MEGABASS

Zesilovač s přeladitelnou výhybkou pro subwoofer do auta-55/70W

Nová verze desky plošného spoje sub. zesilovače pouze s 1 propojkou - Autor Burky

Schéma, DPS, osazovací výkres a rozpiska součástek k Burkyho verzi DPS zesilovače 524 kB

Deska plošného spoje - Burky velikost 1:1 - tisk 136 kB

Kontakt na autora DPS: Burkon@volny.cz

---

Starší DPS 70W zesilovače pro subwoofer - funkce, popis, konstrukce - Autor Admin

      Tento subwooferový zesilovač je ročníková závěrečná práce k maturitě na SPS elektrotechnické v Pardubicích, Karla IV. 13. S maturitním výrobkem (70W zesilovač pro subwoofer s TDA1562Q s přeladitelnou výhybkou spolu se subwooferovou reprobednou s 12" reproduktorem StarBass DT300-4) jsem se zúčastnil soutěže Středoškolská odborná činnost - SOČ a vyhrál jsem s ním 2 místo v okresním kole v oboru 10 - elektrotechnika, elektronika, telekomunikace a technická informatika.

Download:

Dokumentace ke stavbě zesilovače a subwooferu 2,5 MB

Tištěný spoj zesilovače velikost 1:1 - tisk 18 kB

Rozpiska součátek pro zesilovač 121 kB

Zesilovač + Subwoofer StarBassDT300-4 v provozu 5 MB

Všechna práva vyhrazena webu www.chrudim.cz/tuning, Dokumentace je určena pouze pro čtení

Parametry zesilovače
      Jedná se o monofonní výkonový zesilovač třídy H s integrovaným obvodem philips TDA1562Q. Napájecí napětí je 12-16V, výstupní výkon 55W trvale, 70W špičkově, špičkový odběr 6A, zatěžovací impedance 4ohmy, přeladění výhybky 40-200Hz. Výhybka je se strmostí 12dB/okt, což je do auta vyhovující, protože subwoofer se umisťuje často pod sedadlo nebo za zadní sedadla, kde jsou vyšší kmitočty účinně tlumeny.
      Zesilovač na rozdíl od některých finálních výrobků dodá poctivý výkon 55 W minimálně. Mnoho zesilovačů má deklarováno výkony řádu stovek wattů, ale reálný výkon bývá menší než 20 W.
      Pro lepší chlazení koncového stupně byl na chladiči připevněn větrák z PC s obvodem pro regulaci otáček, který byl řízen pomocí tepelného čidla přiloženého k aktivnímu prvku. Toto aktivní chlazení není zapotřebí, protože větrák byl použit jen kvůli obhajobě u maturity. Použil jsem 2/3 chladiče z procesoru ze socet 1 od 200 MHz Celeron procesoru a bezproblému TDA1562Q uchladí. Kdyby jste zvolili nedostatečný chladič tak se vám TDA1562Q nezničí, protože má tepelnou pojistku. Při teplotě jádra 120 °C se IO přepne z třídy H do třídy B = maximální výkon 20W.

