Схемы автоусилителей – схема сборки устройства и его блока питания для автомобильного сабвуфера, магнитолы и колонок, рейтинг УМЗЧ

Устройство автомобильного усилителя. Часть 1. Преобразователь.

Часть 1. Преобразователь напряжения

Несмотря на всё многообразие автомобильных усилителей их схемотехника схожа. Давайте узнаем, как устроен рядовой усилитель для авто.

Начнём с блока питания или инвертора. Дело в том, что сам усилитель питается от бортового аккумулятора 12V. А усилительная часть требует двухполярного напряжения ±25 вольт, а иногда и больше.

На печатной плате усилителя обнаружить преобразователь не сложно, его выдаёт тороидальный трансформатор и куча электролитов.

Преобразователь на плате усилителя CALCELL.

Преобразователь на плате усилителя Calcell

А это уже усилитель Lanzar VIBE. Преобразователь занимает половину печатной платы.

Печатная плата усилителя Lanzar VIBE (Преобразователь)

В большинстве случаев преобразователь строится на базе микросхемы ШИ-контроллера TL494CN, которую легко обнаружить в блоках питания AT от ПК.

ШИ-контроллер на плате автоусилителя

В мои руки попали несколько автоусилителей китайской сборки (CALCELL, Lanzar VIBE, Supra, Fusion). Во всех этих усилителях применялась схема преобразователя весьма похожая на ту, что опубликована в журнале «Радио» («Трёхканальный УМЗЧ для автомобиля», автор В. Горев, №8 от 2005 года, стр. 19-21). Вот данная схема.

Схема преобразователя автомобильного усилителя

Отличие данной схемы от тех, что применяются в промышленных образцах автоусилителей — это другая элементная база, а также применение одного вторичного выпрямителя (здесь их два). В серийных образцах также отсутствуют компенсационные дроссели (2L2 — 2L3, 2L4 — 2L5) и, соответственно, электролиты 2С9, 2С10, 2С13, 2С14. От всей этой цепи остаются только ёмкие электролитические конденсаторы на 3300 — 4700 мкФ (35 — 50V) на выходе преобразователя (2С11, 2С12). На входе преобразователя для фильтрации помех от бортовой сети устанавливается П-образный фильтр (LC-фильтр + ёмкостной фильтр). Он состоит из дросселя на ферритовом кольце (2L1) и двух электролитических конденсаторов (на схеме — 2С8, 2С21). Иногда, чтобы увеличить общую ёмкость конденсаторов, ставят несколько конденсаторов и соединяют их параллельно. Конденсаторы выбираются на рабочее напряжение 25V (реже 35V) и ёмкостью от 2200 мкФ.

Кроме этого в промышленных схемах цепи перевода из дежурного режима в рабочий выполнены на базе маломощных транзисторов. В приведённой же схеме для включения усилителя используется обычное электромагнитное реле на 12V.

В усилителях CALCELL, Lanzar VIBE, Supra в цепях обвязки микросхемы TL494CN установлена цепь из нескольких биполярных транзисторов. При подаче +12 на клемму REM (Remote — «управление») происходит запуск преобразователя — усилитель включается.

Схема инвертора — двухтактный преобразователь. В качестве ключевых транзисторов используются полевые N-канальные MOSFET транзисторы (например, IRFZ44N — аналог STP55NF06, STP75NF75) Также могут применяться и более мощные аналоги IRFZ46 — IRFZ48. Чтобы увеличить мощность преобразователя в каждом плече устанавливается по 2, а иногда и по 3 MOSFET-транзистора, а стоки их соединяются.

Ключевые MOSFET транзисторы и выпрямительные диоды

Благодаря этому через транзисторы можно прокачать значительный импульсный ток. Нагрузкой стоков полевых транзисторов являются 2 обмотки импульсного трансформатора. Он тороидальный, то есть в виде кольца с обмотками провода довольно большого сечения.

Импульсный трансформатор преобразователя

Так как с импульсного тороидального трансформатора напряжение снимается импульсное, то его нужно выпрямить. Для этих целей служат два сдвоенных диода. Один имеет общий катод (MURF1020CT, FMQ22S), а другой общий анод (MURF1020N, FMQ22R). Диоды эти непростые, а быстрые (Fast), рассчитанные на прямой ток от 10 ампер.

В результате на выходе получаем двухполярное напряжение ±25 — 27V, которое требуется для «раскачки» мощных выходных транзисторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ).

О важных мелочах. Чтобы отремонтировать автоусилитель в домашних условиях, необходим блок питания на 12V и ток несколько ампер. Я использую либо компьютерный блок питания или блок 12V(8А), который приобрёл для светодиодной ленты. О том, как подключить автомобильный усилитель дома читайте тут.

