каскаде усилителя напряжения VT5 вышел из строя и его переходы замкнулись, то при подключенной нагрузке на выходе будет довольно большое постоянное напряжение и ппротекающий через нагрузку постоянный ток, порядка 2-4 А. Если же нагрузка отключена, то напряжение на выходе усилителя будет почти равно положительной шине питания (рис. 29).
На последок осталось только предложить несколько осцилограмм в наиболее координальных точках усилителя:
Осталось лишь пояснить на счет
блока питания. Прежде всего мощность сетевого трансформатора
для усилителя мощности в 300 Вт должна быть не менее 220-250
Вт и этого будет достаточно для воспроизведения даже очень
жестких композиций.Более подробно о мощности блока питания
усилителей мощности можно . Другими словами, если у вас есть трансформатор
от лампового цветного телевизора, то это ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
для одного канала усилителя позволяющего без проблем воспроизводить
музыкальные композиции мощностью до 300-320 Вт. На последок осталось добавить, что далеко не всем требуется мощность 200-300 Вт, поэтому печатная плата была переработана под одну пару оконечных танзисторов. Данный файл выполнен одним из посетителей форума сайта "ПАЯЛЬНИК" в программе СПРИНТ-ЛАЙОУТ-5 (СКАЧАТЬ ПЛАТУ). Подробности о данной программе находяться . |
В этой статье я покажу свой усилитель Ланзар. Усилитель собирался пол года назад под заказ, но под конец заказчик передумал и я забросил работы по нему.
Вспомнил про него лишь сейчас, когда начался конкурс. Усилитель практически доделан, не хватает лишь пары полевиков в преобразователе и нужно добиться адекватной работы защиты, а так всё готово. К сожалению тесты усилителя в видео проводить я не буду, две основные причины это отсутствие мощного источника питания 12 вольт и вторая – тестовый динамик на 100 ватт при прошлых тестах приказал долго жить, диффузор просто выпрыгнул вместе с катушкой, теперь я без динамика:) за то замерил мощность, на 5 – почти 6 омах она была 300-310 ватт.
В этом усилителе меня удивляет один момент, при снимаемой мощночти 300 вт, выходные транзисторы не выгорают, хотя покупались на ибее за 100 рублей/пара.
Ниже приведена схема усилителя
Схема была взята в интернете, так же как и печатная плата.
Теперь посмотрим на схему преобразователя
Схему рисовал сам, тут мы видим преобразователь напряжения на IR2153, частота преобразователя 70 кГц, в качестве силовых транзисторов примененыIRF3205, по 2 штуки на плечо.
И – питания преобразователя можно кидать (через предохранитель конечно же) напрямую на аккумулятор, ведь включение преобразователя произойдёт только при подаче 12 вольт с магнитолы на контакт REM, а именно на ногу питания микросхемы. Вот такая хитрая схема запуска. Кстати кулер запитывается не напрямую от аккумулятора, а от отдельного выхода преобразователя специально, чтобы он включался только при включении самого усилителя, а не крутился бесконечно, что не слабо сократило бы ему жизненный ресурс.
Трансформатор намотан на двух сложенных кольцах проницаемостью 2000
Первичная обмотка содержит 5 витков на каждое плечо проводом 0.8мм в 10 жил. Основная вторичная обмотка имеет 26+26 витков тем же проводом в 4 жилы. Обмотка питания ФНЧ содержит 8+8 витков тем же проводом. Обмотка для питания кулера – 8 витков.
На выходе имеем двухполярное напряжение +- 60 вольт для питания самого усилителя и блока защиты, двухполярное стабилизированное +-15 вольт для питания ФНЧ и однополряное стабилизированное 12 вольт для питания кулера. Все напряжения выпрямляются диодными мостами. Основной выход – это 4 диода FCF10A40 10 Ампер 400 Вольт, они усаживаются на радиатор. Остальные мосты построены из ультрабыстрых 1 амперных диодов UF4007.
Схемы ФНЧ и защиты нет, но есть печатные платы со всеми номиналами компонентов.
Вот что в итоге у меня получилось
Иметь мощный, высококачественный сабвуфер желание каждого автолюбителя, который ценит качественный и громкий звук и глубокие низкие частоты (басс). Проект был реализован летом 2012 года и отнял целых 3 месяца, такая задержка связана дефицитом многих компонентов, которые использовались в проекте. Устройство из себя представляет комплекс усилителей с суммарной мощностью порядка 750-800 ватт. В нескольких статьях я попытаюсь подробно пояснить конструкцию сабвуферного усилителя по схеме Ланзара.
