Изготовление блока питания для автомобильного усилителя

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.

Скачать список элементов в PDF формате.

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

Список элементов в PDF СКАЧАТЬ

Даташит на TL494 СКАЧАТЬ

Печатная плата СКАЧАТЬ

Домашний усилитель из автомобильного

Чтобы задействовать автомобильный усилитель дома, нам понадобиться блок питания и акустические колонки (сабвуфер по желанию).

Предупрежу сразу, что потребляемый ток некоторых автомобильных усилителей подходит к планке в 40А! Это очень большой ток. Поэтому найти подходящий блок питания на 12V и током 30 — 40 А смогут не все:)

Но для питания автоусилителя сгодится компьютерный блок питания формата AT и ATX. Некоторые модели компьютерных БП могут отдавать по шине +12V значительный ток. Судя по характеристикам самых дешёвых моделей, которые продаются сейчас в магазинах — это 12А. Топовые, дорогие модели выдают по 50 — 70А!

Вот такой блок выдаёт на выходе +12V ток 14А.

Как определить? Смотрим характеристики блока питания, строчку «мощность по линии 12V». Видим, например, 200 Вт. Делим 200 Вт на 12, получаем максимальный ток по шине 12V ~ 16 ампер. Если блок питания на руках, то смотрим наклейку на корпусе. Там обычно указываются все параметры блока, в том числе и максимальный ток на каждую шину.

У всех пк’шных блоков питания жёлтые провода, идущие на MOLEX и SATA разъёмы — это +12V, а чёрные — это минус (общий, GND). Подробнее об использовании блоков питания от ПК я уже рассказывал.

Если вы нашли блок питания на меньший ток, например, как я на 12V (10А), то расстраиваться не стоит. Усилитель просто не сможет работать на «полную катушку», будет играть тише. Теперь о подключении.

На корпусе автоусилителя имеется 2 клеммы для подключения питания. Минус питания подключается к клемме GND, а на клемму +12V заводим плюс питания. В результате усилитель находится в спящем режиме (Stand by). Чтобы перевести усилитель из ждущего режима в рабочий, нужно подать +12V на клемму REM (Remote – «управление»). Кидаем перемычку с клеммы +12V на клемму REM. Затем включаем блок питания.

Как известно, у автомагнитол имеется специальный выход (обычно синего цвета). Он есть у большинства современных магнитол, и служит для включения активных антенн, выдвижения антенн и включения внешних усилителей и сабвуферов. Если включить автомагнитолу, то на этом выходе появляется напряжение +12V. Ток нагрузки этого выхода небольшой, порядка 100 — 120 мА.

Кстати, при монтаже усилителя в автомобиле, бывает так, что управляющий (синий) провод уже задействован, например, на ту же активную антенну. Как быть? Тогда можно подавать напряжение +12V на клемму REM через кнопку с фиксацией, а саму кнопку разместить на панели автомобиля. Такой же приём можно реализовать и дома. Просто в разрыв провода +12V — — -> REM ставим обычный тумблер или рокерный выключатель. Такие продаются в любом магазине автотоваров.

Внимание! Так как ток потребления автоусилителя может достигать 40 и более ампер, то подключать его к блоку питания следует медными проводами с сечением 6 — 10 мм². По возможности, соединительные провода сделать покороче. Это в идеале. На практике, если не будете «загонять» усилитель на максимальный режим, подойдут обычные провода с сечением 1,5 — 2,5 мм².

В качестве источника звукового сигнала может сгодиться рядовой MP3-плеер. Также потребуется переходник с 3,5 мм. джейка на «тюльпаны».

При наладке усилителя не стоит забывать, что на его панели есть регулятор входного уровня сигнала — «LEVEL». Это — не что иное, как регулятор громкости, наподобие тех, что имеется у аналоговых магнитол или кассетников.

При уровне в 0,2V на вход поступает максимальный уровень сигнала — усилитель будет работать громче. Если вывернуть ручку переменного резистора на 8V, то на вход поступит минимальный сигнал от плеера. Естественно, уровень сигнала можно выставить и регулятором громкости самого MP3-плеера.