Popis schématu zesilovače
      Výhybka je 2. řádu - tj. se strmostí 12 dB /okt. Přeladitelnost výhybky se pohybuje od 40 - 200Hz. Vstupní signál je veden přes odpory R20 a R21 na potenciometr P1, který je pro nastavení vstupní úrovně. Vstupní signál je vhodné vést z obou kanálů - stereo. Odpor R18 zajistí logaritmický průběh potenciometru. Za potenciometrem následuje neinvertující zesilovač IC1/A, který kompenzuje zeslabení dalších částí filtru. Za zesilovačem je filtr typu horní propust s dolní frekvencí asi 20 Hz - IC1/B. Ten odfiltruje ze signálu kmitočty, které nejsou slyšet, a tím odlehčí zesilovači a reproduktoru. Obvod IC1/C je zapojen jako filtr typu pásmová propust s kmitočtem asi 40 Hz. Tato propust kompenzuje pokles citlivosti každého basového reproduktoru. Na vstupu obvodu IC1/D se pak signál z pásmové propusti přičítá k signálu z obvodu IC1/B. Obvod IC1/D je zapojen jako invertující zesilovač. Ve zpětné vazbě jsou zapojeny součástky C8 a R13, které omezují přenos vyšších kmitočtů. Po úpravách signálu se vede signál na přeladitelný filtr typu dolní propust. Filtr se přelaďuje dvojitým potenciometrem P2, který je součástí nastavitelného filtru 2. řádu se strmostí 12 dB/oktávu typu Linkwitz - Riley. Tento typ filtru je používán v audio zařízeních nejvyšší kvality. Jeho výbornou vlastností je dobrý fázový průběh.
      Do výkonu 18 W pracuje koncový stupěň jako standardní můstkový zesilovač ve třídě B. Při zvětšení výkonu nad 18 W se připojí napětí z pomocných kondenzátorů C13 a C19, které jsou připojeny na dva vnitřní měniče a zesilovač pracuje ve třídě H. Jeden měnič přidává napětí +12 V ke kladnému napájecímu pólu a druhý kondenzátor s měničem se připojuje k zápornému napájecímu pólu. Teoreticky je zesilovač napájen napětím 36 V, tj. ±18 V - samozřejmě je třeba ještě odečíst saturační napětí na tranzistorech měniče. Při tomto napájení je standardní výkon 55 W, při velmi malém zkreslení 0,5 %. Špičkový výkon dosahuje až 70 W při zkreslení až 10 %. Při teplotě pouzdra větší než 120 °C se odpojí vnitřní měniče a zesilovač přejde do standardního provozu třídy B s maximálním výkonem do18 W. Pokud teplota pouzdra překročí 145 °C, pak se zesilovač úplně odpojí. Zesilovač díky přepínání provozu může používat menší chladič než klasický zesilovač o stejném výkonu. Zesilovač má i velmi účinnou ochranu proti zkratu výstupu proti zemi i proti kladnému napájení a samozřejmě i proti zkratu výstupů navzájem. Po odstranění zkratu se zesilovač za 20 ms znovu uvede do provozu.
      Napájení celého zesilovače je provedeno z automobilové baterie nebo alternátoru v rozmezí napětím od 12 - 14.4V a kladný pól se připojuje na vstup X3-2 a záporný pól na vstup X3-3. Výhoda tohoto napájení je v tom, že oba zdroje napětí jsou velice tvrdé zdroje a dodávají konstantní napětí při odběru proudu až 6A, který zesilovač při plném vybuzení potřebuje.
      Při použití zesilovače mimo auto je zapotřebí zajistit dobrý zdroj především konstantního napětí nejméně 12V a možnosti odběru proudu až 6A. Nejlepší je použití autobaterie, ale toto řešení není ideální pro trvalý provoz například někde v domácnosti, protože autobaterii je zapotřebí dobíjet. Jako další řešení se nám naskýtá použití trafa, které musí dodat veliký proud. Namotání trafa bude stát víc peněz, ale pro domácí použití je nejideálnějším. Další možnost je připojení zesilovače na zdroj od počítače, který dodá až 10A. Je to ta nejlevnější varianta zdroje, která zesilovači také stačí.
      Vstup M-SEL (X3-1) je použit pro vypínání zesilovače, pro jednodušší ovládání zesilovače bez nutnosti použít výkonového vypínače. Přivedením kladné úrovně na vstup M-SEL (X3-1) je zesilovač aktivní, toto napětí je možno připojit externím vypínačem nebo se připojí vstup X3-1 na externí ovládací výstup autorádia pro zapínání zesilovače. Při nulovém napětí na tomto vstupu přejde zesilovač do režimu Stand by, kdy má spotřebu max. 50 µA (v reproduktoru ozve malé lupnutí, zesilovač je stále napájen z rozvodné sítě auta). Doba přechodu mezi oběma stavy je asi 50 ms. Součástky R16 a C12 však tuto dobu prodlužují.
      Indikace zapnutí zesilovače je řešena pomocí led diody s odporem R17 zapojené do napájecí větve stand by (vstup X3-1). Výstupu ze zesilovače na reproduktor je označen X3-4 kladný pól a X3-5 záporný pól, výstup je dělán na 4 ohm basový reproduktor. Kladný stereo signál se přivádí na svorky X4-1 a X4-2, levá a pravá strana se můžou zaměnit protože výhybka oba signály slučuje. Na vstup X4-3 je připojuje zem stereo signálu.

Download parametrů integrovaných obvodů-data sheet:

TDA1562Q. 101 kB

TL071 99 kB

TL074 121 kB

Popis desky plošného spoje zesilovače
      Deska plošného spoje zesilovače s přeladitelnou výhybkou má výšku 10.29cm a šířku 10.03cm.
      Na DPS je pět propojek, z toho dvě výkonové, které potřebují silnější průřez vodiče. K integrovanému obvodu TL074 jsou použity 0,8mm drátové propojky k napájecím pinům. Pin 4 je připojen k plusu a propojka je mezi součástky C16 a D1. Pin 11 je připojen k mínusu a propojka je mezi součástky C11 a R17. Od TDA1562Q jsou použity dvě výkonové propojky o průřezu vodiče minimálně 1,2mm od pinů výstupu pro reproduktor, které slouží pro připojení k reprobedně subwooferu. Pin 7 je kladný pól a propojka vede ke konektoru X3-4, pin 11 je záporný pól a propojka vede ke konektoru X3-5. Je tu ještě pátá malá drátová propojka, která přemosťuje jednu cestu na DPS u koncového IO TDA1562Q.
      Propojky jsou vidět v osazovacím výkresu zesilovače:

Konstrukční provedení zesilovače
      Zesilovač je umístěn v krabičce KP6 V o rozměrech 150x130x50mm. Vlastní tištěný spoj zesilovače je připevněn na dvou nožičkách na dně krabičky, které jsou v této krabičce už při zakoupení. DPS je připevněn na dvou 3 mm vrutech o velikosti 12 mm nahoře a dole plošného spoje v jeho prostředku odsazených od rámečku 15 mm.
      Umístění chladiče je u výkonového integrovaného obvodu TDA1562Q. Chladič má rozměry délky 100mm, výšky 50mm a šířky 20mm. Připevnění chladiče je řešeno pomocí dvou šroubů, které procházejí otvory v integrovaného obvodu. Plocha pro chlazení TDA1562Q je namazána tepelnou pastičkou pro lepší předávání tepla na chladič. Chladič je větší než krabička, kvůli tomu je proříznut do krabičky otvor o velikosti chladiče zapuštěného dovnitř krabičky 25mm.
      Potenciometr P2 pro ladění výhybky je připevněn na čelním panelu tak, že je přišroubován z obou stran k panelu. Díky tomu, že je potenciometr P2 zapájen v DPS, přední panel nevypadává. Potenciometr P1 na nastavení hlasitosti je vyveden z DPS pomocí tří vodičů k přednímu panelu, kde je připevněn podobným způsobem jako P2. Vypínač slouží pro zapojení zesilovače z režimu stand-by při absenci nezapojeného externího napájecího cinche. Jeho vývody jsou izolovány smršťovací bužírkou jako tomu je i u potenciometru P1 a indikační led diodě zapnutí zesilovače. Indikační led dioda je v pouzdru 5mm pryžové průchodky a je zalepená lepidlem proti nechtěnému pohybu.
      Konektory pro signál, napájení a výstup zesilovače jsou připevněny na zadním čelním panelu. Pro přivedení stereo signálu a napájení stand-by jsou použty cinch konektory do čelních panelů. Stereo pozlacené cinche jsou zapojeny tak, že na kolíkách je signál a na objímce cinche je stínění, signál se přivádí stíněnou dvoulinkou z autorádia na kterém jsou cinch konektory s audio signálem pro připojení dalších zesilovačů. Když se na autorádiu mění úroveň hlasitosti tak se mění i na tomto výstupu, proto se na zesilovači pro subwoofer nastaví potenciometr hlasitosti pouze jednou.
      U stand-by cinche se musí přivést kladné 12V napětí, aby se zesilovač zapnul ze stand-by režimu. Toto externí zapnutí zesilovače nemá velký odběr (bývá řádově do 0,3A) a realizuje se připojením ke konektoru pro zapínání zesilovačů, který je u autorádií. To znamená že se zapnutím autorádia se zesilovač automaticky aktivuje s ním.
      Pro trvalé výkonové napájení zesilovače je určen síťový konektor, kde je zapojeno s 10A pojistkou přímé napájení z autobaterky, je zapotřebí použít silnější průřez dvoulinky kvůli proudovému zatížení. Pokud alternátor ruší zesilovač je zapotřebí použít za pojistkou odrušovací zařízení které odfiltruje toto nepříjemné rušení. Prodává se v elektro obchodech nebo tuning shopech okolo 100 kč.
      Repro svorka je připevněná na zadní panel 3mm šrouby s matkami. Červené označení je pro plus a černé pro mínus, jak se to značí v reprosoustavách. Kabel k reprobedně subwooferu by měl být silnějšího průřezu a neměl by být zbytečně dlouhý. Všechny vývody konektorů jsou zaizolovány smršťovací bužírkou.

Fotografie hotového subwooferového zesilovače


Zesilovač 70W s aktivní přeladitelnou výhybkou s IO philips TDA1562Q byl publikován v amatérském radiu 3/2002, jediná chyba ve schématu je obrácený kondenzátor C14 info: http://zavodsky.iglu.cz/obsah/tipy.html, u desky plošného spoje je chyba v obráceném kondenzátoru C19, pokud dáte obrácenou polaritu, tak DPS funguje
Stavebnici popsaného zesilovače s výhybkou (cax200) je možno objednat u firmy: www.metronix.cz