Преобразователь напряжения, фильтр-сумматор, блок стабилизаторов и защита динамической головки - комплектующие блоки для работы такого усилителя. Преобразователь напряжения развивает мощность 500 ватт, и все эти 500 ватт направлены для запитки основного усилителя. Мощность ланзара может доходить до 360-390 ватт, хотя максимальная мощность получается с повышенным питанием и достаточно опасна для отдельных частей усилителя.
Такой усилитель питает мощный самодельный сабвуфер на основе динамической головки SONY XPLOD с номинальной мощностью 300-350 ватт, максимальная (кратковременная мощность) до 1000 ватт. В отдельной статье мы рассмотрим процесс изготовления ящика для сабвуфера и все тонкости связанные с ним. Корпус для использован от DVD-проигрывателя, он отлично подошел по размерам. Для охлаждения основного усилителя использован громадный теплоотвод от советского усилителя радиотехника. Имеется также высокоскоростной кулер от ноутбука для того, чтобы вывести теплый воздух из корпуса.
Начнем рассматривать конструкцию с преобразователя напряжения, поскольку именно его нужно будет сделать в первую очередь. От точной работы преобразователя зависит вся работа конструкции. Он обеспечивает на выходе двухполярное напряжение 60 вольт на плечо - именно столько нужно для обеспечивания указанной выходной мощности усилителя.
Преобразователь напряжения, не смотря на простую конструкцию развивает мощность в 500 ватт, в форс-мажорных ситуациях до 650 ватт. TL494 - двухканальный ШИМ контроллер, генератор прямоугольных импульсов настроенный на частоту 45-50кГц является двигателем этого преобразователя, именно с него и начинается все.
Для усиления выходного сигнала собран драйвер на маломощных биполярных транзисторах серии ВС556(557).
Предварительно усиленный сигнал через ограничительные резисторы подается на затворы мощных силовых ключей. В этой схеме использованы мощные N-канальные полевые транзисторы серии IRF3205, в схеме их 4.
Трансформатор преобразователя вначале был намотан на двух сердечниках (Ш-образных) от блока питания АТХ, но потом конструкция изменилась, и был намотан новый трансформатор. Кольцо от электронного трансформатора для питания галогенных ламп (мощность 150-230 ватт). Трансформатор содержит две обмотки. Первичная обмотка мотается сразу 10-ю жилами провода 0,5-0,7мм и содержит 2Х5 витков. Намотку делают так. Для начала берем пробный провод и мотаем 5 витков, витки растягиваем по всему кольцу. Отматываем провод и измеряем ее длину. Измерения делаем с запасом 5 см. Дальше берем 10 жил такого же провода - кончики проводов скручиваем. Делаем две такие заготовки - 2 шины по 10 жил. Дальше стараемся как можно равномерно мотать по всему кольцу, получится 5 витков. Затем нужно отделить шины, в итоге получим две равноценные половинки обмотки.
Начало одной обмотки присоединяем с концом второй обмотки или наоборот - конец первой с началом второй. Таким образом, мы сфазировали обмотки и схему можно проверить. Для этого подключаем трансформатор в схему, а на кольце мотаем пробную обмотку (вторичную). Обмотка может содержать любое количество витков, лучше мотать 2-6 витков провода 0,5-1мм.
Первый запуск преобразователя лучше всего сделать через лампу (галогенка) на 20-60 ватт.
После намотки пробной вторичной обмотки запускаем преобразователь. К пробной обмотке подключаем лампу накаливания с мощностью в пару ватт. Лампа должна светиться, при этом транзисторы (если пока без теплоотводов) должны незначительно греться в ходе работы.
Если все нормально, то можно намотать настоящую обмотку, если схема работает не должным образом или вообще не работает, то нужно отключить затворы транзисторов и осциллографом проверить наличие прямоугольных импульсов на выводах 9 и 10. Если генерация есть, то проблема скорее всего в транзисторах, если они тоже в норме, то неправильно сфазирован трансформатор, нужно поменять начало-конец обмоток (о фазировке говорилось во 2-ой части).