Также рекомендую заглянуть на страничку с примерами ремонта автомобильных усилителей.

Продолжение следует…

 

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

АВТОУСИЛИТЕЛЬ

   Добрый день. Многие автолюбители знают, что качественная акустика в машине важнее всего и без дополнительного усилителя мощности не обойтись. Существует множество вариантов самыx разнообразныx автоусилителей для машины на любой вкус. Сегодня в магазине аудиотеxники можно купить достаточно качественные усилители на любые параметры, но кто согласится за это заплатить цену минимум 100 долларов? Сегодня вам предлагаю конструкци самодельного усилителя мощности для автомобиля. Автоусилитель выполнен на интегральной микросxеме на TDA7381. Микросxема является высококачественным квадрофоническим усилителем звуковой частоты с мощностью до 25 ватт на канал. Но во время работы мне показалось, что выxодная мощность усилителя намного больше той мощности которая указана у нее в паспорте. У меня на чердаке оказалась автомагнитола с нерабочим дисководом. На ней стояла именна микросxема на TDA7381. 

Автоусилитель в машину

   Аккуратно её выпаял, прикрепил на теплоотвод и начал паять детали. Автоусилитель также имеет режим станд — бай и мюте, режим сна и отключения звука соответственно. Усилитель имеет очень простую сxему включения которая приведена ниже. 

Автоусилитель на тда7381

   Вxодные конденсаторы можно изменить по вкусу (номиналы не критичные и могут отклоняться в ту или иную сторону). Готовый автоусилитель был установлен в корпус от автомобильной магнитолы. В моем случае усилитель собран навесным монтажом, но для любителей аккуратности на всякий случай прикрепил к статье печатную плату усилителя. 

Плата Автоусилителя

   По сxеме ногу диагностики (25-й вывод) оставляют свободной. Все полярные конденсаторы нужно подобрать напряжением 25 вольт. Конденсатор по питанию может иметь емкость больше 2200 микрофарад — желательно использовать конденсатор с емкостью 4700 микрофарад. Звуковые регуляторы использовал две штуки сдвоенныx регуляторов с сопротивлением 47 килоом (для плавной регулировки советую использовать регуляторы именно с таким сопротивлением). К данному автоусилителю в машине подключались динамические головки от колонок Радиотеxника С-30. Динамики были вставлены в двери машины. 

Микросхема Автоусилителя

   Про качество звучания промолчу — собирайте и сами увидите, что среди автоусилителей с питанием от 12 вольт нет микросxемы лучше этой. При полной громкости не подавая сигнал из динамиков не было ничего слышно, но при подачи сигнала динамики играли по полной программе и без постороннего шума, а ватты были чистыми — только качественная музыка и все! Не забудьте, что к усилителю нужен фильтр помеx. Для него берем ферритовое кольцо от автомагнитолы и последовательно подключаем к плюсу питания усилителя. Если нет такого кольца, можно его мотать на ш-образный ферритовый или железный трансформатор (желательно использовать ферритовый трансформатор из блока питания ATX). С трансформатора снимаем все обмотки и на иx место мотаем 10 витков провода диаметром 1 миллиметр, затем собираем трансформатор и подключаем в разрыв питания. Авитоусилитель также необxодимо дополнить выключателем. Источником сигнала для усилителя можно использовать автомагнитолу, фм модулятор, мп3 плеер или просто мобильный телефон. Автор — АКА.

   Форум по усилителям

   Обсудить статью АВТОУСИЛИТЕЛЬ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

   Недавно было решено повторить известную схему преобразователя аккумуляторного напряжения автомобиля 12 вольт, в повышенное двухполярное, для питания мощных УМЗЧ. Показана основа схемы, далее её можно «усовершенствовать»по своим желаниям. Схема проста, надежна, при мощности близкой к максимальной практически не наблюдается нагревания диодов моста, трансформатора и выходных ключей. Хотя в генераторе преобразователя и стоит классическая TL494 — схема работает на ура.

  Весь преобразователь питания собран на небольшой печатной плате из фольгированного стелотекстолита, транзисторы и мощные диоды припаяны металлическими фланцами наружу — к ним прикручивается массивный алюминиевый радиатор. Его размеры зависят от нагрузки, подключенной к устройству. 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ НА TL494

   На следующей фотографии показан вид преобразователя со стороны монтажа.  Разрисовка платы и схемы в Layout — на форуме. 

вид преобразователя со стороны монтажа

   В качестве выпрямительных диодов стоят диоды Шоттки. Данным девайсом раскачивал в автомобиле две STK4044, субъективная оценка — очень хорошо!

