Блок питания для автомобильного усилителя, 12/±20 вольт 70 ватт

Напряжение питания бортовой сети легкового автомобиля составляет 12 В. Если задаться сопротивлением акустической системы равным 4 Ом, то максимальная мощность, которую можно получить при таком напряжении питания составит 36 Вт. Это самый теоретический максимум, предполагающий мостовое включение усилителя и нулевое сопротивление транзисторов выходного каскада в открытом состоянии, то есть, практически для цифрового импульсного усилителя.

Для аналогового усилителя максимальная мощность будет не более 20 Вт на канал при мостовом включении.

Для получения большей мощности необходимо либо применение импульсного выходного каскада, формирующего аудиосигнал методом широтноимпульсной модуляции, либо нужно понижать сопротивление акустической системы. В первом случае в звуке будет присутствовать ультразвуковая составляющая от ШИМ, а так же. нужны будут более сложные меры борьбы с искажениями сигнала.

Во втором случае, сопротивление звуковой катушки уже будет сопоставимо с сопротивлением идущих к ней проводов, что в общем, такие меры может свести на нет. Есть еще способ - организация вольт-добавки питания в выходном каскада за счет выпрямления выходного сигнала и большой накопительной емкости. Но это тоже не очень хорошо, так как сложно получить достаточно линейную, АЧХ, и может быть неравномерной зависимость коэффициента передачи по мощности от величины входного сигнала.

Конечно, все перечисленные выше меры повышения выходной мощности усилителя, питающегося от низковольтного источника, имеют право на существование, и при аккуратном и грамотном исполнении дают неплохие результаты. Но, есть и более традиционный способ повышения мощности УНЧ - просто повысив его напряжение питания с помощью преобразователя напряжения, и даже организовав с его же помощью двухполярное питание.

Этот способ позвопяет использовать в автомобиле не компромиссный автомобильный вариант УНЧ, а практически любую схему УНЧ, применяемую в стационарной аппаратуре, способную обеспечить значительно лучшее качество звучания, чем хитроумные схемы мощных авто-УНЧ, с вольтдобавками на конденсаторах и низкоомными акустическими системами, ведь как скажет любой любитель Hl-end - самое лучшее звучание дает простой одноламповый каскад без цепей обратной связи и с высокоомным выходом. Но это уже конечно другая крайность.

Какова бы не была схема "обычного" УНЧ, который вы планируете использовать в автомобиле, для него нужно преобразователь напряжения питания. Этот преобразоватепь должен выдавать повышенное двухполярное напряжение, в данном случае ±20 В при выходном токе до 4 А. Такой источник питания сможет питать УНЧ с выходной мощностью до 60-70 Вт, выполненный по традиционной схеме.

Принципиальная схема преобразователя показана на рисунке. Схема во многом типовая. Задающий генератор со схемой ШИМ стабилизации выходного напряжения выполнен на микросхеме А1. Номинальная частота генерации около 50 кГц (регулируется резистором R3). Образцовое напряжение с выхода поступает на вход компаратора (вывод 1) и в зависимости от напряжения на выводе 1 компаратор изменяет широту импульсов, генерируемых микросхемой так чтобы поддерживать выходное напряжение стабильным. Величина выходного напряжения точно устанавливается подстроечным резистором R8, который сформирует это измерительное напряжение.

Цепь VD1-C3-R4-R5 формирует плавный пуск схемы.

Выходные противофазные импульсы снимаются с выводов 8 и 11 А1 для подачи на выходные каскады, но здесь они сначала поступают на драйвер выходных транзисторов на микросхеме А2. Задача этой микросхемы в усилении мощности этих импульсов, так как здесь используются мощные полевые транзисторы с низким сопротивлением открытого канала. Такие транзисторы обладают существенной емкостью затворов. Чтобы обеспечить достаточную быстроту открывания транзисторов нужно обеспечить как можно более быструю зарядку и разрядку емкостей их затворов, для этого и служит драйвер на А2.

По цепи питания установлены большие конденсаторы С6 и С7, они должны быть распаяны толстым проводом непосредственно у точки отвода первичной обмотки трансформатора.

Для варианта, дающего двухполярное напряжение питания (как на схеме) вторичная обмотка имеет отвод от середины. Этот отвод через индуктивность L2 соединен с общим проводом. На диодах VD2-VD5 (диоды-Шоттки) сделан выпрямитель, дающий положительное и отрицательное напряжения. В схеме с однополярным питанием вторичная обмотка не имеет отвода, и отрицательный вывод выпрямительного моста нужно соединить с общим минусом. В этом случае, если требуется напряжение 40V сопротивление резистора R9 должно быть увеличено вдвое по сравнению с обозначенным на схеме.

В качестве основы для трансформатора используется аккуратно разобранный и размотанный трансформатор от источника питания старого цветного телевизора моделей линейки 3-УСЦТ. Следует заметить, что сердечник трансформатора там склеен довольно прочно и не каждая попытка разделить его половины заканчивается успехом. В этом смысле, на мой взгляд, лучше иметь два таких трансформатора (благо, ненужных блоков питания МП-1, МП-3 и др. сейчас предостаточно). У одного трансформатора разрезаете каркас вместе с обмоткой и удаляете его. Остается сердечник, который уже без каркаса и обмотки разделить значительно проще и результативнее. У второго трансформатора аккуратно разбиваете и разламываете сердечник, так чтобы не повредить каркас. В результате этого "варварства" получаете один хороший сердечник и один хороший каркас.

Теперь о намотке. Намотка должна держать большой ток, поэтому для нее нужен толстый провод. Для намотки первичной обмотки используется втрое сложенный провод ПЭВ 0,61. Для вторичной такой же провод, но сложенный вдвое. Первичная обмотка - 5+5 витков, вторичная -10+10 витков.

Катушка L1 - не катушка, а ферритовая трубка, надетая на провод. L2 - 5 витков сложенного втрое ПЭВ 0,61 на ферритовом кольце диаметром 28 мм.

Редкие транзисторы FDB045AN можно заменить другими, причем выбор достаточно велик, так как требуется максимальное напряжение сток-исток не ниже 50 В, ток стока не ниже 70 А и сопротивление канала 8 открытом состоянии не более 0,01 Ом. По таким параметрам можно подобрать достаточно много кандидатов на замену, то есть, практически любой FET-транзистор для автомобильных коммутаторов зажигания и прочего.

Конденсаторы С11 и С12 на напряжение не ниже 25 В, остальные конденсаторы на напряжение не ниже 16 В.

Автор: Горчук Н.В.

Обсудить на форуме