Звук - статьи

         

Усилитель мощности для активного сабвуфера


Усилитель мощности для активного сабвуфера
Что требуется от сабвуферного усилителя?

Прежде всего, значительная (от сотни ватт) выходная мощность. При этом усилитель должен воспроизводить диапазон частот от единиц Гц до нескольких сотен Гц (реально до 200-500Гц). Усилитель не обязательно должен вносить в сигнал очень низкие нелинейные искажения, т.к. искажения акустической системы  в этом диапазоне крайне высоки (на нижней границе диапазона воспроизводимых частот могут достигать десятков процентов).  Важно, чтобы усилитель был надежным и относительно простым.

Исходя из этого была разработана схема, которую можно взять  здесь. Схема, наконец, собрана и отлажена. Правда, пока вместо четырех транзисторов в выходном каскаде установлена пара - просто боялся пожечь сразу 4 штуки:) В ближайшее время будут установлены оставшиеся транзисторы, после чего проведу испытания на полной мощности. Пока усилитель был испытан при напряжении питания +/- 25В (нестабилизированном). При этом усилитель отдает в нагрузку 4Ом 50Вт и 2Ом 100Вт. Никаких проблем не обнаружено. Уровни шума и фона ниже порога слышимости (моего, по крайней мере). Даже когда подносишь ухо вплотную к динамику не слышно ничего (естественно, вход при этом замкнут на общий провод).

При напряжении питания +/-45В (стабилизированном) усилитель на нагрузке (4Ом) должен иметь выходную мощность около 200Вт, при этом коэффициент гармоник до нескольких килогерц составляет сотые доли процента (подозреваю, что если моделировать с бОльшей точностью, то он будет на уровне тысячных долей процента). Кроме того, усилитель может работать и на нагрузку в 2 Ома, но при этом придется установить еще пару КТ825/КТ827. 

Схему можно "масштабировать" для бОльших мощностей  применив транзисторы с бОльшим допустимым напряжением коллектор-эмиттер.

Для защиты выходных транзистов от повреждений при перегрузках и  коротких замыканиях в нагрузке в цепи питания выходных транзисторов необходимо включить плавкие предохранители на 5А. В одном из будущих вариантов планируется ввести электронную защиту выходных транзисторов.

Несколько слов о наладке усилителя. Сразу хочу предупредить: если опыта сборки подобных конструкций нет, серьезно подумайте, прежде чем браться за сборку - стоит ли. Перед началом наладки движки подстроечных резисторов R6 устанавливают в крайнее верхнее (по схеме) положение, а R11 - в крайнее нижнее. Наладку лучше начать с включения вместо плавких предохранителей резисторов 200-500 Ом, рассчитанных на мощность несколько десятков Ватт. Подаете питание на усилитель и контролируете напряжение на резисторах. На 200-Омном резисторе должно падать около 1.6В (при напряжении питания 25В, при +/-50В -4.5..6.5В). После этого проверьте напряжение на выходе усилителя - должно быть 0В (допустимо несколько миливольт). Далее подстроечным резистором R11 устанавливается ток покоя выходных транзисторов (50-100мА). В принципе, усилитель нормально работает и без тока покоя (чистый режим В) до нескольких килогерц без заметных искажений, так что, если Вы собираетесь использовать этот усилитель как сабвуферный, то ток покоя можно не выставлять, а ограничиться только установкой требуемой чувствительности подстроечным резистором R6. Если у Вас есть осциллограф, неплохо посмотреть, что на выходе усилителя - если усилитель самовозбуждается, то придется подобрать конденсаторы C4, C5, C7. После этого балластные резисторы нужно отключить и поставить на место предохранители. На этом наладку можно считать оконченой.

Печатная плата лежит здесь, схема расположения компонентов здесь. Плата выполнена на двустороннем стеклотекстолите, со стороны компонентов фольга сохранена полностью и соединена с общим проводом, отверстия под выводы, не соединенные с общим проводом, раззенкованы сверлом 5 мм. На плате неправильно разведен подстроечный резистор R11, поэтому при установке на плату одну из его ножек (1 или 2 - без разницы) придется отрезать. Кроме того, при разводке неверно были заданы размеры предохранителей (их придется установить в блоке питания), корректирующих конденсаторов и защитных диодов на выходе усилителя - придется несколько подогнуть ножки при установке в плату.

При питании полностью собранного усилителя (по 2 транзистора в плече) от источника напряжения +/-50В (нестабилизированного), на нагрузке 4.4Ом максимальная выходная мощность составила около 180Вт. Усилитель работает и на нагрузку 2Ом, выходная мощность при питании от того же источника составила около 280Вт. Если Вы планируете использовать усилитель с нагрузкой 2Ом, уделите особое внимание теплоотводу. В моей конструкции транзисторы закреплены на алюминиевом уголке 50мм толщиной 2.5мм через слюдяные прокладки с термопастой, при этом тепловой режим при работе на нагрузку 2Ом становится неустойчивым. При работе на 2Ом придется, как минимум, использовать более толстый уголок. Кроме того, испытывался при полном напряжении питания и усилитель с одной парой выходных транзисторов. Выходная мощность на нагрузке 4Ом составила 150Вт - для большинства применений этого хватит за глаза.

Фотографии конструкции:

Недособранный промежуточный вариант (с двумя транзисторами на выходе).

Промежуточный вариант - испытания на реальную нагрузку.

Все выходные транзисторы установлены. Корректирующие емкости припаяны со стороны дорожек. Внизу снимка видны резисторы 200 Ом - защита на время отладки.

Испытания окончательного варианта.

Испытания на полной мощности - на нагрузочный резистор пришлось положить мокрую тряпку, иначе он подгорал.

Небольшое дополнение. Несмотря на то, что на активной нагрузке все Ок, не рекомендую при работе на реальную нагрузку увеличивать напряжение питания более, чем +/- 45В (а еще лучше 40). Максимальная мощность при этом, естественно, упадет, но зато работать усилитель будет гораздо надежней.



Содержание раздела