Схемы унч для сабвуфера. Усилитель с фильтром для сабвуфера — простая схема

Здесь я расскажу как сделать усилитель моноблок для автомобильного сабвуфера.

Конструкция реализована на одной компактной плате. Моноблок состоит из 3-х частей:
усилитель НЧ, фильтр НЧ, преобразователь напряжения. Первые две части описаны в статье “Как сделать простой усилитель для домашнего сабвуфера”.

В обвязке те же компоненты, только немного изменен рисунок печатной платы. В данной конструкции вместо сетевого блока питания стоит преобразователь напряжения, поскольку в бортовой сети автомобиля всего 12В, а усилитель нуждается в 2-хполярном источнике питания в 30-35В. Выше подавать не стоит, чтобы не спалить микросхему, хотя по документации допустимое напряжение до 40В.

Мощность усилителя 100Вт. Этого достаточно, чтобы раскачать популярную у самодельщиков динамическую головку типа 75ГДН-1.
Разберем подробнее преобразователь напряжения, именно из-за него многие начинающие радиолюбители не рискуют собирать усилители высокой мощности.

Хотя многие специализированные ШИМ контроллеры имеют довольно мощный выходной каскад для этих целей, но TL494 не относится к их числу. В драйвере можно использовать любые p-n-p транзисторы, отлично подойдут наши КТ3107. Полевые транзисторы N- канальные IRFZ44, хотя можно и другие. Подбирать их надо так, чтобы расчетное напряжение ключа было не менее 40В, а ток не менее 30А (в идеале 60В и 50-60А). Мой трансформатор намотан на сердечнике “Epcos” марки N8. Расчет производился по программе.

Первичная обмотка имеет 2 х 5 витков, намотанных жгутом из 5 проводов диаметром 0.7мм. Вторичная – 11 витков, 6 жил по 0.33мм. Конечно для каждого сердечника получатся разные данные намотки, поэтому расчет надо производить для своего феррита.
Ток холостого хода (ХХ) инвертора получился не более 50мА, с подключенным фильтром и усилителем около 250мА (без подачи сигнала на вход). Минимальный ток ХХ во многом зависит от рабочей частоты. Я настроил генератор на 168 кГц, сердечник хороший, поэтому никаких проблем не возникло. В случае советских сердечников марки 2000НМ и подобных не советую поднимать частоту выше 60 кГц.

Выходные диоды UF5408 ультрабыстрые на 3А, греются, но не перегреваются. Дроссели на входе и выходе не критичны, сняты из компьютерного БП. Их можно заменить на перемычки. К сожалению, не нашел выходных сглаживающих конденсаторов нужной емкости, поэтому в опытном экземпляре в 2-х плечах они отличаются на пару сотен мкФ.

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной амплитудо-частотной характиристики, многие испытывают затруднения в построении готовой конструкции.

В данной статье представлено описание несложной схемы для усиления звуковой частоты с использованием низкочастотного громкоговорителя, так называемый subwoofer . Несмотря на то, что сама разработка в большей мере предназначена для автолюбителей, но ее также с успехом можно использовать и для домашнего аудио-комплекса. Данная конструкция представляет собой активную колонку со встроенным усилителем и с возможностью автоматической активации (mute) при включении звуковоспроизводящей аппаратуры.

Технические данные

Выходная мощность 25 W.
Сопротивление громкоговорителя 4 Ом.
Полоса воспроизводимых частот 5-300 Гц.
Электропитание 12-16 V
Максимальный потребляемый ток 3 A.

Принцип работы сабвуфера и немного теории по фильтрам нижних частот

Сам сабфувер представляет собой усилитель низкой частоты с полосой пропускания 5 - 300 Гц. Чтобы сформировать необходимую амплитудо-частотную характеристику (АЧХ) существует несколько методов.
1. Собственно сам усилитель с нужной АЧХ, формируемой обратными связями.
2. Активные и пассивные полосовые фильтры, включенные на входе усилителя.
3. Активные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.
4. Пассивные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.