У многих усилителей регулятор уровня входного сигнала имеет только указатель в виде стилизованной стрелочки или указателя.

В зависимости от комплектации автоусилителя, его можно применять по-разному. Простейший пример.

В большинстве усилителей есть переключатели режимов работы фильтров (кроссоверов). Например, у автоусилителя CALCELL я обнаружил переключатель X-OVER SELECTOR (у других моделей может быть переключатель BASS/ FLAT/ TREBLE и аналогичные). При выборе режима задействуется соответствующий фильтр — LP (40Hz — 160Hz), HP (40Hz — 600Hz). Режим OFF выключает все фильтры (он же FLAT).

В режиме FLAT никакой коррекции сигнала не происходит. Грубо говоря, что пришло на фильтр, то и вышло.

Если выбрать режим LP, то входные фильтры срезают все частоты выше 40 — 160 Гц и оставляют только низкие звуковые частоты. Такой режим подойдёт для работы на сабвуфер.

Фильтр работает сразу на два из 4 каналов усилителя, например, на фронтальные колонки (FRONT). Такие переключатели есть и у 2 других усилителей — тыловых (REAR). Деление усилителей на FRONT и REAR условно. Если детально рассмотреть схемотехнику аппарата, то окажется, что все четыре усилителя в его составе одинаковы как сиамские близнецы. Но суть не в этом.

Все автоусилители могут работать в режиме моста (Bridge). Это когда два усилителя работают на один динамик или колонку. При этом мощности складываются. Таким образом, при наличии 4-канального автоусилителя можно смонтировать стереосистему с сабвуфером 2+1(sub).

Достаточно 2 канала усилителя включить в мост и подключить к НЧ-динамику, он будет выполнять роль сабвуфера. При этом переключателем режимов выбираем режим LP и выставляем нужную частоту среза для сабвуфера. В результате мы получим полноценный сабвуфер. Оставшиеся 2 канала можно задействовать для усиления правого и левого фронтального канала. Для них режим ставим OFF.

Вы когда-нибудь задумывались над тем, почему в акустических системах всегда применяют один, но мощный сабвуфер? Дело в том, что на низких частотах человеческое ухо плохо воспринимает стереоэффект. То есть уху «по барабану» откуда грохот. Но чтобы ухо нормально воспринимало НЧ-звуки вместе с другими (СЧ и ВЧ), звуковая мощность должна быть в 2 раза больше, чем правого (R) и левого (L) каналов в отдельности. Именно поэтому, сабвуфер и нужно включать в режим мост. Думаю, это понятно.

В этом маленьком мануале не была раскрыта тема акустики. В любом случае, при подключении динамиков и колонок к автоусилителю надо помнить о том, что сопротивление их должно быть не менее 2 — 4 Ом. Если хотите узнать, как правильно соединить несколько динамиков, то загляните на эту страницу. Также советую ознакомиться с устройством динамика и его основными параметрами.

Прежде чем что-либо подключать, обязательно читаем инструкцию к вашему усилителю!

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Щелевой привод DVD плеера. Устройство и разборка.

• Ремонтируем музыкальный центр Samsung MAX-VS720.

• Ремонт видеорегистратора своими руками.

Ценители качественного и громкого звука в салоне автомобиля непременно столкнутся с необходимостью установки автомобильного усилителя. Каждый автолюбитель знает, что мощность электрической сети автомобиля равняется 12 Вольт, чего критически мало для того, чтобы при сопротивлении в 4 Ом выдавать действительно мощный звук, ведь некоторые массивные динамики рассчитаны на питание в несколько тысяч Ватт. В таких случаях в автомобиль дополнительно устанавливают усилитель мощности для того, чтобы преобразовать напряжение. При желании усилитель мощности может быть изготовлен своими руками, его схема достаточно проста. Единственная сложность может  — это изготовить блок питания для автомобильного усилителя.

Строение блока питания

Блок питание — самая сложная деталь в усилителе, которая состоит из:

• генератора импульсов;
• полевых транзисторов IRFZ44N;
• диода VD1,
• ферритового кольца диаметром минимум в 2 сантиметра;
• дросселя L1;

Чаще именно из-за трудоемкости сборки блока многие любители качественного звука отказываются от самостоятельной сборки автомобильного усилителя. На самом деле, все не так сложно как может показаться изначально. Достаточно обладать минимальными знаниями или следовать инструкции.

