Самодельный усилитель на TDA 7294

Часть I

В которой рассказывается про меня и микросхему TDA 7294

Хочу сразу оговориться: по образованию я инженер-электрик, да еще железнодорожный, да еще работаю не по электрике, а на рельсосварочном заводе. Я не отклоняюсь от темы – к железке я еще вернусь, а подвожу вот к чему: первое это к старинному анекдоту, вынесенному в эпиграф, второе – это что мои познания в электронике довольно поверхностны и сводились в свое время к выколачиванию пенсии у бабули для покупки радиодеталей для очередного приемника...

Когда я замыслил автомобильный усилитель самостоятельной постройки и собственной конструкции, вопрос сразу распался на два. Собственно усилитель и источник питания к нему. Что касается усилителя, выбор пал на микросхему TDA 7294. В аннотации ее разрекламировали так, что слезы на глаза наворачивались. И все – за $5. Верилось мало. Даже с учетом анекдота, рассказанного выше.

Рис.1. Схема усилителя (без источника питания)

Деньги – невеликие даже по масштабам железных дорог, так что я купил аж сразу две TDA 7294, молниеносно сладил печатку, все впаял, включил... и восхвалил Господа Бога нашего, первый раз в жизни заработало сразу. Схема на двух TDA, соединил в мост на нагрузку 8 Ом. На вход подал синусоиду от 0 Гц до 25 – 30 кГц амплитудой до 1 В. Сигнал на выходе идеальный: нигде не зарезался во всем диапазоне до Uout = 38 – 40 В (RMS), дальше при Uin > 0.85 В сигнал уже портился. Показания старался снимать сразу же, так чтобы эквивалент нагрузки не краснел и не дымил, да еще чтоб свои 8 Ом не менял. По всей дореволюционной арифметике выходило, что мощность на эквиваленте составляла около 180 Вт (RMS). Нагрузка норовила задымить и раскалиться докрасна, чем подтверждала дореволюционную арифметику. Я думаю, для $5 x 2 это круто.

Ну а как все это зазвучит на живой акустике? Соединил две S90 последовательно (по 4 Ом каждая) и повесил вольтметр, на вход подал от авто-CD сигнал (музыку) – играло классно, и сам усилитель не шумел, как это иногда делают его «братья» с надписями «HI-FI amplifier». Чем крупнее надпись, тем сильнее шум.

Ну а как, если теперь на всю катушку и черт с ним, с искажениями? Стрелка вольтметра запрыгала за 40 В. Первые, кто приказал долго жить, были пищалки, потом к постановке дымовой завесы приступили среднечастотники. Самыми стойкими и живучими оказались низкочастотные динамики... Это первые мои потери, дальше – больше.

Подытожим: мостовая схема чистыми дала Uвых = 38 В, то есть 180 Вт (RMS) на 8 Ом, ну а на пределе возможностей получалось, как ни крути, Uвых = 43 В, а мощность – 230 Вт. Это все измерялось на низких частотах: мостовая схема делалась для сабвуфера.

Часть II

В которой про меня – мало, а больше – про источник питания. И еще – некоторые предостережения, чтобы самодельный автоусилитель в цене не вышел дороже двух фирменных, а также про то, что трансформатор рассчитать, намотать – это «ерунда»...

Первое, что вы должны сделать – завести друга на железной дороге. «Завести» – не в сексуальном смысле, а для того, чтобы разжиться, на этапе экспериментов, подходящим источником питания 12 В. У нас есть проверенный полувековой службой трансформатор ПОБС-2А, при потреблении 30 А у него напряжение на выходе падает на полвольта. Еще нужен амперметр не меньше 30 А, разумеется с шунтом, 4 диода для моста (30 – 50 А) и несколько больших реостатов. Это все есть на железке и при соответствующем друге не создаст проблем. Из аппаратуры надо иметь: осциллограф, НЧ-генератор, частотомер, милливольтметр, кучку тестеров.

Рис.2. Как и что подключить при испытаниях и настройке

Совет бывалого: предохранитель лучше сделать из перегоревшего с длинными ножками предохранителя, которые припаиваются в разрыв + цепи питания преобразователя, и на основание предохранителя припаиваются сначала тоненькие проволочки, а затем, когда (если) все заработает, постепенно увеличивается их толщина.

Подопытная микросхема, на которой был собран генератор, – SG3524 с одним полевым транзистором на плечо. Ток холостого хода оказался почти 4 А, сначала грешил на трансформатор, но оказалось, что полевик, открывшись, закрыться не может, т.к. имеет остаточную емкость – нужна схема управления. Одна из них перед вами.

Рис.3. Схема управления полевыми транзисторами

Схема после открытия полевика красиво его садит на минус, что закрывает полевик. После внедрения схемы управления ток х.х. на 30-амперной шкале не наблюдался вообще. Теперь о трансформаторе. Вообще за время экспериментов я их перемотал около сотни, пытался стать очень умным, раскопал журналы о ферритах, читал, изучал, даже в Бейсике состряпал две программы, одну по статье из «Радио» за 87 год, другую – по какому-то импортному справочнику, теперь уже не помню какому. Расчет там вроде был серьезный, а в итоге наипростейшая программа из «Радио» давала точно такие же результаты. Ну так вот, теперь я поумнел и могу отличить петлю гистерезиса от ВАХ-диода как минимум два раза из трех.

По расчету витков на первичке >1, а на вторичке чуть больше 1, ладно, доматываем до целого цисла, включаем, само собой, к.п.д. меньше 40%, мотал-перемотал, даже заинтересовал некоторых знакомых (умных и не очень), но и они сдались, и я остался опять у разбитого корыта.

