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.
Если вы заинтересовались данной статьей, значит уже начитались положительных отзывов на сайтах и различных форумах. Уже немало радиолюбителей повторяло эту схему, и, как мы понимаем, не жалело о своем выборе. Оно и понятно, что по качеству звука транзисторные усилители превосходят усилители, реализованные на микросхемах. ЛАНЗАР имеет потрясающе низкий коэффициент нелинейных искажений, и при достаточно широком диапазоне питающего напряжения позволяет развивать на нагрузке 50…300 Ватт мощности. И даже при трехстах ваттах эти искажения не превышают 0,08% во всей полосе звукового диапазона. Кратко о параметрах усилителя:
Коф усиления – 24 дБ;
Коэф. нелин. искажений при 60% мощности - % 0,04%;
Скорость нарастания выходного сигнала - не менее 50 В/мкС;
Входное сопротивление – 22 кОм;
Отношение сигнал/шум, не менее - 90 дБ;
Напряжение питания, ± 30…65 В;
Выходная.мощность - от 40 до 300 Ватт (в зависимости от U питания)
Принципиальная схема усилителя Ланзар V3.1:
Обратите внимание на резисторы R3 и R6 - это токоограничивающие резисторы параметрических стабилизаторов, образованных этими резисторами и стабилитронами VD1 и VD2. Чем меньше напряжение питания, тем меньше номиналы этих резисторов.
● Напряжение питания ±70 Вольт – 3,3…3,9 кОм;
● Напряжение питания ±60 Вольт – 2,7…3,3 кОм;
● Напряжение питания ±50 Вольт – 3,2…2,7 кОм;
● Напряжение питания ±40 Вольт – 1,5…2,2 кОм;
● Напряжение питания ±30 Вольт – 1…1,5 кОм;
● Напряжение питания ±20 Вольт – лучше выбрать другую схему усилителя для сборки.
От номинала R1 зависит величина постоянного напряжения на выходе усилителя. На схеме номинал R1 указан 27 кОм, можно поставить 22 кОм. Зачастую его приходится подбирать в диапазоне от 15 до 47 кОм.
По 2 резистора, установленных в эмиттерах дифференциального каскада (R7, R12 и R9, R13) – номиналы этих резисторов напрямую зависят от того, как точно вы сможете подобрать коэффициенты усиления транзисторов VT1, VT3 и VT2, VT4. Чем точнее будут подобраны коэффициенты усиления этих транзисторов, тем меньший номинал можно использовать в эмиттерных цепочках, а чем меньше номинал этих резисторов, тем меньше нелинейные искажения, вносимые дифференциальным каскадом. Номиналы резисторов без подбора транзисторов должны составлять порядка 82…100 Ом. Если транзисторы подобраны – номиналы резисторов можно снизить до 10 Ом.
Номинал резистора R14 определяет коэффициент усиления усилителя.
Резистор, стоящий между эмиттерами транзисторов VT8 и VT9 – номинал 47 Ом. Изменять не рекомендуется.
Резисторы, стоящие в цепях баз выходных транзисторов, их номинал может находится в пределах 1…2,4 Ом.
Резисторы в эмиттерных цепях выходных транзисторов – мощность не менее 5 Ватт, номинал 0,1…0,3 Ом. Разумеется, номиналы этих резисторов должны быть одинаковыми.
Диоды VD3 и VD4 рассчитаны на ток 1…1,5 Ампера (марка - не принципиально), главное, чтобы они были одинаковыми.
На входе два электролитических конденсатора включены последовательно плюсовыми выводами наружу, они образуют неполярную емкость. А включенный параллельно им пленочный конденсатор совместно с ними создают минимальные искажения звукового сигнала во всем диапазоне частот. Похожая цепочка в цепи обратной связи усилителя.
Конденсатор С4 – помехоподавляющий. Номинал может быть от 330 до 680 пФ.
Конденсаторы С12 и С13 – номинал 33 пФ. Они служат для уменьшения быстродействия усилителя, поскольку без них нарастание выходного сигнала слишком велико, и усилитель становится склонным к самовозбуждению. Точно такой же конденсатор соединен в параллель резистору R25, определяющему коэффициент усиления.
Резистором R13 можно так же регулировать коэффициент усиления.
Резисторы в цепи базы транзистора VT7 – настройка тока покоя оконечного каскада. VT7 устанавливается на радиатор с выходными транзисторами для тепловой стабилизации тока покоя последних. Подстроечный резистор – многооборотный типа 3296.
Катушка – 10 витков провода диаметром 0,8 мм на оправке диаметром 12 мм.