Вторичная обмотка мотается по тому же принципу, что и первичная, фазируется тоже так. Обмотка содержит 2Х18 витков и мотается сразу 8-ю жилами провода 0,5мм. Обмотку нужно растянуть по всему кольцу. Отвод средней точки будет корпусом, поскольку с нас требуется получить двухполярное напряжение. Выходное напряжение получается с повышенной частотой, поэтому мультиметр не способен измерять его.
Диодный выпрямитель в моем случае был собран из мощных отечественных диодов серии КД213А. Обратное напряжение диода 200Вольт, при токе до 10А, Эти диоды могут работать на частотах до 100кГц - отличный вариант для нашего случая. Можно также использовать и другие мощные импульсные диоды с обратным напряжением не менее 180 Вольт.
Очередной летний проект. На сей раз захотелось создать супермощный усилительный комплекс для автомобиля. В моем распоряжении было несколько сотен долларов, поэтому можно было покупать новые компоненты, а не рыться в хламе из-за каждого резистора, как это сделал в прошлый раз.
Итак, новый усилитель должен был работать от 12 Вольт, решил собрать комплекс из усилителей разряда Hi-Fi. Первым был закончен сабвуферный усилитель лазнар, о нем мы сегодня и поговорим.
Схема ланзара полностью линейная — от входа до выхода. Максимальная мощность схемы по заявке составляет 390 ватт и схема вполне может развивать указанную мощность. Как и любой мощный усилитель, ланзар тоже питается от двухполярного источника. Верхних пик питающего напряжения составляет ±70 В, нижний ±30 В, хотя может быть и меньше, но если собираетесь питать усилитель от ±30 В, советую не делать этого, поскольку сам ланзар мощный и высококачественный усилитель и при таком питании могут нарушаться работа отдельных узлов схемы.
Ограничительные резисторы дифференциальных каскадов подбираются исходя от номинала питающего напряжения, подбор номинала приведен ниже (мощность резисторов 1 ватт, спасибо det за табличку).
Питание ±70 В | 3,3 кОм…3,9 кОм |
Питание ±60 В | 2,7 кОм…3,3 кОм |
Питание ±50 В | 2,2 кОм…2,7 кОм |
Питание ±40 В | 1,5 кОм…2,2 кОм |
Питание ±30 В | 1,0 кОм…1,5 кОм |
Усилитель ланзар печатная плата.lay
Стабилитроны предназначены для стабилизации питающего напряжения диффкаскадов. Следует использовать стабилитроны на 15 Вольт с мощностью 1-1.3 ватт.
Транзисторы желательно использовать те, которые использованы в схеме, хотя мне пришлось использовать аналоги.
Катушка — мотается проводом 0,8 мм на сверле с диаметром 10мм. Витки катушки склеиваются суперклеем для надежности.
Эмиттерные резисторы выходных транзисторов подбираются с мощностью 5 ватт, в ходе работы они могут перегреваться. Номинал этих резисторов можно подобрать в районе 0.22-0.30 Ом.
Резисторы 3.9 Ом подбираются с мощностью 2 ватт.
Усилитель работает в классе АВ, поэтому для охлаждения транзисторов выходного каскада нужен серьезный теплоотвод, в моем случае использовался радиатор от отечественного усилителя радиотехника У-101.
Подстроечный резистор 1кОм лучше брать многооборотный, им настраивают ток покоя выходного каскада, многооборотный резистор позволяет делать очень точную настройку.
Все транзисторы выходного каскада укрепляют к теплоотводу через изолирующие пластины и шайбы. Перед запуском тщательно проверяйте наличия замыканий выводов транзисторов на теплоотвод.
Входной конденсатор с емкостью 1 мкФ можно подобрать под свой вкус, но поскольку ланзар больше используют для питания канала сабвуфера, то емкость конденсатора желательно брать побольше.
Все пленочные конденсаторы на 63 и более Вольт, с ними не должны возникнуть проблемы, поскольку почти все пленочные конденсаторы делают на указанное напряжение. Конденсаторы могут быть заменены на керамические, но это может повлиять на качество звучания усилителя.
Таблица мощностей и основные параметры усилителя представлены ниже.