Наибольший интерес для качественного формирования необходимой АЧХ представляют пассивные фильтры. Это и отсутствие дополнительных шумов, всякого рода «выбросов» и «провалов», а также полное отсутствие нелинейных искажений. Единственным недостатком у пассивных фильтров является значительное затухание в полосе пропускания. Но так как сигнал на сабвуфер снимается с выхода усилителя мощности, уже входящего в состав магнитофона или приемника, то этим недостатком можно пренебречь. Фильтр Нижних Частот (ФНЧ) формирует АЧХ следующим образом: пропускает все частоты, начиная с нуля и «обрезая» высокие частоты (ВЧ) на частоте среза. Саму частоту среза легко можно рассчитать по формуле 1 / 2*pi*R*C, где частота в герцах, pi=3.14, сопротивление в Омах, емкость в фарадах. Крутизна среза (спада) фильтра зависит от его «порядка».

Для ФНЧ 1-го порядка она будет равна 6 дБ на октаву.

Для фильтра 2-го порядка крутизна спада АЧХ будет уже 12 дБ/окт.

Для фильтра 3-го порядка 18 дб/окт соответственно.

Из графиков хорошо видно, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание в полосе пропускания. Для фильтра 2-го порядка оно уже будет 20Дб, т. е. сигнал ослабляется в 10 раз. Но так как чувствительность усилителей для сабвуфера обычно лежит в пределах 50-250 мВ, а сигнал, снимаемый с громкоговорителей, порядка 0.5-5в, то получается идеальное согласование по уровням сигнала. Из опытов было установлено, что для качественного формирования АЧХ вполне достаточно фильтра 2-го порядка. На всех графиках, для оценки затухания на средних частотах 1000 Гц, дана контрольная точка «А». Номиналы конденсаторов на самих схемах фильтров и на готовой конструкции несколько отличаются. Это обусловлено тем, чтобы конструктор сам смог выбрать для своей акустики оптимальный вариант. С достаточной точностью частоты раздела фильтра можно изменить, взяв за основу приведенные выше примеры. Например, чтобы снизить частоту со 100 Герц до 50 Герц, достаточно пропорционально увеличить емкость конденсатора (ов) от 22 нанофарад до 47 нанофарад. Можно также увеличить в 2 раза номиналы резисторов, но не следует забывать, что вход усилителя в этом случае должен быть высокоомный. В противном случае будет дополнительное затухание сигнала в полосе прозрачности.

Выбор АЧХ

Для выбора нужной АЧХ фильтра и мощности усилителя был применен следующий вид анализа.
Гул, имитирующий поездку на автомобиле, был смоделирован при помощи стенда, на котором был установлен работающий двигатель. Было замечено, что наибольшему маскирующему эффекту подвержены именно низкие частоты в диапазоне 5 Гц - 300Гц. Чтобы скомпенсировать эти потери и был выбран необходимый частотный диапазон сабвуфера. Суть метода заключалось в подаче звукового сигнала с частотой качания 0.01 Гц в полосе частот 16 Гц - 16 КГц на стандартную акустику. Те частоты, которые были ослаблены маскирующим действием гула (шума), приходилось корректировать при помощи третьоктавного эквалайзера. Таким образом, удалось сформировать характеристику, необходимую для качественного звукового восприятия. На средних и высоких частотах эти расхождения были не столь значительны, и их удавалось скомпенсировать обычным темброблоком, входящим в состав любой магнитолы. В дальнейшем при проверке, во время поездки на реальном автомобиле, правильность выбора этого метода удачно была подтверждена независимыми экспертами. Загрузка салона была от 1 человека до 5, включая водителя. Некоторые потери низких частот при полной загрузке удалось скомпенсировать регулятором громкости, в самом сабвуфере.

