LM3886 výkonový zosilňovač, duálny alebo mostový (vylepšený): 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Kompaktný dvojitý (alebo mostový) zosilňovač je ľahko zostaviteľný, ak máte skúsenosti s elektronikou. Vyžaduje sa iba niekoľko častí. Samozrejme, je ešte jednoduchšie postaviť mono zosilňovač. Zásadnými problémami sú napájanie a chladenie.

S komponentmi, ktoré som použil, môže zosilňovač dodať asi 2 x 30-40 W v 4 ohmoch a v režime mosta 80-100 W v 8 ohmoch. Limitujúcim faktorom je prúd transformátora.

Zosilňovač je teraz (2020-10-17) prepracovaný tak, aby oba kanály neinvertovali v duálnom režime. To tiež umožňuje mať v prípade potreby vstup s vysokou impedanciou.

Krok 1: Elektronický dizajn

Príbeh je taký; Vo Švédsku máme stanice na komunálny odpad a opätovné použitie. Tu necháte všetky veci, ktorých sa chcete zbaviť (nie potravinový odpad). V kontajneri na elektroniku som teda našiel niečo, čo vyzeralo ako podomácky vyrobený zosilňovač. Prezýval som to (pretože nie je dovolené brať, iba odchádzať). Keď som sa vrátil domov, skontroloval som, čo to je a zistil som, že IC zosilňovača je skutočne populárny LM3875. Začal som s ním stavať vlastný gitarový zosilňovač, ale nohy integrovaného obvodu boli krátke a akosi poškodené, takže som to nakoniec musel vzdať. Skúšal som zohnať nový, ale jediná vec, ktorá bola v predaji, bol nástupca LM3886. Kúpil som dva a začal som vážne. Cieľom bolo postaviť kompaktný gitarový zosilňovač s použitím dvoch LM3886: s, buď pre dva kanály, alebo v mostovom obvode. Vo vlastnej šrote som mal chladič CPU a ventilátor PC, takže myšlienkou bolo použiť chladič a ventilátor na vybudovanie zosilňovača bez externého chladiča.

Krok 2: Elektronický dizajn (zosilňovač)

Konštrukcia zosilňovača je skutočne priamočiara a nadväzuje na príklad z technického listu v absolútne vynikajúcej poznámke k aplikácii AN-1192 od Texas Instruments, ktorá by mala byť vašou bibliou, ak chcete použiť LM3886.

Horný obvod je neinvertujúci zosilňovač so ziskom 1 + R2/R1. Spodný zosilňovač je invertujúci so ziskom R2/R1 (kde R2 je odpor spätnej väzby). Pri návrhu mosta je trikom získať hodnoty rezistora tak, aby oba obvody mali rovnaký zisk. Použitím väčšinou štandardných odporov (niektoré odpory z kovového filmu) a zmeraním presného odporu sa mi podarilo nájsť kombinácie, ktoré fungovali. Zisk neinvertujúceho obvodu je 1+ 132, 8/3, 001 = 45, 25 a zisk invertovania je (132, 8+ 3, 046)/1, 015 = 45, 27. Zaviedol som zosilňovač (SW1) aby bolo možné zvýšiť zisk. Zníži hodnotu R1, aby získal štyrikrát vyšší zisk.

Neinvertujúci obvod: 1 001 k paralelne s 3 001 k dáva (1 * 3) / (1+3) = 0, 751 ohm. Zisk = 1+ 132, 8/0, 75 = 177, 92 = 178

Invertujúci zisk je 179, 1 = 179, prijateľné!

S výpočtami odporu (sériovými a paralelnými) vám môže pomôcť malá (a bezplatná) aplikácia „Rescalc.exe“.

Chcel som mať možnosť používať dva zosilňovače oddelene, takže bol potrebný prepínač (SW2) na prepínanie medzi stereom a mostom.

Prepínač SW2 ovláda režim dual/bridge. V polohe „mostíka“je zosilňovač B nastavený na invertovanie, kladný vstup je uzemnený a výstup zosilňovača A nahrádza uzemnenie na výstupe B.

V duálnom režime fungujú oba zosilňovače v neriadiacom režime. SW1C znižuje zisk tak, aby zosilňovače A a B mali rovnaký zisk.

Vstupné telekonektory sú prepojené tak, že keď nie je v konektore A žiadny konektor, signál je odoslaný do zosilňovača A aj do zosilňovača B (duálne mono).

V režime nízkeho zosilnenia 1 poskytuje vstupné napätie 6 V od špičky k maximu (70 V pp) a 0,4 V je vyžadované v režime vysokého zosilnenia.

Krok 3: Elektronický dizajn (napájací zdroj)

Napájací zdroj je priamočiarej konštrukcie s dvoma veľkými elektrolytickými kondenzátormi a dvoma fóliovými kondenzátormi a mostovým usmerňovačom. Usmerňovač je MB252 (200V /25A). Je namontovaný na rovnakom chladiči ako výkonové zosilňovače. Usmerňovač aj LN3686 sú elektricky izolované, takže nie je potrebná žiadna extra izolácia. Transformátor je 120VA 2x25V toroidový transformátor zo zosilňovača, ktorý som našiel v šrote. Môže dodávať 2, 4A, čo je v skutočnosti málo, ale môžem s tým žiť.