Конструкция проверенного мощного преобразователя 12В в двухполярное +-40В для питания автомобильных УНЧ

   При выходном напряжении U=+-51В, для нормальной работы микросхем STK на холостом ходу, при P=max просадка порядка 1,5 Вольт на плечо. Думаю этот провал мало ощутим на слух, тем более что усилитель на максимуме вряд ли кто слушает постоянно. Плата разработана собственноручно,можно сказать на скорую руку, так что вы можете усовершенствовать её по желанию. В общем данный самодельный преобразователь для автомобильного УНЧ работает на 100% — рекомендую к повторению. Более подробно зависимость мощности от напряжения выхода и сопротивления динамика УМЗЧ, показана в таблице.

   Небольшое примечание: для мощности в нагрузке более 300Вт, желательно ставить в трансформаторе 3 кольца и использовать более мощные полевые транзисторы. Схему проверил: Губернатор.

   Форум по преобразователям питания

   Обсудить статью ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА

   Наверное каждый автовладелец время от времени задумывается о таком звуке, чтоб дрожали стёкла в соседних машинах. Изучение прайсов мощных автомобильных УМЗЧ заставляет вздохнуть — суммы на них уйдут под тысячу долларов. Но если есть желание, а главное знания в радиотехнике, можно сделать самому приличный 400-ваттный автомобильный усилитель мощности. Именно честных, а не китайских 400 Вт мы получили от этой конструкции при испытаниях. На основе преобразователя напряжения 12 В с TL494 (KA7500), мощности будет достаточно для питания четырех микросхем усилителей TDA7294. А светодиодные цифровые индикаторы на передней панели покажут фактическое напряжение батареи, температуру и расчетную выходную мощность. Можно этот блок и не делать, поэтому всё, что к нему относится, будет выложено отдельным материалом — для удобства.

Инвертор питания

   Преобразователь на основе драйвера TL494 работает на частоте 30 кГц и управляет двумя MOSFET транзисторами IRFP064N. К сожалению, эти транзисторы имеют большие емкости затвора и необходимо использовать буферный каскад — два BD139 и BD140. Выпрямительные диоды — супер быстрые FES16. На выходе 4 конденсатора 4700uF.

Печатная плата для АВТОМОБИЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Ферритовый трансформатор изготовлен самостоятельно на основе кольца

   Ферритовый трансформатор изготовлен самостоятельно на основе кольца TX42 (К42/13/26). Первичная обмотка: 4 витка 20-ю проводами 0,6 мм. Вторичное питание: 11 витков 6-ю проводами. Это позволяет получить +/-40 В напряжения при 14,5V на входе. В схеме не использовано никакой стабилизации напряжения, так как +/-40 В — это безопасное напряжение для работы TDA7294. Во время работы, это напряжение упадет до +/-30 В с 4 Ом динамиком.

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА - инвертор 12В

самодельная конструкция 4 по 100 ватт, автомобильного усилителя

Усилитель мощности

   В основе УМЗЧ 4 микросхемы TDA7294 в типовом включении. Выходная мощность каждого канала составляет 100 Вт. После сборки были сделаны замеры и получено 90 Вт rms мощности от каждого усилителя с 1% искажений. Каналы могут работать в обычной или мостовой конфигурации — тогда будет стерео по 200 ватт. Тогда надо по другому переключить перемычки на плате.

Как сделать АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА 4 канала

   Файлы проекта находятся тут. В общем мы настоятельно рекомендуем эту схему, чтобы получить хороший усилитель в авто на все случаи жизни. Ему подвластны как мягкие, романтические композиции, так и тяжёлый драйв. Далее фото готового УМЗЧ с индикаторами:

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА - задняя панель

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА - передняя панель

   Схемы для авто

Автоусилитель 190Вт 4Ом/370Вт 2Ом | soundbass

Простой и мощный автомобильный усилитель, который можно использовать как для сабвуфера, добавив фильтр низких частот так и для широкой полосы. Усилитель состоит из двух основных блоков: усилителя мощности и преобразователя напряжения. Эти два блока компактно размещены на одной плате, что упрощает конструирование данного усилителя и обеспечивает его компактность.

Характеристики усилителя:
Напряжение питание усилителя: 12-14В
Выходная мощность на нагрузке 4 Ом = 189.4Вт
Выходная мощность на нагрузке 2 Ом = 364.5Вт
Ток потребления на нагрузке 4 Ом = 19А
Ток потребления на нагрузке 2 Ом = 28А

Схема усилителя:

Усилитель собранный по простой схеме, с использованием на выходе двух пар дарлингтовых транзисторов TIP142 TIP147, что упрощает конструктив схемы и увеличивает выходную мощность. Данный усилитель работает в В классе. При правильной сборке в настройке не нуждается.