Схема усилителя, назначение деталей, подключение

Собственно сам сабвуфер состоит из усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1 TDA7240 и входного фильтра нижних частот R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резисторы R1 и R2 подключаются к сигнальным проводам правого и левого громкоговорителей автомагнитолы. Далее суммированный сигнал проходит через ФНЧ и через разделительные конденсаторы С3 и С4, поступает на вход усилителя. Регулировка уровня производится при помощи потенциометра Р1. Активация (mute)усилителя осуществляется при помощи ключей на транзисторах Т1 и Т2. Необходимый для этого уровень +8В. - +12В. снимается с используемой магнитолы. Это позволяет при выключении магнитофона выключать и сам сабвуфер автоматически. Если надобности в этом нет, то детали Т1, T2, R4, R5, R6, R7 следует из схемы исключить. R8,R9,C9,C10 - противовозбудные цепочки. Нагрузка (громкоговоритель) подключается к выводам 5 и 7 микросхемы DA1. Так как на этих выводах, относительно «общего» провода есть потенциал, то следует обратить внимание на тщательную изоляцию, как самих проводников, так и динамика. Это следует делать в том случае, если в качестве колонки будут использоваться конструктивные полости самого автомобиля.

Вариантов подключения mute великое множество. Выбирается любая точка, где при включении магнитолы появляется +12 Вольт. Это может быть и гнездо для активной антенны и лампочка подсвета шкалы или контакты выключателя питания.... Только желательно в самой магнитоле установить дополнительный резистор величиной 1 - 10 кОм и сигнал активации подавать на сабвуфер через него. Это позволит, в случае случайного замыкания на корпус, избежать порчи аппаратуры.

Всем привет! Как-то сидя у друга в машине и слушая его музыку, пообещал ему собрать усилитель для сабвуфера если он купит сам саб. Прошло некоторое время, друг звонит, говорит купил сабвуфер пассивный - делай усилитель, делать нечего - пришлось собирать... Микросхема TDA1562 была - в автомобильный саб подходит прекрасно, вытравил одну плату для усилителя, другую для сумматора и фильтра ФНЧ.

Схема и плата УНЧ



Схемы были с просторов сети. Заработало с первого раза. Там ничего настраивать и не требуется - просто спаяйте без ошибок.



Корпус УМЗЧ - алюминиевый профиль с двери, просверлил отверстия для зажимов питания, колоночного терминала, светодиодов, переменных сопротивлений.


Всё это прикрутил, спаял провода, на оси резисторов одел ручки. Верхняя, нижняя и боковые стенки, с китайской магнитолы - чуть подрезал их в глубину, и задул с баллона краской. Получился даже не плохой вид.


У друга он стоит в ВАЗ-2109 сзади на полке, подключен сигнал к задним динамикам - ФНЧ не хило гасит сигнал если с магнитолы.


Питание постоянное через предохранитель 15 А. И дежурный режим с магнитолы.


В машине саб раскачивает нормально, друг решил даже заняться доработкой салона от дребезга, такая там вибрация от басов идёт! В общем всё получилось хорошо. На постройку усилителя ушло 2 выходных дня с перерывами. Всем удачи, до новых встреч! С Вами был Ивченко Алексей. г. Новороссийск.

Конструкция реализована на одной компактной плате. Моноблок состоит из 3-х частей:
усилитель НЧ, фильтр НЧ, преобразователь напряжения. Первые две части описаны в статье “Как сделать простой усилитель для домашнего сабвуфера ”.

В обвязке те же компоненты, только немного изменен рисунок печатной платы. В данной конструкции вместо сетевого блока питания стоит преобразователь напряжения, поскольку в бортовой сети автомобиля всего 12В, а усилитель нуждается в 2-хполярном источнике питания в 30-35В. Выше подавать не стоит, чтобы не спалить микросхему, хотя по документации допустимое напряжение до 40В.

Схема устройства:

Мощность усилителя 100Вт. Этого достаточно, чтобы раскачать популярную у самодельщиков динамическую головку типа 75ГДН-1.
Разберем подробнее преобразователь напряжения, именно из-за него многие начинающие радиолюбители не рискуют собирать усилители высокой мощности.

Это 2-хтактный повышающий преобразователь типа push-pull. Задающий генератор построен на TL494. За ним идет драйвер на транзисторах прямой проводимости, который разряжает емкость затвора полевых транзисторов после их закрытия. Как известно, если к затвору полевого транзистора приложить некоторое напряжение(в данном случае это управляющий импульс), то он откроется. И если потом убрать напряжение на затворе, транзистор все равно останется открытым. Поэтому некоторые схемы дополняют отдельным драйвером, который должен вовремя закрыть транзистор.