Первое включение усилителя производится после проверки монтажа на наличие “соплей”. Движок резистора регулятора тока покоя в верхнем крайнем по схеме положении, это означает, что ток покоя транзисторов выходного каскада должен быть минимальным. Так же стоит ограничить ток, развиваемый источником питания, для этого последовательно с силовым трансформатором включается лампа накаливания 40…60 Ватт. Подаем напряжения питания на схему, и если после кратковременной вспышки лампочка потухла, или светится так, что нить накала еле-еле видно, значит грубых ошибок в монтаже нет. Проверяем наличие нуля на выходе усилителя и напряжение на стабилитронах VD1 и VD2. Далее выключаем питание и убираем из цепи лампу накаливания. Включаем питание снова. Подстраиваем переменным резистором ток покоя выходного каскада, он должен быть в диапазоне 70…100 мА.
Печатная плата усилителя Ланзар:
Есть еще альтернативная версия печатной платы данного усилителя, ее внешний вид показан на рисунках ниже (этот вариант платы не проверен, поэтому проверьте ее правильность перед тем как приступить к ее изготовлению, возможны ошибки):
Скачать схему и оба варианта печатной платы в формате LAY вы можете по прямой ссылке с нашего сайта. Так же в архиве вы найдете файл в формате PDF, из которого так же подчерпнете массу полезной информации. Размер файла для скачивания – 0,65 Mb.
УНЧ Ланзар (Lanzar) представляет собой усилитель, построенный по классической симметричной схеме, работающий в классе АВ. Очень многие автомобильные усилители собраны по подобной схеме. Простая схема, «разжовонность» сборки и настройки этого усилителя на многочисленных форумах — это гарантия успеха для начинающих усилостроителей. Достаточно, чтобы руки росли из правильных мест, останется только все правильно впаять и выставить ток покоя, вот и вся настройка. Поэтому после сборок усилителей на микросхемах (TDA7294), следующим этапом вполне может послужить Ланзар. Звучание вполне приличное, неприхотлив и вынослив, может использоваться для работы с сабвуферами. В качестве выходных транзисторов можно использовать биполярные и полевые транзисторы.
Схема УНЧ Ланзар
Еще с Интерлавки повелось делать Ланзары по такой разводке . Э-э-э в свете последних тенденций в разводке ПП, то она просто ужасная…
Контуры шин питания и земляные очень длинные, а силовые проводники тонкие, разводить надо с точностью до наоборот. Хотя когда-то давно первым моим собранным и заработавшим УНЧ был Ланзар со всеми этими недочетами). А дальше у меня был некоторый прогресс в освоении разводки ПП в P-CAD с учетом рекомендаций на форумах. Получился вот такой Ланзар на полевичках, ПП двухсторонняя, верхний слой в основном зеляной ввиде сплошного полигона. Получилось компактно и по фэн-шую)
Разводка платы на биполярах с одной парой на выходе:
Сначала правильность разводки проверяем ЛУТ-ом, иначе пропустишь косяк и он размножится при заказе ПП на производстве… Вот так УНЧ Ланзар на одной паре биполярах выглядит в сборе. ПП двухстороннии, пришлось с утюгом покорячится, выравнивая распечатки по контрольным точкам булавками. В целом нормально получилось и запустились каналы сразу.
Раз ошибок в разводке не было, можно и на производстве ПП заказать, т.к. серия не планировалась пока, то для экономии без маски и маркировки:
Регулярно задают вопрос: «Как мотать выходную катушку «. Просто: берем сверло (оправка) диаметром 5.7-5.8 мм, эмальпровод 1-1.1 мм, мотаем 8 витков туда и 7 обратно. Зачищаем, по посадке формуем, все готово.
На две пары биполяров Ланзар тоже развел, спаял и запустил с полоборота:
Фото сохранилось только без оконечников, т.к. не успел впаять, усилитель «обрел» нового хозяина)
Ланзар — высококачественный транзисторный усилитель класса АВ разряда Hi-Fi высокой выходной мощности. В ходе статьи максимально детально поясню процесс сборки и настройку указанного усилителя языком начинающего радиолюбителя. Но перед тем, как начать беседу о нем, давайте рассмотрим табличку с параметрами усилителя.
| 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 | Один из важных параметров — нелинейные искажения, при 2/3 от максимальной мощности составляет 0.04%, при максимальной же мощности 0.08-0.1% — чти и позволяет отнести данный усилитель к разряду Hi-Fi довольно высокого уровня. Ланзар является симметричным усилителем и построен полностью на комплиментарных ключах, схематика известна еще с 70-х годов.Предельная выходная мощность усилителя с 2-я парами выходных ключей на нагрузку 4 Ом при двухполярном питании 60 Вольт составляет 390Ватт под синусоидальным сигналом 1кГц. Некоторые крайне не согласны с таким заявлением, лично никогда не пытался снять предельную мощность, максимум удавалось получить 360 ватт со стабильной 4-х Омной нагрузкой во время тестов, но думаю, указанную мощность снять вполне возможно, разумеется искажения будут довольно большими и может нарушиться нормальная работа усилителя при попытке снять указанную мощность долговременно. Питание усилителя осуществляется от нестабилизированного двухполярного источника, кпд усилителя 65-70% в лучшем случае, вся остальная мощность рассеивается в виде ненужного тепла на выходных транзисторах. Сборка усилителя начинается с изготовления печатной платы, после травления и сверления отверстий под компоненты, обязательно нужно залудить все дорожки на плате, дополнительно не помешало бы усилить силовые дорожки питания лишним слоем олова. Сборку делаем с монтажа мелких компонентов — резисторов, дальше маломощные транзисторы и конденсаторы. В конце устанавливаем наиболее крупные компоненты — транзисторы конечного каскада и электролиты. Обратите внимание на переменный резистор, который регулирует ток покоя выходного каскада, в схеме он обозначен Х1 — 3,3кОм. В некоторых версиях резистор на 1 кОм. Этот резистор очень советую использовать многооборотный, для наиболее точной настройки тока покоя. При этом, резистор изначально, перед монтажом, должен быть прикручен в большую сторону (на максимальное сопротивление). Давайте рассмотрим список нужных компонентов для сборки указанной схемы.
Расходы на компоненты не малые, обойдется в районе 40$ с учетом всех тонкостей, разумеется без блока питания. При желании использовать сетевой трансформатор для запитки такого монстра, скорее всего вам придется раскошелиться еще на 20-30$, поскольку с учетом КПД усилителя, вам будет нужен сетевой трансформатор с мощностью 400-500 ватт. Усилитель состоит из нескольких основных узлов, по идее та же схематика лина известная еще нашим дедам. Звук изначально поступает в двойной дифференциальный каскад, по сути, именно тут и формируется начальный звук. Все, все последующие каскады из себя представляют усилители по напряжению и по току. Выходной каскад из себя представляет простой усилитель по току, в нашем случае задействованы две пары мощных ключей 2SC5200/2SA1943 с мощностью рассеивания 150ватт. Предвыходной каскад является усилителем по напряжению, а предыдущий каска построенный на ключах VT5/VT6 — усилителем по току. Вообще, каскады, которые являются усилителем по току должны довольно сильно перегреваться и нуждаются в охлаждении. Транзистор BD139 (полный аналог KT315Г) является регулирующим транзистором тока покоя выходного каскада. Резистор R18 (47Ом) играет важную роль в схеме. Звуковой сигнал для возбуждения транзисторов выходного каскада снимается именно с этого резистора. Сама схема усилителя — двухтактная, это значит, что выходные (да и в прочем все) транзисторы открываются при определенной полуволне синуса, усиливая только нижний или верхний полупериод. Питание диффкаскадов в любом уважающем себе усилителе подается стабилизированным, либо стабилизируется непосредственно на плате усилителя, так же и в случае ланзара. В схеме можно заметить два диода Зенера с напряжением стабилизации 15 Вольт. Указанные стабилитроны брать с мощностью 1-1,5 ватт, можно любые (в том числе и отечественные) Перед сборкой тщательно проверить все компоненты ан исправность, даже если последние являются полностью новыми. Особое внимание следует уделить на транзисторы и мощные резисторы, которые стоят в цепи питания транзисторов. Номинал эмиттерных резисторов 5ватт 0,33Ом может отклониться от 0,22 до 0,47Ом, больше не советую, только увеличите нагрев на резисторе. После окончания усилителя Перед запуском советую несколько раз проверить монтаж, расположение компонентов, ляпы со стороны монтажа. Если уверены, что не переборщили с номиналами, все ключи и конденсаторы впаяны правильно, можно двинуться дальше. VT5/VT6 — устанавливаем на теплоотвод, из за их режима работы наблюдается довольно сильный перегрев. При этом, в случае использования общего теплоотвода для указанных ключей, не забывайте изолировать их слюдяными прокладками и шайбами из пластика, то же самое в случае остальных транзисторов (кроме маломощных ключей дифференциальных каскадов. После монтажа берем мультиметр и ставим на режим прозвонки диодов. Один из шупов ставим на теплоотвод, вторым поочередно касаемся выводов всех ключей, проверяя замыкание ключей с теплоотводом, если все верно, то никаких замыканий не должно быть. Резисторы R3/R4 — играют немало важную роль. Они предназначены для ограничения питания дифференциальных каскадов и подбираются исходя от напряжения питания.
Эти резисторы нужно брать с мощностью 1-2 ватт. Дальше внимательно подключаем шины питания и запускаем усилитель, первоначально входной провод замыкаем со средней точкой питания (с землей). После запуска ждем минуту, потом выключаем усилитель. проверяем компоненты на тепловыделение. Изначально советую запускать усилитель через двухполярный сетевой БП на 30 Вольт (в плече) при этом через последовательно соединенную лампу накаливания 40-100 ватт. В момент подключения в сеть 220 Вольт, лампа должна кратковременно засветиться и потухнуть, если она светиться все время, значит отключайте и проверьте все, что после трансформатора блок выпрямителя, конденсаторов, усилитель) Ну а если все нормально, то отцепляем вход усилителя от земли и запускаем усилитель снова, не забывая подключить динамическую головку. Если все ок, то должен быть небольшой щелчок с акустики. Дальше не выключая усилитель дотрагиваемся до входного провода пальцем, головка должна реветь, если все так, то поздравляю! усилитель работает! Но это не означает, что все готово и можно наслаждаться, все только начинается! Дальше подключаем звуковой сигнал и запускаем усилитель примерно на 40% от максимальной громкости, те, кто не жалеет акустику, может включить на максимум. Желательно, для начала подключить современную музыку, а не классику и наслаждаться минут 15. Как только теплоотвод будет теплым, то начинаем второй этап — настройка тока покоя выходного каскада. Для этого, на схеме предусмотрен переменник на 3,3кОм, о котором говорили ранее. Настройку тока покоя по фотографии После настройки тока покоя приступаем к следующей части — измерении выходной мощности нашего усилителя, но этот этап не обязателен. Снимать выходную мощность нужно под синусоидальным сигналом 1кГц на нагрузку 4 Ом. В качестве постоянной нагрузки нужно использовать погруженный в воду резистор или резисторную сборку с сопротивление 4Ом. Резистор должен иметь мощность 10-30 ватт, желательно с малой индуктивностью, на сколько это возможно.На этом процесс сборки и настройки подошел к своему логическому концу. Печатная плата именно нашего ланзара во вложении, можете скачать и смело собирать, проверена она неоднократно (если точнее, то свыше 10 раз). Остается только решить — где вы будите использовать усилитель, дома или в автомобиле. В случае последнего, скорее всего вам будет нужен мощный преобразователь напряжения, о котором мы неоднократно говорили на страницах сайта. | |
Итак, все началось в прошлом году, когда захотел собрать мощный усилитель для автомобильного сабвуфера. Проект был начат летом 2012 года и длился 3 долгих и кропотливых месяца, а затянулось все из-за отсутствия финансов и времени.
Со схемой усилителя тоже долго думал, что выбрать? Среди моря схем высококачественных усилителей выбор впал на усилитель по схеме ланзара.
Почему именно ланзар? По сути, ланзар самая простая из всех аналогичных схем, с нее можно получить довольно высокую мощность (до 350 ватт).
Схема имеет относительно простую конструкцию и малое количество комплектующих компонентов, Только после сборки и настройки усилителя было решено приобрести сабвуферную головки. Коробку для сабвуфера делал вручную, получилось очень даже неплохо.
С тех пор прошло чуть больше года и было решено изготовить усилительный комплекс разряда HI-Fi. На общей плате было решено собрать целых 11 высококачественных усилителей!
Со схематикой и платами долго не возился, нужно было только протравить плату и начать сборку.
С реагентами для травления у нас проблема, поэтому раствор был изготовлен из 11 бутылок перекиси водорода, 8-и пакетиков лимонной кислоты и 5 чайных ложек поваренной соли. Все компоненты тщательно нужно смешивать, чтобы до полного растворения соли и лимонной кислоты.
Перекись водорода - был приобретен в аптеке. Они продаются в бутылках по 100мг, 3-х процентный перекись водорода.
Лимонная кислота - приобретена в ближайшем продуктовом магазине.
Поваренная соль - обыкновенная пищевая соль, думаю, найдется у каждого в доме.
Такой раствор травит плату очень быстро, на все про все ушло 35 минут, хотя раствор поставил на солнце.
