Блок питания для автомобильного усилителя своими руками

Изготовление блока питания для автомобильного усилителя

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.

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.

Источник

Блок питания для автомобильного усилителя своими руками

Доброе время суток браться и сёстры по паяльнику и припою.
Сегодня я открываю тему по питанию автомобильных усилителей мощности, от сети переменного тока 220 В, то есть от розетки.
В этой теме будут выкладываться и описываться наработки и способы подключения таких усилителей. Надеюсь, что тема станет полезной и найдёт своих читателей и активных участников.
Итак рассмотрим несколько вариантов питания таких усилителей, вне автомобиля.

1-й — достаточно простой и в то же время эффективный, но довольно громоздкий и требующий обслуживания, -это просто принести аккумулятор 12в*50-70А/ч с гаража и подключить к нему усилитель дома, используя при этом довольно толстый провод.При этом мы ограничены в ёмкости аккумулятора, тем самым ограничивая время работы. Следовательно нам придётся периодически отсоединять аккумулятор и заряжать его в гараже от автомобиля, либо зарядного устройства.

2-й — способ, он вытекает из первого, отличие лишь в том, чтобы параллельно с аккумулятором , подключить сразу зарядное устройство, либо другой блок питания, который будет компенсировать потери в процессе работы. Таким образом мы получаем «буферную ёмкость» , в роли которой выступает наш аккумулятор, при этом ёмкость аккумулятора может быть совсем не большой, достаточно взять аккумулятор на 12в*7-12А/ч , что в ряде случаев значительно удобнее.
Тем более аккумулятор у нас будет практически всегда в заряженном состоянии, по крайней мере «глубокий разряд» ему не грозит.
К тому же такой аккумулятор зачастую герметичный, а следовательно никаких вредных выделений и запахов мы не получим. Безусловно можно применить и обычный автомобильный аккумулятор, но здесь придётся выбирать между комфортом (да и здоровьем в том числе) и простотой.

3-й — способ. Подключить достаточно мощный компьютерный блок питания. Для этого потребуется его включить — замкнув «зелёный» провод с любым из чёрных. Питание подаём с «жёлтого» и «чёрного» , при этом берём во внимание, что ток, который будет проходить по этим проводам, будет несколько десятков ампер, следовательно таких проводов нужно взять несколько штук, хотя бы 5-6 — не меньше.
Но здесь мы можем столкнутся с проблемой «просадки» напряжения под нагрузкой. В первую очередь это касается дешёвых блоков питания, у которых стабилизация выходного напряжения реализована сразу по всем линиям. Таким образом у нас без нагрузки будет 12в, а под нагрузкой может снизится даже до 10 В. Для исправления ситуации, в какой то степени. Нам понадобится намерено нагрузить другие линии, а именно линию +5 В , для этого достаточно подключить к ней нагрузку потребляющую 1-2А, в простейшем случае лампу накаливания. Но этот способ годится как самый примитивный и большой мощности мы всё равно не получим. Гораздо эффективнее дело обстоит с блоками питания, у которых реализована стабилизация напряжения независимо по всем шинам. В таком случае , нам не понадобится ничего «вешать» на линию +5 В и блок питания будет исправно работать , отдавая нам практически всю мощность по этой линии. Вот только такие блоки питания довольно дорогостоящие и подавляющее большинство владельцев автомобильных усилителей, дважды подумает, перед тем как приобрести такой блок питания.

4-й — вариант, он простой до безобразия и в тот же момент достаточно эффективный, нам понадобится блок питания для светодиодов или низковольтных ламп накаливания на 12 В, такие блоки питания продаются достаточно большой мощности и в ряде случаев их можно соединять параллельно, для повышения отдаваемой мощности в нагрузку. В них зачастую предусмотрена стабилизация выходного напряжения и даже есть возможность его подстройки в небольших пределах, что очень нам на руку. Из недостатков , разве что — цена, снова таки цена, продавцы порой необоснованно завышают цены на модели с током от 12 А и более, а для запитки усилителя, нам как раз и нужен блок питания с током минимум 12 А, а желательно 30 А. Но здесь есть выход, хотя и порой сомнительный, — покупка через интернет у китайского производителя. Бывает так, что получите посылку с тем за что заплатили, а бывает и получите сюрприз, причём весьма не радостный. Так что в каком то смысле — это лотерея.

5-й — вариант. На мой взгляд, он самый эффективный из всех выше перечисленных, но требует понимая основ электроники и хоть каких то навыков работы с паяльником и измерительными проборами. А именно:
нам потребуется открыть крышку усилителя и припаять 3 провода к тому месту на плате, где у нас установлены конденсаторы вторичного питания с преобразователя напряжения, далее аккуратно выводим их за пределы корпуса и подключаем , либо обычный трансформатор с двумя вторичными обмотками, диодным мостом и парой ёмких конденсаторов, либо двухполярный импульсный блок питания. В обоих вариантах, следует учитывать номинальное напряжение питания усилителя и требуемую мощность. Таким образом у нас усилитель будет работать не хуже чем в автомобиле, причём лишний раз не напрягая преобразователь напряжения, к тому же нам не потребуется использовать «провода в палец» толщиной.

6-й — вариант. Его я могу назвать разновидностью 2-го, так как здесь используется достаточно мощный трансформаторный блок питания, дополнить который можно узлом стабилизации. Вот только габариты и масса, такого блока питания, будут достаточно внушительными (мягко говоря).

7-й — вариант. Он чем то напоминает предыдущий, а так же 4-й . Просто взять и изготовить самим импульсный блок питания, который бы нам обеспечил выходное напряжение в районе 12-16 В, при токе от 30 А и более. Реализовать его можно как стабилизированным, так и не стабилизированным. Второй вариант значительно проще в реализации, не требует много компонентов и довольно легко повторяем, при этом имея минимум настроек. Как раз его мы сегодня и рассмотрим подробнее.
Представленный в этом видео-уроке блок питания, способен обеспечить питанием достаточно мощный автомобильный усилитель, при этом сам усилитель нам вскрывать не потребуется, а значит задача так же упрощается. Но так как везде есть свои плюсы и минусы, наш блок не лишён и их, а именно основным из них является то, что он не стабилизированный, хотя по сути это не так нам и важно, ведь наш потребитель не особо капризный в этом плане. Следует учесть так же и неоспоримое преимущество перед аналоговым блоком питания в том, что он имеет меньший вес, габариты, а так же значительно меньшие просадки по напряжению, так как амплитудное значение напряжения практически равно действующему значению, а следовательно как под большой нагрузкой так и при не большой (всё в нашем мире относительно) — наш блок питания будет достаточно стабильно удерживать напряжение в достаточно небольшом диапазоне, чего нам будет вполне достаточно.
Итак — желаю приятного просмотра.
Так же я прикреплю архив с схемой и печатной платой для данного блока питания.

Источник

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 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 более чем достаточно.

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, тяжело прикрепить радиатор, но можно наклеить супер клеем алюминиевую пластинку. 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.

ОБОЗНАЧЕНИЕ	ТИП	НОМИНАЛ	КОЛИЧЕСТВО	КОММЕНТАРИЙ
ШИМ контроллер	TL494	1
VT1,VT2	Биполярный транзистор	BC557	2
VT3,VT4	MOSFET-транзистор	IRFZ44N	2
VD3-VD6	Диод Шоттки	КД213	4	FR607 и мощнее
VD1,VD2	Выпрямительный диод	1n4148	2
R1	Резистор 2Вт	1кОм	1
C1	Электролит	47мкФ 16В	1
С2,С11,С12	Конденсатор неполярный	0.1 мкф	3	Керамика любое напряж.
С3	Электролит	470 мкФ 16В	1
C4	Конденсатор неполярный	1нФ	1	Керамика любое напряж.
C5,С6	Электролит	2200 мкФ 16В	2
C7,С8	Конденсатор неполярный	0,01 мкФ	2	Керамика любое напряж.
C9,С10	Электролит	2200мкФ 50В	2
R1	Резистор	1 кОм 0.25Вт	1
R2	Резистор	4.7 кОм 0.25Вт	1
R3	Резистор	11 кОм 0.25Вт	1
R4	Резистор	56 Ом 2Вт	1
R5,R6	Резистор	22 Ом 0.25Вт	2
R7,R8	Резистор	820 Ом 0.25Вт	2
R9,R10	Резистор	22 Ом 2Вт	2
F1	Предохранитель	15А	1

Частота ШИМ задается элементами C4,R3. С помощью этого калькулятора вы сможете рассчитать эти элементы или частоту. Калькулятор вычисляет частоту генерации самой tl494, а частота преобразования (на трансформаторе) будет вдвое ниже (делится на два), необходимо это учесть при расчете трансформатора.

Элементы С4-1нф и R3-11кОм обеспечивают частоту преобразования равную 50кГц, именно на нее я рассчитывал трансформатор (читайте ниже).

Если после изготовления трансформатора и сборки преобразователя, греются на холостом ходу ключи, а также трансформатор, то следует повысить частоту ШИМ, либо добавить витки в первичной обмотке. Совсем забыл, это если во вторичке нет короткого замыкания и нет ошибок в выходном выпрямителе.

Если на холостом ходу ничего не греется, а на нагрузке происходит чрезмерное выделение тепла в трансформаторе, значит нужно понизить частоту элементами C4 или 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. Если ваше кольцо имеет другие размеры или проницаемость, то количество витков нужно рассчитывать, возможно оно будет отличаться от моего.

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.

Как видно по фото, программа считает равное количество витков первичной обмотки для 50кГц и для 70кГц.

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.

Про ток потребления…

Чтобы вы задавали меньше вопросов в комментариях, которые я постоянно чищу, хочу объяснить одну простую вещь. При воспроизведении 100Вт мощности на акустическую систему с помощью усилителя класса AB, повышающий преобразователь будет потреблять ток 17 Ампер! Это очень большой ток, который должен обеспечить ваш аккумулятор или генератор, а также провода большого сечения, соединяющие аккумулятор и преобразователь. Поэтому комментарии типа:«Я нагрузил преобразователь усилителем 100Вт и у меня упало напряжение на выходе до 0В, схема не рабочая!» будут сразу удаляться без ответа. Обеспечьте схему мощным источником и хорошими проводами, а также считайте ток потребления.

Как считать ток потребления?

Если мы нагрузим схему усилителем класса AB мощностью 100Вт (с синусоидальным сигналом), то усилитель будет потреблять примерно 180Вт, так как КПД класса AB примерно равен 50-55%. КПД преобразователя будет зависеть от многих параметров, в том числе от намотки и материалов трансформатора, частоты и ширины импульсов ШИМ. Если представить, что КПД нашего устройства и достигнет 85%(что маловероятно), то нагрузив схему усилителем потребляющим 180Вт, преобразователь будет потреблять уже 212Вт, это в лучшем случае, а то и больше. Теперь мощность 212Вт разделим на напряжение борта 12В (под нагрузкой) и получим ток 17Ампер. Это в самом лучшем случае. Конечно, мы не слушаем синусоидальный сигнал, но картина от этого красивее не становится.

Поэтому, нагружайте схему разумными мощностями и обеспечьте ее хорошим источником и проводами нужного сечения.

Калькулятор расчета частоты TL494 СКАЧАТЬ

Источник