Программа по статье из «Радио» за 87 год позволяла намотать на ушко от иголки и сделать мощный сварочный аппарат, дескать, не дрейфь, все будет работать как часы. В контексте такой могучей методики расчета мотал методом научного тыка, ферритовые кольца мне снились по ночам, по одному и склеенные в пакет...

Первый удавшийся преобразователь (предыдущие не в счет) на двух кольцах 2000 НМ выдал 180 ВТ и питал одну TDA 7294, которая чистыми дала 95 ВТ (проверял на низких частотах).

Как только получилось, посадил все в корпус, подключил сабвуфер и ездил целый год.

А пока ездил, придумал вторую схему преобразователя. Она дает до 245 ВТ (это пока мой рекорд). Про него – в третьей части.

Часть III

В этой последней части будет рассказано, что я придумал, пока ездил с результатами части второй

Головной мозг усовершенствованного блока питания – по-прежнему на SG 3525A. Эта микросхема умней своей бабушки, не в обиду старушке будет сказано. SG 3524A имеет встроенный «slow start» (время подбирается емкостью), отключение при понижении питания и т.д. Генератор SG 3525A работает на 70 кГц и на выходы выдает по 35 кГц по очереди.

Рис.4. "Мозги" блока питания

Рис.5. «Мускулы» блока питания

Схема управления полевым транзистором выполнена на двух транзисторах (BD 140, BD 139), T8-T11, они красиво как откроют, так и закроют полевой транзистор. С20 и R49 (три R по 150 Ом параллельно) уберут лишние всплески, и на трансформатор попадут почти прямоугольные импульсы. Трансформатор выполнил на двух кольцах (40 х 24 х 11 – 6000 НМ), первичная обмотка содержит 3 витка (3 – 4 мм), провод я взял двойной акустический (который протягивают в машине от усилка к динамикам), вторичная обмотка содержит 14 витков (4 провода по 1 мм), которая мотается первой. Два кольца очень крепко стягиваю изолентой и наматываю равномерно по окружности кольца 4 слегка скрученных провода. Концы с одной стороны прозваниваются с другой стороной, выбирается два провода с одной и с другой стороны, которые не прозваниваются и соединяются вместе. В каждом плече усиленного варианта блока питания я поставил по пять полевых транзисторов IRFZ44 (Т12-Т21). Можно заменить их BUZ11, но они слабее. Мост сделал на диодах D1-D4 BYW 29 /200, но пробовал и на КД2997А, что, по-моему, даже лучше – они в радиаторах не нуждаются.

ШИМ сделан с развязкой на оптопаре TLP504A, при такой схеме поступает меньше помех на TDA 7294. Эту схему я приватизировал то ли из французского, то ли из английского журнала в польском варианте. В оригинале оптопара ILD55, но такую штуку я не достал.

Рис.6. «Мозжечок», в смысле – ШИ-модулятор

Дроссели от помех трансформатора Tr1, Dr1 и Dr2 намотал на 2000НМ, диаметром 37 мм, 20 – 25 витков (2 мм). Dr3 намотал на еще меньшем диаметре (30 витков 1 мм) – этот дроссель, в основном, от помех, создаваемых вентилятором, который охлаждает радиатор TDA 7294, а он должен быть большим и холодным, как айсберг в океане.

По технологии, если кто еще недостаточно испугался. Первым делом собирают генератор на SG 3525A, обязательно на панельке, мало ли что, потом жить будет легче. Подключаем осциллограф к 11 и 14 ножке и, убеждаясь, что SG 3525A работает и выдает прямоугольные импульсы, на 4 ножке частотомером замеряем F, на 11 и 14 ножках – тоже (там F/2). Теперь можно записать в дневник, что SG 3525A работает. Впаиваем T8 – T11, и на R33-R34, R35-R36 осциллографом смотрим, как работает схема управления – само собой, на выходах R33-R34, R35-R36 прямоугольные импульсы.

Дальше впаиваем Т12-Т21 (желательно тоже на хорошеньком радиаторе – кашу маслом не испортишь), впаиваем Tr1. Потом перекрестимся, припаяем потоньше предохранитель и включаем, если амперметр не погнул стрелку о правый упор, предохранитель не издал, покраснев, последний вдох и на вторичной обмотке Tr1 красивые чуть-чуть трапециевидные импульсы, то можете сами себе пожать руку. Зарядившись, С18,18` успокаиваются, и стрелка амперметра (у меня – на 30 А) возвращается в нулевое положение в режиме х.х. (для наладки вначале впаяйте 100 мкФ – чтобы стрелка амперметра не пугала при включении). Проверьте теперь, ничего ли не греется, SG 3525A чуть тепленькая, все остальное холодное. Не советую дотрагиваться до вторичной обмотки – там без схемы ШИМ может стукнуть, или ударить, или даже это самое, как вам больше нравится. Впаиваем диодный мост и схему ШИМ на TLP504A, в нагрузку припаиваем в каждое плечо 2 ВТ резистор 30 ком после С22, С27 (в минусовом плече между «-» и землей, в другом, плюсовом – между «+» и землей).

Выставляем +35 V, подстраивая R9, R10, P1. Ну вот, кажется, и все, если я ничего не напутал в описании, то вроде так все и действует. А может, и не так, тут уж вы сами. У меня работает, вот фото.

Дата публикации: 2004-02-21
Прочтено: 118928
Версия для печати: