Усилитель d класса своими руками ir2153

Содержание

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА D
Что такое усилитель класса D?
Схема УНЧ Д-класса
УМЗЧ D-класса на IR2153
Импульсный источник питания для TDA7294 на IR2153

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА D

Мощный усилитель класса «D», так называемый импульсный УМЗЧ, вполне по силам построить самостоятельно. Эффективность его действительно впечатляет — радиатор едва прогревается! Но так как опыта соборки таких УНЧ у радиолюбителей немного, вначале кратко объясним, как они работают.

Что такое усилитель класса D?

Ответ может звучать просто: это усилитель работающий в ключевом режиме. Но для того, чтобы полностью понять как они работают, рассмотрим традиционные усилители класса AB, что работают как линейные устройства. В импульсных переключающих усилителях, силовые транзисторы (Мосфеты) действуют как переключатели, быстро изменяя свое состояние с off на on. Это обеспечивает очень высокую эффективность, до 95%. Из-за этого усилитель не вырабатывает много тепла и соответственно не требует большой теплоотвод, в отличии от линейных усилителей класса АВ. Для сравнения, даже усилитель класса B может достигнуть максимальной эффективности в 78% (и то в теории). Ниже смотрите блок-схему УМЗЧ класса D, или усилителя с ШИМ.

Входной сигнал преобразуется в широтно-импульсный, прямоугольный сигнал с помощью компаратора. Это означает, что входные данные, закодированы в скважности прямоугольных импульсов. Прямоугольный сигнал усиливается, а затем проходят через низкочастотный фильтр для получения похожего на исходный аналоговый сигнал.

Существуют и другие методы для преобразования сигнала в импульсы, такие как Дельта-Сигма модуляция, но для этого проекта будем использовать более простую ШИМ.

На осциллограмме ниже можно посмотреть, как преобразовывается синусоидальный входной сигнал в прямоугольный, сравнивая его с треугольным.

При положительном пике синусоиды, скважность прямоугольного импульса составляет 100%, а на отрицательном пике она составляет 0%. Фактическая частота сигнала треугольника гораздо выше, порядка сотен килогерц, так что мы позже можем выделить исходный сигнала. Фильтр не идеален, поэтому треугольный сигнал нужен с частотой как минимум в 10 раз выше, чем максимальная звуковая в 20 кГц.

Схема УНЧ Д-класса

Теперь, когда мы знаем, как работает усилитель звука класса D, давайте попробуем его собрать своими руками. Вот схема принципиальная такого усилителя с ШИМ.

Транзисторы предлагаем использовать IRF540N или IRFB41N15D. Эти полевые транзисторы имеют низкий заряд затвора для быстрого переключения и низкое значение RDS(on) (сопротивление перехода) для снижения энергопотребления. Вы также должны убедиться, что транзистор имеет достаточно высокое значение Vdc (напряжение сток-исток). Можно использовать и IRF640N, но RDS существенно выше, что приведёт к меньшей эффективности.

Выше приведена таблица со сравнением основных параметров этих трех транзисторов:

Для монтажа платы можно использовать SMD компоненты, попробовать применить микросхему IR2011S вместо IR2110. Возможно УНЧ и не заработает с первой попытки, но когда вы услышите четкий и мощный звук, исходящий из колонок — поймёте что схема того стоит.

Форум по обсуждению материала УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА D

Изучим теорию работы и проведём несколько опытов с 1N4148 — диодом быстрого переключения.

Простой переходник для корпусов TQFP с самоцентрированием микросхемы, собранный своими руками.

Радиоэлектроника и схемотехника для начинающих — первые шаги в радиоделе или с чего начать будущему радиолюбителю.

Источник

УМЗЧ D-класса на IR2153

Всем доброго, — паял я это недоразумение более двух лет назад. Начитавшись всякой чуши на форуме мусолящем этот «регулируемый блок питания» решил, что одним выстрелом убью двух. нет, трех, четырёх или даже пяти зайцев.
Чуть позже пришлось свои «хотелки» прибрать в шкаф, в самый темный угол.