ПАРАМЕТР | НА НАГРУЗКУ | ||
8 Ом | 4 Ома | 2 Ома (мост на 4 Ома) |
|
Максимальное напряжение питания, ± В | 65 | 60 | 40 |
Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания: | |||
±30 В | 40 | 85 | 170 |
±35 В | 60 | 120 | 240 |
±40 В | 80 | 160 | 320 |
±45 В | 105 | 210 | НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! |
±50 В | 135 | 270 | НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! |
±55 В | 160 | 320 | НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! |
±60 В | 200 | 390 | НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! |
±65 В | 240 | НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! | НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! |
Коф усиления, дБ | 24 | ||
Не линейные искажения при 2/3 от максимальной мощности, % | 0,04 | ||
Скорость нарастания выходного сигнала, не менее В/мкС | 50 | ||
Входное сопротивление, кОм | 22 | ||
Отношение сигнал/шум, не менее, дБ | 90 |
Не советуется поднимать номинал питающего напряжения больше ±60 В, но поскольку я любитель форс-мажорных ситуаций, то подал на схему ±75 Вольт, снял при этом порядка 400 ватт, хотя на плате все стало греться, думаю не стоит повторять мой опыт, возможно мне просто повезло (резисторы диффкаскадов при этом заменил на 4кОм).
Ниже представлен список компонентов для сборки усилителя ланзар своими руками.
- C3,C2 = 2 x 22µ0
- C4 = 1 x 470p
- C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V
- C5,C8 = 2 x 0µ33C11,C9 = 2 x 47µ0
- C12,C13,C18 = 3 x 47p
- C15,C17,C1,C10 = 4 x 1µ0
- C21 = 1 x 0µ15
- C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V
- C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V
- L1 = 1 x
- R1 = 1 x 27k
- R2,R16 = 2 x 100
- R8,R11,R9,R12 = 4 x 33
- R7,R10 = 2 x 820
- R5,R6 = 2 x 6k8
- R3,R4 = 2 x 2k2
- R14,R17 = 2 x 10
- R15 = 1 x 3k3
- R26,R23 = 2 x 0R33
- R25 = 1 x 10k
- R28,R29 = 2 x 3R9
- R27,R24 = 2 x 0.33
- R18 = 1 x 47
- R19,R20,R22
- R21 = 4 x 2R2
- R13 = 1 x 470
- VD1,VD2 = 2 x 15V
- VD3,VD4 = 2 x 1N4007
- VT2,VT4 = 2 x 2N5401
- VT3,VT1 = 2 x 2N5551
- VT5 = 1 x KSE350
- VT6 = 1 x KSE340
- VT7 = 1 x BD135
- VT8 = 1 x 2SC5171
- VT9 = 1 x 2SA1930
- VT10,VT12 = 2 x 2SC5200
- VT11,VT13 = 2 x 2SA1943
- X1 = 1 x 3k3
Первое включение и настройка
Первый запуск усилителя нужно делать с ЗАКОРОЧЕННЫМ НА ЗЕМЛЮ ВХОДОМ, так меньше вероятности что-нибудь спалить, если усилитель собран неправильно или есть проблема с работой компонентов. Перед запуском ТЩАТЕЛЬНО ПРОВЕРЯЙТЕ МОНТАЖ. Соблюдайте полярность питания, цоколевку транзисторов и правильное подключение стабилитронов, при неверном включении, последние работают как полупроводниковый диод.
Блок питания — для начала можно использовать маломощный блок питания ватт на 1000. Питание желательно подавать в районе двухполярного 40 Вольт. При использовании сетевых трансформаторов советуется использовать блок конденсаторов с емкостью 15.000мкФ на плечо, а лучше до 30.000мкФ. При использовании импульсных блоков питания 5000мкФ будет достаточно.
В моем случае усилитель должен питаться от импульсного преобразователя напряжения, поэтому использовал блок из 5 конденсаторов с емкостью 1000мкФ (каждый), т.е. имеется рабочая емкость 5000мкФ в плече.
При использовании сетевого трансформатора, вторичную обмотку подключают к сети через последовательно соединенную лампу накаливания, это тоже дополнительная мера предосторожности.
Запускаем усилитель, если обошлось без взрывов и дымовых эффектов, то оставляем усилитель включенным 10-15 секунд, затем выключаем и на ощупь проверяем тепловыделение на транзисторах выходного каскада, если тепла не чувствуется, значит все ОК. Далее отсоединяем выходной провод от земли и включаем усилитель (заранее подключаем к выходу усилителя акустику). Пальцем дотрагиваемся входа усилителя, акустика должна реветь, если все так, значит усилитель заработал.