Хотя многие специализированные ШИМ контроллеры имеют довольно мощный выходной каскад для этих целей, но TL494 не относится к их числу. В драйвере можно использовать любые p-n-p транзисторы, отлично подойдут наши КТ3107. Полевые транзисторы N- канальные IRFZ44, хотя можно и другие. Подбирать их надо так, чтобы расчетное напряжение ключа было не менее 40В, а ток не менее 30А (в идеале 60В и 50-60А). Мой трансформатор намотан на сердечнике “Epcos” марки N8. Расчет производился по программе.

Первичная обмотка имеет 2 х 5 витков, намотанных жгутом из 5 проводов диаметром 0.7мм. Вторичная – 11 витков, 6 жил по 0.33мм. Конечно для каждого сердечника получатся разные данные намотки, поэтому расчет надо производить для своего феррита.
Ток холостого хода (ХХ) инвертора получился не более 50мА, с подключенным фильтром и усилителем около 250мА (без подачи сигнала на вход). Минимальный ток ХХ во многом зависит от рабочей частоты. Я настроил генератор на 168 кГц, сердечник хороший, поэтому никаких проблем не возникло. В случае советских сердечников марки 2000НМ и подобных не советую поднимать частоту выше 60 кГц.

Выходные диоды UF5408 ультрабыстрые на 3А, греются, но не перегреваются. Дроссели на входе и выходе не критичны, сняты из компьютерного БП. Их можно заменить на перемычки. К сожалению, не нашел выходных сглаживающих конденсаторов нужной емкости, поэтому в опытном экземпляре в 2-х плечах они отличаются на пару сотен мкФ.

Моноблочный усилитель такого типа можно встроить в любой пассивный сабвуфер. Только не забудьте о теплоотводе. Усилитель работает в классе АВ и радиатор нужен довольно большой. Обязательно следует изолировать корпуса полевых транзисторов и микросхемы усилителя от радиатора, используя теплопроводящие прокладки и изолирующие шайбы. Я установил микросхемы в DIP корпусах на панельки, но все же лучше припаять на плату, т.к. при постоянной вибрации в автомобиле они со временем могут потерять контакт с панелькой.

Для проверки работоспособности сигнал подавался с мобильного телефона, т.е. задействовано около 30% от максимальной мощности усилителя. Для того чтобы снять больше, входной сигнал должен подаваться от автомагнитолы. Динамик от китайского сабвуфера на 50Вт сопротивлением 4 Ом. Кстати, силовые транзисторы инвертора при малой мощности не греются, поэтому рискнул запустить без радиатора.

  • Иван говорит:

    Скажите, а как определить где какой элемент на плате располагается, а то я не могу понять… я просто еще не опытный…

  • [email protected] говорит:

    На рисунке над схемой показан сборочный вот по нему и определите где какой элемент ставить

  • ▼ Показать все комментарии ▼

  • wolfdobrov говорит:

    На сборочном там есть два конденсатора 4700µF 50V, и еще там другие элементы, для чего они? Не пинайте за такие тупые вопросы, просто я плохо шарю в электронике…

  • dr.Alex говорит:

    если удвоить количество транзисторов в выходном каскаде, можно ли увеличить мощность? или допустим заменить их на кт825 и кт827?

  • Андрей говорит:

    всем привет. я так понимаю общее напряжение питания однополярное от блока идет 70 вольт, делится попалам кондерами и получается по 35в?

  • dr.Alex говорит:

    нет. кондерами не разделишь питание. у трансформатора должны быть две вторички с общим проводом, т.е. у трансформатора на вторичке 3 провода. напряжение каждого плеча от средней точки должно быть 24(25) вольт переменки. после диодного моста и конденсаторов напряжение увеличивается в 1.4 раза (как раз получишь 35вольт на плечо. смотри схемы двуполярного питания.