Схема заработала сразу, ни чего настраивать не потребовалось и на первый взгляд, — даже не плохо так зазвучала, — однако — послушав его пару дней, стал замечать, что, как-то не «заходит».
Вот уж не знаю, с чем это связано, АЧХ его была не сказать, что слишком узка, до 16кГц он не «заваливал», по низам тоже все красиво, 1Гц раскачивал диффузор как маятник огромных настенных часов, и тем не менее, — что-то было не то.
Ну раз уж платы готовы и все работает надо оформить в корпус, может позже найдется для него задача.
Корпус весь алюминиевый из листа 2мм.

Платы прикручены к боковинам выполняющим роль радиаторов, — индикаторы от уже и не помню чего именно. Запитаны индикаторы по простейшей схеме, без каких либо «Логарифмических» выкрутасов.

Усилитель на самом деле весьма мощный, при питании 40В в плечо, он развивал на 4Ом порядка 220Вт синуса на 1кГц.
До сборки » Хитачиуса » этот аппарат трудился в НЧ «подтяжке» для полочных АС рядом с Пионером, — сигнал подавал через LC фильтр прямо с выхода Пионера, качал им сабвуфер на авто-динамике «Кенвуд» 300Вт (120).
После сборки » Хитачиуса » и ремонта второго НЧ динамика , это чудо осталось без дела и потихоньку «расползлось» по запчастям в другие схемы. Хитачиус — же теперь поет в две двухблочные АС, — на низах трудится «Авто-Кенвуд» справа и 4А32(СЧ+ВЧ), а слева ремонтный динамик снизу и такой-же «ширик» как и справа. АЧХ АС при сравнении приборами отличаются из -за разных динамиков в НЧ звене, однако на слух, ни чего не «выпирает» и не «перекашивает».
Возможно есть D-классы от которых не возникает чувства, что «что-то не то», — мне пока такие не попадались.

За видео сильно не пинайте, снимал каким-то «китайцем».

Звук «пердит» не в колонке, а в микрофонном усилителе телефона.

Люди советуют использовать другую IRку для таких целей, вроде бы какой-то «ПАЛНИК» звучит нормально, не знаю — не проверял, может кто из подписчиков его повторял, — буду признателен за подробности и впечатления, а если кто-то еще и собственные цифры приведет так вообще будет круто.

Печатки этого усилка не прикрепляю по причине того, что не могу рекомендовать его для повторения, да и найти самостоятельно их не сложно.

Всем спасибо за внимание и до новых встреч.

Источник

Импульсный источник питания для TDA7294 на IR2153

Приспичило как-то мне собрать усилитель на TDA7294. Причем собрать нужно было как можно скорее. День рождения был на носу, и планировалось отметить его на открытом воздухе, под звуки, испускаемые моими раритетными колонками Радиотехника S30.

Усилитель собран был незамедлительно. Кому интересно, читайте статью «Усилитель НЧ на TDA7294«. Пришло время сборки импульсного источника питания. Крайне важны были малые габариты источника.

Была выбрана наипростейшая схема импульсного источника питания на ir2153.

В интернете полно аналогичных схем чуть-чуть отличающихся друг от друга. Схемы не все рабочие, что в сети. Это я тоже не сразу понял, поэтому, немного намучился. Приведенная мною схема полностью рабочая. Соблюдая все номиналы данной схемы, и используя мою печатную плату, сэкономите время на исправлении своих и чужих ошибок.

Более сложный аналог данной схемы описан в статье «Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт«. Эту схему отличает наличие блока защиты от перегрузок и плавный запуск.

Простота схемы ИИП для TDA7294 на ir2153 позволяет новичкам с легкостью повторить её. Еще один плюс, это габариты. Плата импульсного источника питания имеет размеры 80мм в ширину и 80мм в высоту.

Принцип работы схемы.
Как работает блок питания на ir2153 описано в статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт”.

На принципиальной схеме не нарисован варистор, но в печатной плате он есть. В принципе его можно не ставить, так как роли почти не играет, он служит защитой от скачков напряжения в сети (никаких перемычек не нужно впаивать, просто не ставим варистор и все).

Термистор NTC при первом включении ограничивает скачок тока, при зарядке сетевых и выходных электролитов, через некоторое время он нагревается и его сопротивление уменьшается. Простая, но не совсем надежная защита. При повторном включении, когда термистор нагретый, защита уже не эффективна. Но как показала практика, блок питания надежен и не выходит из строя, как пишут некоторые люди в комментариях.