Схема преобразователя:

Преобразователь построен на ИМС SG3525, которая представляет из себя полноценный ШИМ с выходом для управление мощными полевими транзисторами. В выходном каскаде преобразователя используются две пары полевых транзисторов RFZ48. Отдельное внимание следуют уделить трансформатору преобразователя, схема намотки изображена ниже на рисунке.

Схема намотки трансформатора преобразователя:

Трансформатор намотан на ферритовом кольце размером 3х7х1см. Первые две обмотки содержат по 4 витка проводом 1,5мм. Вторичная обмотка содержит 2 обмотки по 22 витка в каждой проводом 1мм.

Схема расположения элементов на печатной плате:

Печатная плата усилителя:

Фото собранного усилителя:

Видео работы усилителя:

Печатную плату и дополнительную инструкцию по сборке можно скачать тут.

Ремонт автомобильного усилителя своими руками.

Реальные примеры ремонта усилителей для авто

Здесь я поделюсь своим скромным опытом в области ремонта автомобильных усилителей. Надеюсь, информация пригодиться начинающим радиомеханикам в их нелёгком деле восстановления аудиоаппаратуры, а также автолюбителям, знакомым с электроникой и желающим починить свой усилитель самостоятельно.

Для начала, хотелось бы рассказать о том, как включить автоусилитель без автомагнитолы и в домашних условиях. Подробнее об этом читайте здесь. Это понадобиться при ремонте автоусилителя.

Если под рукой нет достаточно мощного блока питания, то подойдёт любой на напряжение 12V и ток 1 — 3 ампера. Но тут стоит понимать, что он нам нужен лишь для того, чтобы включить и наладить усилитель. Эксплуатировать на полной мощности мы его не будем, поэтому потребляемый ток будет минимальный.

Также настоятельно рекомендую прочитать или взять на заметку материал по устройству преобразователя автомобильного усилителя. Эта информация очень важна.

Ну, а теперь, примеры ремонта из реальной практики. В основном они касаются одного из главных блоков любого автоусилителя — преобразователя напряжения, или по-другому — инвертора.

Ремонт автомобильных усилителей CALCELL.

1. Неисправность: автоусилитель уходит в защиту. На передней панели светится красный светодиод PRT (Protect — «защита»). После пары включений усилитель вообще перестал подавать признаки жизни — светодиод PRT перестал светиться.

Причиной неисправности оказался транзистор 2N4403 в цепи микросхемы TL494CN (преобразователь). Один из его переходов был пробит. Кроме этого сгорел резистор на 10Ω (Ом). На фото R7 — это он. Пока резистор «терпел» — усилитель включался, но уходил в защиту. Как перегорел — усилитель перестал включаться вообще.

Пробитый транзистор 2N4403

Цоколёвка биполярного P-N-P транзистора 2N4403.

Внешний вид и цоколёвка транзистора 2N4403

Почему усилитель уходил в защиту? Дело в том, что данный транзистор входит в состав цепи вкл./откл. Из-за пробоя P-N перехода транзистора усилитель не включался и уходил в защиту.

Элементы цепи вкл./откл. (дежурный/рабочий режим)

Под рукой подходящей замены PNP транзистору 2N4403 не оказалось. Поэтому была предпринята рискованная попытка взять такой же транзистор из предварительного каскада одного из каналов усилителя. Благо они там были. Да, подумаешь, решил я, ну вытащу оттуда транзистор, запаяю взамен неисправного, проверю усилитель. Ай, да, так и сделал. Но после нескольких секунд после включения я почуял запах гари. Оказалось, что из-за отсутствия 1 маааленького транзистора мощные комплементарные транзисторы выходного каскада УМЗЧ стали жутко греться. К счастью, транзисторы уцелели. Поэтому я не советую так «хитрить».

Замену транзистора осложняло то, что он был заляпан каким-то резиновым клеем, которым приклеены к плате бочонки электролитов.

2. Усилитель CALCELL POP 80.4 не включается. Перегорают защитные предохранители.

Аппарат пришёл «дохлый», видимо после некорректного подключения. После беглого осмотра деталей без выпаивания обнаружилось, что пробит стабилитрон на 11V в «обвязке» микросхемы ШИМ-контроллера TL494CN. Также обнаружился пробой самой микросхемы TL494CN. При замере сопротивления между выводом 12 (+ питания, Vcc) и 7 (- питания, GND) мультиметр показал — «0». По всей видимости было сильно завышено напряжение питания усилителя.

Пробитые TL494CN и стабилитрон 11V

После замены микросхемы TL494CN и стабилитрона на 11V была предпринята попытка включить усилитель. Но, после включения засвечивался красный светодиод PRT на несколько секунд (как и должно быть), а затем полная тишина… . Блок питания, от которого запитывался усилитель уходил в защиту из-за перегрузки по току.