  • Андрей говорит:

    спасибо dr.Alex. хочу в машину такой сделать.. а вот эта схема с преобразователем пойдет? http://goo.gl/aqlfZ там усилок и преобразователь. просто такой я уже делал и у меня эти кольца еще в запасе остались… сколько витков и как мотать подскажите плиз… желательно с проводом 1 мм…

  • Андрей говорит:

    спасибо dr.Alex. а 35в 200в этому усилку хватит?

  • dr.Alex говорит:

    в смысле 35 вольт для усилителя в 200 ватт? в принципе 160-170 ватт точно получишь (хотя 200 тоже возможно). при условии, что трансформатор будет мощностью 200-250 ватт рассчитан на ток во вторичке 4 ампера. (сечение провода вторички 1-1.4 мм) конденсаторы по питанию на плечо не менее 30000 мкф.

    как показывает практика, для дома достаточна мощность 30-70 ватт на канал. для машины 100 ватт за глаза хватает. это примеры для комфортного прослушивания.

  • Хрон говорит:

    Парни а 45 вольт в одно плечо, ему нормально будет?

  • Хрон говорит:

    А можно выходные поменять на КТ837 и КТ805? Если да то на сколько моща упадет???

  • Greg говорит:

    текст
    Учитывая макс рассеиваемую мощность выбранной тобою пары 30W ватт 20 с хрипом ты оттуда вытянешь. Взять можно не-металлические версии КТ818-819, они доступней и дешевле, а с радиаторами к ним проще.

  • melki говорит:

    я вам скажу я сделал этот усилитель но я поставил вместо импортных деталей отечественные и он у меня работает сделал 2 канала на выход поставил кт818г кт819г и он спокойно безо всяких проблем раскачивает колонки s90 правда закалупался я его доводить до ума но эт стоило того!!! без предварительного усилителя он даже и напалавину не раскачается! пред я поставил усилитель с телевизора на ун14 гдето около 120вт он у меня выдает!!!
    Переменное напряжение на выходе при максимальной громкости 30в это гдето около 120вт!!!

  • Хрон говорит:

    А тербуеться ли выходной конденсатор??? А то я кучу динамиков попалил не хочу спалить С-90))

  • slavon говорит:

    кто делал даный девайс может сказать какие из дешевых и доступных транзюков желательно буржуйских оконечник зделать ато в маг пошло спросил почем цена будет и желание отпало:)))

  • Mihelz говорит:

    Классика 2SC5200/2SA1943 не вариант? В сотку можно уложиться.

  • Хрон говорит:

    Аааа.. ну люди ну ответьте на вопрос! Нуждается ли даный УНЧ в выходном конденсаторе??? А то я себе голову ломаю как бы чего не спалить! У кого он вообще запустился???

  • Mihelz говорит:

    Нет, не нуждается. А вот входной желателен. Около 1 мкф.

  • Хрон говорит:

    Спасибо тебе добрый человек!!!

  • Юрий говорит:

    хоть и написано что для саба, но поинтересуюсь у тех кто его собирал как этот усилок передает НЧ, нормально? просто планирую его в саб засунуть)))) выходники думаю поставить 2SС5200/2SA1943. Q4 и Q5 там точно bc557 и bc546, не сгорают? тут я читал что без предварительного усилка он не раскачивается на всю это правда7

  • melki говорит:

    этот усилитель ц меня до сих пор играет на советских транзисторах!!!

  • bars1952 говорит:

    Для Хрона: …чтобы “наверняка” ничего не спалить, нужно взять 2 эл. кондера, соединить их последовательно. Получившийся 3х-полюсник, подсоединяют “плюсом” к “плюсу” источника питания; “минусом”- к “минусу” ИП, а на “среднюю” точку 2й провод от динамика(вместо “земли”).Таким образом динамик никогда не выйдет из строя(он является самой дорогостоящей деталью), т.к. в месте соединения “кодеров” никогда не будет “постоянки”, а по “переменке”- всегда НОЛЬ. Учтите!, максимальное напряжение эл-коденсатора должно в 2 раза быть выше напряжения 1″плеча”ИП, а так же номиналы их должны быть одинаковы.Пример: если U ИП=+-25в, то конденсаторы- минимум на 50в, емк.2200мкф

  • Mihelz говорит:

    А испытать и наладить усилитель с эквивалентом нагрузки и только потом подключать динамики и слушать - не вариант? :)

  • vovan37 говорит:

    Собрал по данной схеме усилок,транзисторы поставил наши КТ827А и КТ819ВМ.подключаю,из динамика гул и как будь то он залипает,в чем может быть проблема,может подскажет кто?