Времязадающие элементы R2 и C3 выбраны таким образом, чтобы драйвер обеспечивал генерацию импульсов с частотой около 70 кГц. Программа для расчета R2 и C3 находится под статьей, можете рассчитать под нужную вам частоту.

Элементы.

ОБОЗНАЧЕНИЕ	ТИП	НОМИНАЛ	КОЛИЧЕСТВО	КОММЕНТАРИЙ
Драйвер питания	IR2153	1
VT1,VT2	MOSFET — транзистор	IRF740	2
VDS1	Диодный мост	RS607	1	6А 1000В
VDR1	Варистор	MYG14-431	1	Можно не ставить
NTC	Термистор	5D-9	1	Или другой на 5Ом
R1	Резистор 2Вт	18кОм	1
R2	Резистор 0,25Вт	HER108	10кОм
R3,R4	Резистор 0,25Вт	33 Ом	2
C1,C2	Электролит	220мкФ 220В	2
C3	Конденсатор неполярный	1нФ	1	Керамика любое напряж.
C4	Конденсатор неполярный	0,1 мкФ	1	Керамика любое напряж.
C5	Электролит	220мкФ 16В	1
C6	Конденсатор неполярный	0,33 мкФ	1	Керамика любое напряж.
C7	Конденсатор неполярный	1мкФ 400В	1	Пленка
C8-C9	Электролит	470 мкФ 50В	2
C10-C11	Конденсатор неполярный	0,1 мкФ	2	Пленка
VD1	Диод	HER108	1
VD2	Импульсный диод	FR107,FR157	1	Любой другой импульсный
VD3-VD6	Диод Шоттки	КД213А	4

Список компонентов в PDF формате СКАЧАТЬ

Трансформатор.
Самым трудным этапом сборки является расчёт и напитка импульсного трансформатора. Подробно рассказывать про технологию расчёта и намотки транса я не буду, так как уже рассказывал ранее, читайте статью ”Расчет и намотка импульсного трансформатора”. Также рекомендую прочесть статью «Как перемотать трансформатор из блока питания ПК«

На этом этапе поделюсь немного опытом. В статье, ссылка на которую расположена чуть выше, описан метод намотки вторички с отводом от середины, сдвоенным проводом (если по расчетам вторичка имеет одну жилу) а потом соединении их в среднюю точку. Это дает синхронность, то есть, в обоих плечах будет одинаковое напряжение. Вторичная обмотка трансформатора для этого устройства должна иметь две жилы диаметром 0,85 мм, чтобы обеспечить нужную нам мощность (по моим расчетам, у вас может иметь и одну жилу).

Поэтому, если мотать методом из статьи выше, то пришлось бы мотать сразу 4-мя проводами, это крайне неудобно.

Я решил мотать двумя проводами, то есть, сначала мотал одно плечо двумя проводами, потом изоляция и далее второе плечо двумя проводами.

Таким способом советуют не мотать, из-за не синхронной намотки будет разное напряжение. У меня же получилось совсем одинаковое напряжение, и мотать мне было легче, бублик маленький.

Ниже я приведу некоторые намоточные данные.

Диаметр провода и первичной и вторичной обмотки 0,85 мм. Магнитопровод склеен из двух колец размером 28мм*16мм*9мм и магнитной проницаемостью 2000НМ.

Первичная обмотка содержит 39 витков, хотя по расчетам было сорок с копейками, ноне влезли они. Вследствие чего, пришлось уменьшить количество витков вторичной обмотки, относительно расчетов.

Итак, вторичная обмотка содержит 8 + 8 витков. Это значит 8 витков, далее отвод (это будет средняя точка), изоляция, потом еще 8 витков.

Вторичная обмотка мотается двумя жилами диаметром 0,85 мм.

(мотаем 8 витков вторички)

(соединяем конец 8-го витка с проводом, чтобы сделать отвод, и мотаем еще 8 витков в ту же сторону)

Изоляцию берем по вкусу (тряпочную изоленту, киперную или ФУМ ленту, лавсановую пленку или скотч). Я использую лавсановую пленку из обрезков витой пары.

Все обмотки должны мотаться в одном выбранном вами направлении.

Охлаждение.

Радиатором для ключей у меня является передняя панелька усилителя. Исполнена она из дюрали, высота 47мм, ширина 92мм, толщина 7мм. При испытаниях и дальнейшей эксплуатации одного канала TDA7294, ключи теплые, не горячие.