Оказалось, что одна из двух групп MOSFET-транзисторов на плате преобразователя сильно греется. Транзисторы другой группы — холодные. После проверки 3-ёх транзисторов STP75NF75 которые грелись, выяснилось, что они пробиты (Исток — Сток). Также был пробит транзистор 2N4403, который является буферным для данного плеча преобразователя. Более подробно со схемой типового преобразователя (инвертора) автоусилителя можно ознакомиться тут.

Неисправные элементы преобразователя напряжения

После замены буферного транзистора 2N4403 и трёх MOSFET’ов STP75NF75 (маркированы как P75NF75), автоусилитель стал исправно работать.

3. Усилитель CALCELL POP 80.4. При включении усилителя загорается красный светодиод «PROTECT» и через несколько секунд тухнет. Усилитель не включается — индикации нет.

Такое бывает, когда преобразователь уходит в защиту из-за большого потребления тока или короткого замыкания в нагрузке. Нагрузкой в данном случае является все четыре усилителя, блок фильтров и предусилители.

Наиболее вероятная причина срабатывания защиты — выход из строя выходных транзисторов. В усилителе CALCELL POP 80.4 в качестве выходных транзисторов применяются мощные биполярные транзисторы. Оценить их исправность можно вот по этой методике, причём выпаивать транзисторы вовсе не обязательно. Как правило, пробой перехода транзистора определяется легко, мультиметр начинает противно пищать зуммером — сигнал того, что между выводами транзистора нулевое сопротивление.

Стоит учесть, что при такой быстрой проверке связанные с проверяемым транзистором детали (маломощные транзисторы и т.п.) могут влиять на показания. Поэтому если есть сомнения — выпаиваем и проверяем транзистор отдельно. Нередки случаи, что пробитыми бывают как раз элементы, связанные с нашим транзистором, а не он сам. В некоторых усилителях, например, таком как SUPRA SBD-A4240, в качестве выходных транзисторов применяются MOSFET’ы. MOSFET-транзисторы можно проверить универсальным тестером, так как для таких целей обычный мультиметр годится не всегда.

Вернёмся к нашему усилителю. Для большей наглядности я буду ссылаться на принципиальную схему данного усилителя — схема автоусилителя CALCELL POP 80.4. При проверке выходных транзисторов у одного из них переход База — Коллектор (B-C) «звонился» как пробитый. На схеме он обозначен как Q312 (2SA1694). Чтобы проверить работоспособность усилителя, я выпаял неисправный транзистор и его комплементарную пару — транзистор 2SC4467 (Q311). Включил усилитель, но он снова ушёл в защиту. Значит где-то осталось что-то горелое. Кроме того сильно грелись маломощные транзисторы Q309 (MPSA06) и Q310 (MPSA56). Проверка показала, что у транзистора Q309 (MPSA06) пробиты оба перехода.

Маломощные транзисторы в предусилителе

Так как в продаже комплементарной пары 2SC4467/2SA1694 не было, то решил заменить более мощными аналогами — парой 2SA1943/2SC5200 производства фирмы TOSHIBA. Вот такими. На ощупь тяжёленькие и внушают доверие Маломощные транзисторы в предусилителе.

Комплементарная пара транзисторов 2SA1943/2SC5200

После установки новых транзисторов 2SA1943/2SC5200 оказалось, что они крупноваты и из-за этого плата не влазит в корпус.

Заменяем транзисторы

Пришлось выкусить небольшую часть печатной платы, чтобы они убирались в корпус и плотно прилегали к поверхности.

Замена комплементарной пары

После замены усилитель стал исправно работать.

Усилитель CALCELL POP 80.4 после ремонта

Во время электропрогона я заметил, что даже без нагрузки маломощные транзисторы в предусилителях довольно ощутимо греются. При проигрывании музыки с обильными басами нагрев усиливается. Усилитель работал на два сабвуфера (по одному в мост).

Возможно, длительная работа на максимальной мощности привела к перегреву и выходу из строя маломощного транзистора MPSA06 (Q309), а это в свою очередь к пробою перехода Б-К мощного транзистора 2SA1694 (Q312) в выходном каскаде усилителя.

4. Нестандартный случай. В ремонт принесли только что купленный в магазине усилитель CALCELL. По словам владельца после подключения питания из вентиляционных отверстий усилителя пошёл дым.

После вскрытия и осмотра печатной платы оказалось, что на выводах одного из MOSFET транзисторов преобразователя есть следы паяльной пасты, шариков припоя. Вот фото.

Оплавленная паяльная паста на печатной плате

Судя по всему, через остатки припойной пасты при включении пошёл ток. Из-за этого канифоль в пасте нагрелась и стала испаряться в виде белого дымка. После этого усилитель не включался из-за припойной перемычки, образовавшейся при оплавлении паяльной пасты. Не секрет, что дешёвая электроника, сделанная в Китае, не проходит предпродажной проверки. Отсюда вот такие «ляпы».

Ремонт автомобильного усилителя Lanzar VIBE 221.

Диагноз: автоусилитель не включается. Нет индикации светодиодов. Судя по внешнему виду печатной платы, усилитель пытались чинить, и даже были заменены ключевые MOSFET транзисторы в одном из плеч преобразователя. Вместо родных IRFZ44N были установлены STP55N06. Но усилитель приказал долго жить. Также в цепи затворов МОП-транзисторов были «подгоревшие», но исправные резисторы на 100 Ом. При проверке буферных транзисторов 2SA1023, которые «раскачивают» мосфеты IRFZ44N, выяснилось, что они исправны.

Элементы неисправного усилителя

После замены микросхемы ШИ-регулятора TL494CN усилитель заработал. На всякий случай были заменены буферные транзисторы 2SA1023 и диоды 1N4148 в цепи база-эмиттер этих транзисторов.

Плата автоусилителя после замены неисправных деталей

Ремонт автомобильного усилителя Mystery.

Проблема: усилитель включается, но звука нет. Автомобильный усилитель Mystery 1.300 типичный представитель так называемых моноблоков. То есть это монофонический усилитель. Заявленная производителем звуковая мощность — 300W. Такие усилители обычно используют для работы на мощный низкочастотный динамик, то бишь сабвуфер или саб.

Автоусилитель Mystery 1.300 без верхней крышки

После вскрытия и осмотра печатной платы выяснилось, что несколько транзисторов (2SB1367 и 2SD2058) плохо пропаяны, имеет место деградация пайки и чрезмерный нагрев мест пайки. Транзисторы, судя по всему, являются частью стабилизаторов на 15V во вторичных цепях питания. Служат эти стабилизаторы для питания операционных усилителей и фильтров усилителя. По-другому этот узел можно назвать предусилителем. Именно к нему мы подключаем те самые «тюльпаны», по которым подаётся звуковой сигнал с автомагнитолы. Естественно, если нет питания предусилителя, то и звука не будет.

Почему так произошло? Дело в том, что транзисторы, которые перегревались, не имеют радиатора, корпус их пластиковый. Держатся они на собственных  выводах. Дополнительного крепления нет. Из-за перегрева и постоянной тряски (в авто ведь установлен), пайка разрушилась и контакт нарушился. Поэтому стабилизаторы перестали работать. Ещё чуть-чуть и транзисторы просто бы выпали из установочных отверстий!

После восстановления пайки транзисторов, усилитель полностью заработал, но ощутимый нагрев транзисторов наводил на мысль, что через некоторое время будет повтор.

Было решено установить греющиеся транзисторы на самодельный радиатор, чтобы уменьшить нагрев. Также обновить пайку выводов и сделать её более надёжной. Вот что из этого вышло.

Самодельный радиатор

Заодно на радиатор были посажены соседние транзисторы, которые грелись меньше — для придания жёсткости конструкции. Так как транзисторы в пластиковом корпусе и не имеют металлического фланца, нанёс на место теплового контакта с радиатором ещё и теплопроводной пасты КПТ-19.

Установленные на радиатор транзисторы

Установленные на радиатор транзисторы

Кроме всего прочего на печатной плате моноблока имелся явно «вспученный» электролитический конденсатор на 3300 µF* 63V во вторичном выпрямителе. В блоке питания — инверторе обычно ставиться 2 электролитических конденсатора, так как питание усилительных каскадов двухполярное, в районе ± 28 — 37 вольт. Соседний электролит выглядел лучше и не был «вспучен».

Заменённый конденсатор и подогревающие его резисторы

Было решено на всякий случай заменить тот электролит, который вздулся новым на 4700 µF * 63V (такой был в наличии). Во время электропрогона автоусилителя выяснилось, что заменённый электролитический конденсатор слегка нагревается. Оказалось, что его подогревают расположенные рядом мощные резисторы. Для справки — у соседнего электролита таких резисторов рядом нет. Это явная недоработка. Как известно, нагрев плохо действует на электролитические конденсаторы, так как электролит быстрее высыхает и их ёмкость уменьшается.

Ремонт автомобильного усилителя Fusion FP-804.

Неисправность: автоусилитель не включается. Индикации нет. После вскрытия причину долго искать не пришлось. В преобразователе сгорели все MOSFET-транзисторы HFP50N06 (оригинал — STP50N06), а также несколько резисторов на 47 Ом в цепи затвора некоторых из этих транзисторов. Также выбило буферные транзисторы 2SA1266.

Пробитые MOSFET

Взамен сгоревших транзисторов HFP50N06 были установлены IRFZ48N, заменены новыми буферные транзисторы 2SA1266, сгоревшие резисторы 47 Ом, а также на всякий случай микросхема ШИ-контроллер TL494CN.

Буферные транзисторы в преобразователе напряжения

Аппарат включился и стал работать исправно. Но радость моя была недолгой. Спустя три дня мне позвонил владелец усилителя и сообщил, что появился слабый монотонный свист в тыловых динамиках. Свист был слышен только при работающем двигателе.

Первая мысль, что пришла в голову — помехи от генератора, которые попадают в звуковой тракт усилителя. Такое бывает при сделанной наспех проводке и близком расположении питающих и сигнальных (межблочных) цепей. Но электропроводка и межблочные кабели были выполнены качественно, в чём я и убедился. Через день мне привезли уже «дохлый» усилитель Fusion FP-804 со знакомым диагнозом: не включается.

Самое интересное было в том, что индикатор питания «Power» еле заметно светился. Но на это я не обратил внимание. После вскрытия оказалось, что опять вышибло всё те же MOSFET’ы. Так данный усилитель оказался у меня в груде лома — отдали на детали.

Спустя некоторое время решил восстановить этот усилитель, да и хотелось разобраться, в чём же причина повального выгорания довольно дорогих мосфетов в преобразователе. Купил новые транзисторы взамен неисправных, установил и…

При первом запуске стал свидетелем феерического шоу. Сразу после включения послышался нарастающий свист — медленный запуск преобразователя, а потом увидел проскакивающие искры из центра тороидального трансформатора.

Неисправный трансформатор

Вот она — неисправность! Пробой обмоток в трансформаторе. Если бы замешкал и не выключил, то выжег бы напрочь и эту партию MOSFET’ов.

Тороидальный трансформатор в преобразователе автоусилителя

После этого стало ясно, почему тускло светился зелёный светодиод «Power» при подключенном питании 12V. Ток попадал во вторичную цепь через пробой между обмотками трансформатора и слегка «подсвечивал» светодиод индикации питания. С такой неисправностью я столкнулся первый раз. Единственный выход — перемотка тороидального трансформатора.

Принципиальная схема автоусилителя Fusion FP-804 (он же Blaupunkt GTA-480) приведена тут.

Ремонт автомобильного усилителя SUPRA.

Автомобильный усилитель SUPRA SBD-A4240.

Усилитель SUPRA SBD-A4240 (V1M07)

Неисправность: Включается штатно — «зелёный светодиод«. Но при подаче сигнала на входы звука нет ни в одном канале. Усилитель молчит.

Данная неисправность не типовая. Для лучшего пояснения методики поиска и устранения поломки, я буду ссылаться на схему данного усилителя. Схема автомобильного усилителя Supra SBD-A4240 (откроется в новом окне).

Замеры напряжения питания во вторичных цепях ничего не дали — всё в норме. После беглой проверки был обнаружен пробитый стабилитрон 7,5V (на схеме обозначен как ZD4).

Пробитый стабилитрон ZD4

Пробитый стабилитрон приводил к отключению сигнальных цепей всех усилителей, так как установлен он в цепи блокировки входных сигналов (Q3, Q101, Q201, Q301, Q401, ZD3, ZD4).

Эта цепь блокирует прохождение сигнала звуковой частоты на входы предусилителей. «Блокировка» сигнала происходит на короткое время, сразу после включения усилителя. Делается это для того, чтобы избежать «щелчка» в динамиках.

Так как в наличии стабилитрона на 7,5V не было, то вместо пробитого был установлен  стабилитрон на 5,6V (это привело к небольшим искажениям сигнала, позднее установил стабилитрон на 7,5V). После этого стали работать 3 канала с небольшими искажениями, а 1 канал выдавал сильные искажения с признаками самовозбуждения усилителя. При касании пинцетом входа звукового сигнала («тюльпанов») в динамике слышалось периодическое «бульканье».

Подозрение пало на блок входных фильтров, тот, что реализован на операционных усилителях — микросхемах KIA4558 (на схеме U1-A и U2-A). Поэтому, чтобы определить, где же кроется неисправность, была разорвана сигнальная цепь, идущая с выхода блока входных фильтров ко входу предусилителя. Делается это просто — выпаивается один вывод электролитического конденсатора (на схеме это C108).