Далее можно прикрепить теплоотвод к выходникам и включить усилитель под музыку. Вообще, для усилителей такого типа нужен предусилитель, при подаче маломощных сигналов на вход (к примеру — от ПК, плеера или мобильного телефона) усилитель будет звучать не особо громко, поскольку номинала входного сигнала явно маловато для максимальной мощности. Во время опытов подавал сигнал от музыкального центра, и вам тоже советую.
Включаем усилитель на 10-20 минут на средней громкости и настраиваем ток покоя усилителя. ТП желательно настроить в районе 100-130мА. Выставление тока покоя а также замер мощности усилителя показаны на схемах.
КАК ОТРЕГУЛИРОВАТЬ УСИЛИТЕЛЬ ЛАНЗАР
Усилитель мощности Ланзар имеет две базовых схемы - первая
полностью на биполярных транранзисторах, вторая с использованием полевых в предпоследнем каскаде.
Принципиальная схема усилителя ЛАНЗАР здесь приводится не будет - она лежит в архиве SPLAN 6, там же можно взять перечень деталей, необходимый для самостоятельной сборки данного усилителя мощности. Кстати, в архиве две схемы - одна традиионная, а вторая - с одной парой транзисторов оконечного каскада.
Рисунок 1. Извлечение списка элементов из чертежа SPLAN
На рисунке 2 приведена схема усилителя Ланзар, но выполненная в симмуляторе МС-8. Позиционные номера элементов не совпадают, поэтому на этой странице будет идти речь о схеме выполненной в МИКРОКАП, чтобы избежать путаницы.
Рисунок 2 Схема усилителя мощности ЛАНЗАР из симмулятора МС-8
Для примера возьмем напряжение питания равным ±60 В. Если монтаж выполнен правильно и нет не исправных деталей то получим карту напряжений, показанную на рисунке 3.
Рисунок 3.
Токи, протекающие через элементы усилителя мощности показаны на рисунке 4.
Рисунок 4.
Рассеиваемая мощность каждого элемента показана на рисунке 5 (на транзисторах Q5, Q6 рассеивается порядка 990 мВт, следовательно и корпусу TO-126, и корпусу TO-220 потребуется теплоотвод ).
Рисунок 5
Для остальный популярных напряжений питания рисунки с картами напряжений приведены ниже в правой колонке. Карты начинаются с напряжения питания ±30В, поскольку при более низком напряжении использовать усилитель ЛАНЗАР слишком дорого - ну не расчитан он на мощностя менее 100 Вт. На рисунка зеленым выделены элементы подгоняющие режимы работы усилителя под данное напряжение питания. Цифра возле резистора Х3 обозначает процентное положение движка подстроечного резистора
Несколько слов о о деталях и монтаже:
Поднимался вопрос о целесообразности использования в эмиттерных цепях оконечных транзисторов
керамических резисторов. Можно использовать и МЛТ-2, по два штуки, включенных параллельно с номиналом
0,47...0,68 Ома. Однако вносимые керамическими резисторами искажения слишком малы, а вот тот факт, что
они обрывные - при перегрузке они обрываются, т.е. их сопротивление становиться бесконечным, что довольно
часто приводит к спасению оконечных транзисторов в критических ситуациях.
Перед монтажом силовых транзисторов, а так же в случае подозрений на их пробой, силовые транзисторы проверяются тестером. Предел на тестере устанавливается на проверку диодов (рис 13).
Стоит ли подбирать транзисторы по коф. усиления? Споров на эту тему довольно много и идея подбора элементов тянеться еще с глубоких семидесятых годов, когда качество элементной базы оставляло желать лучшего. На сегодня завод изготовитель гарантирует разброс параметров между транзисторами одной партии не более 2%, что уже само по себе говорит о хорошем качестве элементов. Кроме этого, учитывая то, что оконечные транзисторы 2SA1943 - 2SC5200 прочно обосновались в звукотехнике завод изготовитель начал выпус парных транзисторов, т.е. транзисторы и прямой, и обратной проводимости уже имеют одинаковые параметры, т.е. разницу не боле 2% (рис 14). К сожалению такие пары не всегда встречаютсяв продаже, тем не менее несколько раз нам доводилось покупать "близнецов". Однако даже имея разборос по коф. усиления между транзисторами прямой и обратной проводимости необходимо лишь следить за тем, чтобы транзисторы одной структуры были одной партии, поскольку включены они параллельно и разброс по h21 может вызывать перегрузку одного из транзисторов (у которого этот параметр выше) и как следствие - перегрев и выход из строя. Ну а разброс между транзисторами для положительной и отрицательной полуволн вполне компенсируется отрицательной обратной связью.