Сердцем преобразователя условно называют   электрогенератор импульсов. Самая простая формула его создания лежит на основе схемы TL494. Частота генерации может быть увеличена или уменьшена при помощи изменения номинальной мощности резистора R3.

Мышцы блока питания для усилителя представляют собой сдельные транзисторы типа IRFZ44N. В схеме можно использовать резисторы любого типа (за исключением R4, R9, R10).  В блок питания можно включить резисторы любой номинальной мощности, в том числе и 0,125 Вт, 0,25 Ватт и включая 1 Вт и даже 0,5 Вт. Светодиод VD1 монтируется в схему с целью  предотвращения вторичного подключения плюсовых каналов.

Изготовление блока питания для усилителя

Гидродроссель L1 нужно накрутить на ферритовое кольцо диаметром 2 см. Его можно заимствовать с компьютерного блока питания или просто купить. Для ферритового кольца диаметром 2 см необходимо сделать 12 витков удвоенной проволокой срезом равным 0,7 миллиметрам,  которые следует равномерно распределить по всему периметру кольца. Данный гидродроссель подходит и для наматывания на ферритовый стержень диаметром 8-10 миллиметров и длиной в 2 3 сантиметра. Однозначно, наиболее сложный момент в изготовлении конвертера напряжения — правильная формовка трансформатора, так как именно от трансформатора зависит работоспособность всего блока питания.  Оптимальным решением будет изготовить его при помощи ферритового кольца марки 2000NM объемом в 40* 25 * 11.

Читайте такжеСпособы подключения колонок к усилителю в машине

Первым делом в изготовлении трансформатора следует округлить внутренние и наружные грани и тщательно обмотать его плотной ленточной изолентой. Первичную электрообмотку наматывают и равномерно распределяют по диаметру кольца. Всего намотка заключает в себя 5 жилок шириной в  0,7 миллиметров и включает 12 витков. Данное действие совершается таким образом:

1. берем 1 жилу и наматываем ее в 6 витков, одинаково распределенных по периметру кольца;
2. последующие вихри наматываются вплотную к первым, уже намотанным;
3. по такой же схеме осуществляется и монтаж всех остальных.
4. на выходе все жилы скручиваются в один толстый жгут.

Повторную обмотку кольца осуществляют таким же образом на оставшихся свободных участках кольца.

Это один из самых важных этапов работы, который требует серьезного отношения. В результате, должно получиться две одинаковые обмотки, полностью закрывающие периметр ферритового кольца. После выполнения данного этапа трансформатор вновь, обматывается плотной изолирующей лентой.

Посмотрите видео, как правильно намотать трансформатор

Следующим этапом изготовления будет размещение вторичной обмотки поверх второстепенного слоя изоленты.  Для этих целей можно использовать провод диаметром 1,5 миллиметров. Наматывать вторичную обмотку следует в 18 витков по тому же принципу, что и первичную, то есть равномерно распределяя каждую жилу по периметру. Завершенный трансформатор поверх вновь герметично обматывается изолирующей лентой.

Вторичную и первичную обмотку можно осуществлять в любом удобном направлении. Главное условие, чтобы все жилы были равномерно распределены и накручены в одну сторону.  Если планируется использовать кольцо иного диаметра, то для просчета количества жил можно воспользоваться специальными программами.

Первый запуск блока питания лучше проводить на светодиодной лампочке и только лишь потом включать в готовую схему усилителя. Такая мера предосторожности позволит проверить качество выполнения работ.

Используемые источники:

• http://audio-cxem.ru/shemyi/istochniki-pitaniya/avtomobilnyiy-preobrazovatel-na-tl494-dlya-usilitelya-nch.html
• https://go-radio.ru/kak-podkluchit-avtomobilniy-usilitel-doma.html
• https://carloud.ru/usiliteli/izgotovlenie-bloka-pitaniya-dlya-avtomobilnogo-usilitelya.html