Далее касаемся пинцетом вывода резистора R115 или вывода базы транзистора Q103. Тем самым мы подаём на вход предусилителя «сигнал-помеху». При этом если усилитель исправен, то в динамиках мы услышим характерный гул. Но в данном случае вместе с гулом в динамике, я опять услышал противное «бульканье». Стало понятно, что проблему нужно искать в предусилителе, а не блоке входных фильтров.

Поиск неисправного элемента в предусилителе осложняло то, что он выполнен на маломощных транзисторах (на схеме Q102 — Q116), которых довольно много. Проверка этих транзисторов без выпайки из платы (на предмет пробоев переходов) результата не дала. Поэтому было решено выпаять все транзисторы предусилителя и проверить их уже более тщательно.

Проверка транзисторов предусилителя

Результата это также не дало, хотя и удалось обнаружить два транзистора 2N5551, которые вызывали недоверие. Проверял их универсальным тестером, и они через раз определялись как пробитые. Пришлось их заменить новыми. Все остальные транзисторы оказались исправны, как и другие элементы схемы: диоды (D3 — D5) и конденсаторы. НО! Резисторы я не проверял!

При внешнем осмотре заметил, что на корпусе одного из резисторов (на схеме R124 — 47 Ом) еле заметный подгар. При проверке, оказалось, что резистор в обрыве.

Сгоревший резистор R124

Так как резистор R124 установлен в цепи эмиттера транзистора Q106 (2N5551), то его обрыв приводил к некорректной работе усилителя и тому самому «бульканью». После замены неисправного резистора усилитель стал работать исправно. Также был заменён новым транзистор Q106. Как уже говорил, при проверке пара транзисторов 2N5551 попала под подозрение. Возможно, один из них и есть транзистор Q106, в цепи которого и сгорел резистор R124.

Другая неисправность такого же усилителя.

В ремонт принесли уже знакомый нам автоусилитель SUPRA SBD-A4240 (V1M07) с «выдранными» электролитами во вторичных цепях преобразователя. На мой вопрос: «Как это произошло?», — владелец ответил, что усилитель был в машине, попавшей в аварию. В результате усилитель исправно работал, но в динамиках был жуткий фон — импульсные помехи от преобразователя делали своё дело. На место родных конденсаторов были установлены новые, ёмкостью 2200 мкФ * 35V. Фон пропал.

Автоусилитель SUPRA после ремонта

Если есть возможность, то, конечно, лучше ставить электролиты с большей ёмкостью (2200 — 4700 мкФ).

Бывают случаи, что найти электролитический конденсатор большой ёмкости довольно сложно. Не беда! Можно сделать составной конденсатор из нескольких, ёмкость которых невелика. О том, как правильно соединять конденсаторы читайте вот тут.

Другие мелочи.

Все активные элементы — транзисторы, как полевые, так и мощные комплементарные пары транзисторов устанавливаются на радиатор через изоляционную прокладку из слюды. Для улучшения теплопередачи применяется теплопроводная паста.

В некоторых случаях приходится демонтировать печатную плату с корпуса усилителя, который ещё является радиатором. Естественно, теплопроводная паста размазывается, пачкает всё вокруг, к ней прилипает пыль и грязь. Поэтому приходиться убирать её с радиатора и корпусов транзисторов, очищать от неё изолирующие прокладки из слюды. Занятие не из приятных.

Электроизоляционная прокладка

После ремонта, всё нужно восстановить, как было. Под рукой должна быть теплопроводящая паста КПТ-8 или КПТ-19. Наносить пасту лучше с обеих сторон, и на металлическую подложку транзистора и на радиатор. В таком случае слюда будет посередине и с обеих сторон покрыта слоем термопасты. Наносить много пасты не советую, главное, чтобы на поверхности образовался ровный, тонкий слой пасты.

Советую по случаю также прикупить слюды. Я, например, купил слюдяную пластинку размером 10 * 5 см. и толщиной около 1 мм. Слюду можно легко «расслоить» с помощью острого лезвия ножа. Получиться несколько изоляционных прокладок из слюды. Их можно использовать взамен сломанных, испорченных, потерянных изоляционных прокладок. Слюда легко нарезается ножом на пластинки подходящего размера.

Где взять детали для ремонта?

При ремонте автоусилителя нередко требуются детали для замены неисправных. Бывает, что найти такие не удаётся. Где купить? Можно купить радиодетали через интернет. Я, например, заказывал на AliExpress. В наших интернет-магазинах не всегда удаётся найти нужное.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

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.

блок-схема УМЗЧ класса D

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.

АЧХ УМЗЧ класса D

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

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.

Схема УНЧ Д-класса

Выше приведена таблица со сравнением основных параметров этих трех транзисторов:

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА D САМОДЕЛЬНЫЙ

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

   Обсудить статью УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА D

Author:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о