Тоже самое относиться и к транзисторам дифкаскада - если они одной партии, т.е. куплены
одновременно в одном месте, то шанс на то, что разница в параметрах будет более 5 % ОЧЕНЬ малы. Лично
нам больше нравяться транзисторы 2N5551 - 2N5401 фирмы ФАИРЧАЛЬД, однако и ST звучат вполне достойно.
Однако это усилитель собирают и на отечественной элементной базе. Это вполне реально, однако
давайте поправку на то, что у купленных КТ817 и найденных на полках у себя в мастерской, купленных еще
в 90-х года параметры будут отличаться довольно сильно. Поэтому тут лучше все таки воспользаваться имеющимся
почти во всех цифровых тестреах измерителем h21. Правда эта примочка в тестере показываетправду лишь для
транзисторов малой мощности. Подбирать при ее помощи транзисторы оконечного каскада будет не совсм правильно,
поскольку h21 зависит еще и от протекаемого тока. Именно поэому для отбраковки силовых транзисторов уже
делают отдельные проверочные стенды. с регулируемых токо коллектора проверяемого транзистора (рис 15).
Градуировка постоянного прибора для отбраковки транзисторов производиться таким образом, чтобы микроамперметр
при токе коллектора 1 А отклонялся на половину шкалы, а при токе 2 А - полностью. Собирая усилитель только
себе стенд можно и не делать, достаточно двух мультиметров с пределом измерения тока не менее 5 А.
Проходные конденсаторы С1-С3, С9-С11 имеют не совсем типовое включение, по сравнению с заводскими
аналогами усилителей. Связанно это с тем, что при таком включении получается не полярный конденсатор довольно
большой емкости, а использование плленочного конденсатора на 1 мкФ компенсирует не совсем корректную работу
электролитов на высоких частотах. Другими словами эта реализация позволила получить более приятный звук
усилителя, по сравнению с одним элетролитом или одним пленочным конденсатором.
Заменив резисторы на диоды VD3 и VD4 мы получаем напряжения, представленные на рисунке 17.
Как видно из рисунка амплитуда пульсаций на коллекторах оконечных транзисторах почти не изменилась, а
вот напряжение питания усилителя напряжения приобрело совсем другой вид. Прежде всего амплитуда уменьшилась
с 1,5 В до 1 В, а так же в тот момент когда проходит пик сигнала напряжение питания УН проседает лишь
до половины амплитуды, т.е. примерно на 0,5 В, в то время как при использовании резистора напряжение на
пике сигнала проседает 1,2 В. Другими словами - простой заменой резисторов на диоды удалось уменьшить
пульсации питания в усилителе напряжения в 2 с лишним раза.
Не смотря на то, что на симмуляторе оптимальное постоянное напряжение получилось лишь при
R1 равным 8,2 кОм в реальных усилителях этот номинал составляет 15 кОм...27 кОм, в зависимости какого
производителя используются транзисторы дифкаскада VT1-VT4.
Другими словами снижение THD заменой полевых транзисторов приводит к "недополучению"
примерно 30 Вт, а уменьшение уровня THD примерно в 2 раза, так что именно ставить уже решать каждому персонально. Ну а теперь несколько слов о самых популярных ошибках при сборке усилителя ЛАНЗАР самостоятельно.
Следующей популярной ошибкой является монтаж транзисторов "вверх ногами" , т.е. когда путают коллектор и эмиттер местами. В этом случае так же наблюдается постоянное напряжение, отсутствие каких либо признаков жизни. Правда обратное включение транзисторов дифкаскада может привести к выходу их из строя, ну а дальше как повезет. Карта напряжений при "перевернутом" включении показан на рисунке 21.