  • K.AA.M говорит:

    Замените КТ819ВМ на КТ825 или транзистор КТ827А на КТ818ВМ, так как КТ827А и КТ819ВМ не комплементарные, т.е. взаимно дополняющие,их Желательно использовать вот так примерно КТ818ВМ и КТ819ВМ или КТ825 и КТ827.Потомучто КТ827 составной а КТ819ВМ нет.

  • Юра говорит:

    я немного “нуб” в этом деле,и посему есть пару вопросов:
    топологию платы печатать как она изображена или в зеркальном отражении;
    фильтр низких частот нужно ставить;
    динамик на 8 ом подойдет? спасибо

  • Сергей187 говорит:

    Кто нибудь собрал с кт825 и кт827 на выходе? Или 2sc5200 и 2sa1943? Работает схема?
    Действительно ли уровня линейного выхода(0.7 в) не достаточно для полной раскачки?

  • Юра говорит:

    а резисторы какой мощности брать все кроме R7 и R8?

  • Юра говорит:

    не работает. я криворукий

  • K.AA.M говорит:

    Проверь печатную плату целы ли жорожки и нет ли между ними замыкания где не должно быть, номиналы резисторов соответствуют ли схеме, конденсаторов, транзисторы правильноли впаяны и на исправность,правильно ли подаеш питание, ижелательно бы фото вашего усилителя и что именно неработает, а то так трудно подсказывать что либо, а схема 100% рабочая я делал работает все детали посхеме только выходные транзисторы КТ818ГМ и КТ819ГМ на виходе удалось получить максимум 17В при нагрузке 4 Ом, и питания усилителя 35в в плечо.

  • Сергей187 говорит:

    Спаял я эту схему. На выходном каскаде применил TIP 142 и TIP 147. Заработал сразу, звучит нормально. Только как узнать сколько ватт он выдаёт? Везде пишут, что точно измерить можно только с помощью генератора и осциллографа. На выходе во время работы с 4-х омным сабвуфером переменное напряжение колеблется(стрелка мультиметра) до 25 вольт. Сила тока на входе преобразователя - в среднем 9 ампер(при напряжении 11.7 в)

  • K.AA.M говорит:

    Только как узнать сколько ватт он выдаёт?

  • Rabalama говорит:

    Я собрал данный усилитель. Хочу сказать играет он весьма недурно(без проблем раскачал мой саб на 75гдн). Питаю его напряжением 37в в плечо. Вместо bc546 ставил кт3102, вместо bc557-кт3107, 2n3055-кт819гм, MJ2955-кт818гм. Играет нормально без всяких предусилителей прямо от компа. Если он у вас при подключении входа к чему либо будет пердеть или трещать ставьте перед входом кондер на 2,2-10мкф и резистор 22-47ком, мне помогло. Также питал его напругой 27в в плечо и тоже играл нормально но раза в 2 тише. Резюк R6 греется не слабо поэтому ставьте резюк мощностью от пол вата(млт на 2,4ком на пол вата раздобыть легче всего). Желаю вам удачи в собрании данного усилка).

  • Юра говорит:

    Собрал,включаешь,идет небольшой фон в динамике и КТ818 греется донельзя.на сигнал реакции 0. собрал на КТ819ГМ и КТ818ГМ. в чем дела?!

  • Алесь говорит:

    Юра оставьте свои контакты решим проблему! я этот усилитль уже на изусть знаю

  • Похожие статьи

    © 2019 evently.ru. Все о канализации и водоснабжении.