Довольно часто транзисторы 2N5551 и 2N5401 путают местами , причем могут попутать так же и эмиттер с коллектором. На рисунке 22 показана карта напряжений усилителя при "правильном" монтаже попутанных местами транзисторов, а на рисунке 23 - транзисторы не только поменяны местами, но и перевернуты.
Если попутаны местами транзисторы, а эмиттер-коллектор запаяны правильно, то на выходе усилителя
наблюдается небольшое постоянное напряжение, регулируется ток покоя окнечных транзисторов, но звук либо
отсутствует полностью, либо на уровне "кажется он играет". Перед монтажом на плату запаянных
таким образом тразисторов их следует проверить на работоспособность. Если транзисторы поменяны местами,
да еще и поменяны местами эмиттер-коллектор, то тут ситуация уже довольно критическая, поскольку в этом
варианте для транзисторов дифкаскада полярность приложенного напряжения является правильной, а вот рабочие
режимы нарушены. В этом варианте наблюдается сильный нагрев оконечных транзисторов (протекающий через
них ток равен 2-4 А), небольшое постоянное напряжение на выходе и едва слышный звук.
Иногда путают местами транзисторы последнего каскада усилителя напряжения. В этом случае наблюдается небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя, звук если и есть, то очень слабый и с огромными искажениями, ток покоя регулируется только в сторону увеличения. Карта напряжений усилителя с такой ошибкой показана на рисунке 25.
Предпоследний каскад и оконечные транзисторы в усилителе местами путают слишком редко, поэтому
этот вариант расматриваться не будет.
На рисунке 27 - карта напряжений в ситуации, когда оконечники вышли из строя и имеют максимально низкое сопротивление, т.е. закорочены. Этот вариант неисправности загоняет усилитель в ОЧЕНЬ жесткие условия и дальнейшие горение усилителя ограничивает только источник питания, поскольку потребляемый в этот момент ток может превысить 40 А. Оставшиеся в живых детали мгновенно набирают температуру, в том плече, где транзисторы еще исправны напряжение немного больше, чем в том, где собственно произошло замыкание на шину питания. Однако именно эта ситуация относиться к наиболее легкой диагностике - достаотчно до включения усилителя проверит мультиметром сопротивление переходов между собой, даже не выпаивая их из усилителя. Предел измерения, установленного на мультиметре - ПРОВЕРКА ДИОДОВ или ЗВУКОВАЯ ПРОЗВОНКА. Как правило выгоревшие транзисторы показывают сопротивление между переходами в диапазоне от 3 до 10 Ом.
Усилитель поведет себя точно так же в случае пробоя предпоследнего каскада - при отгороани
выводов будет воспроизводиться только одна полуволна синусоиды, при коротком замыкании переходов - огромное
потребление и нагрев.
Если же транзистор в последнем каскаде усилителя напряжения VT5 вышел из строя и его переходы замкнулись, то при подключенной нагрузке на выходе будет довольно большое постоянное напряжение и ппротекающий через нагрузку постоянный ток, порядка 2-4 А. Если же нагрузка отключена, то напряжение на выходе усилителя будет почти равно положительной шине питания (рис. 29).
На последок осталось только предложить несколько осцилограмм в наиболее координальных точках усилителя:
Осталось лишь пояснить на счет блока питания. Прежде всего мощность сетевого
трансформатора для усилителя мощности в 300 Вт должна быть не менее 220-250 Вт и этого будет достаточно
для воспроизведения даже очень жестких композиций. Более подробно о мощности блока питания для усилителей мощности
можно . Другими словами, если
у вас есть трансформатор от лампового цветного телевизора, то это ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР для одного канала
усилителя позволяющего без проблем воспроизводить музыкальные композиции мощностью до 300-320 Вт. Хотя нет... Не весь... Для желающих разобраться в схемотехнике данного усилителя есть на эту тему. Тем же кому не нравятся предложенные печатные платы можно собрать данный усилитель в двух этажном варианте и тогда ЛАНЗАР будет выглядеть так: Данный вариант печатной платы (СКАЧАТЬ) отличается
от базового наличием буферного усилителя на ОУ и защиты от перегрузки. Подробно о том, какой мощности нужен блок питания для усилителя мощности можно помотреть на видео ниже. Для примера взят усилитель STONECOLD, однако данный замер дает понимание тог, что мощность сетевого трансформатора может быть меньше мощности усилителя примерно на 30%. |