V časti 4.6 normy AN-1192 je uvedený výstupný výkon pre rôzne záťaže, napájacie napätia a konfigurácie (jednoduché, paralelné a mostíkové). Dôvod, prečo som sa rozhodol implementovať návrh mosta, bol hlavne preto, že som mal transformátor, ktorý nebol použiteľný v paralelnom prevedení kvôli nízkemu napätiu. (100W paralelný obvod vyžaduje 2x37V, ale konštrukcia mosta funguje s 2x25V).

Malá aplikácia „PSU Designer II“od spoločnosti Duncan Amps sa dôrazne odporúča, ak chcete vykonať seriózny výpočet hodnôt transformátora.

Krok 4: Elektronický dizajn (Regulátor zostupu a ovládanie ventilátora)

Požiadavka ventilátora na plné otáčky je 12V 0, 6A. Napájanie poskytuje 35V. Rýchlo som zistil, že štandardný regulátor napätia 7812 nebude fungovať. Vstupné napätie je príliš vysoké a stratový výkon (zhruba) 20 V 0, 3A = 6 W vyžaduje veľký chladič. Preto som navrhol jednoduchý krokový regulátor s 741 ako regulátorom a PNP tranzistorom BDT30C fungujúcim ako spínač, nabíjajúci 220uF kondenzátor na napätie 18V, čo je rozumný vstup pre regulátor 7812, ktorý napája ventilátor. Nechcel som, aby ventilátor pracoval na plné otáčky, keď to nebolo potrebné, a preto som navrhol obvod s premenlivým pracovným cyklom (modulácia šírky impulzu) s integrovaným obvodom časovača 555. Na ovládanie pracovného cyklu časovača 555 som použil 10k NTC odpor z batérie prenosného počítača. Je namontovaný na chladiči IC. Na nastavenie nízkych otáčok sa používa 20k hrniec. Výstup 555 je invertovaný tranzistorom NPN BC237 a stáva sa riadiacim signálom (PWM) ventilátora. Pracovný cyklus sa zmení zo 4, 5% na 9% zo studeného na teplý.

BDT30 a 7812 sú namontované na samostatnom chladiči.

Všimnite si, že na výkrese je napísané PTC namiesto NTC (negatívny teplotný koeficient), v tomto prípade od 10k do 9, 5k, keď naň priložím prst.

Krok 5: Chladič

Výkonové zosilňovače, usmerňovač a odpor PTC sú namontované na medenej doske chladiča. Pomocou závitového nástroja som vyvŕtal otvory a vyrobil závity pre montážne skrutky. Malý veroboard s komponentmi pre zosilňovač je namontovaný na vrchu zosilňovačov, aby zaistil čo najkratšiu kabeláž. Pripojovacími káblami sú ružové, hnedé, orgovánové a žlté káble. Napájacie káble majú vyšší rozchod.

Všimnite si malého kovového stojana pri červenom kábli v dolnom ľavom rohu. Toto je jediný centrálny uzemňovací bod zosilňovača.

Krok 6: Mechanická konštrukcia 1

Všetky hlavné časti sú namontované na 8 mm plexisklovom skle. Dôvod je jednoducho taký, že som to mal a myslel som si, že by bolo pekné vidieť tie časti. Je tiež ľahké vyrobiť závity z plastu na montáž rôznych komponentov. Prívod vzduchu je pod ventilátorom. Vzduch je prúdený cez chladič CPU a von cez štrbiny pod chladičom. Štrbiny v strede mali chybu a sú vyplnené plastom z lepiacej pištole.

Krok 7: Zosilňovač bez puzdra

Krok 8: Mechanická konštrukcia 2

Predný panel je vyrobený z dvoch vrstiev; tenká oceľová platňa z počítača a kus mätovo zeleného plastu, ktorý zostal, keď som pre svoj Telecaster vyrobil nový pickguard.

Krok 9: Predný panel zvnútra

Krok 10: Drevený plášť

Plášť je vyrobený z jelšového dreva zo stromu, ktorý spadol v búrke. Vyrobil som niekoľko dosiek pomocou stolárskej roviny a zlepil ich, aby získali potrebnú šírku.

Výrezy v kryte sú vyrobené pomocou elektrického routera na drevo.

Boky, vrch a predok sú zlepené, ale konštrukciu som zaistil aj skrutkami cez malé kúsky v rohoch.

Aby bolo možné odstrániť drevený plášť, zadná strana je oddelene držaná na mieste dvoma skrutkami.

Sivé plastové diely majú závity pre 4 milimetrové skrutky v spodnej a zadnej časti.

Malý sivý kúsok v rohu je malé „krídlo“, ktoré uzamkne predný panel tak, aby sa neohýbalo dovnútra, keď zapojíte telekonektory.

Krok 11: Zadná strana zosilňovača

Na zadnej strane je sieťový vstup, vypínač a (nepoužívaný) konektor pre napájanie predzosilňovača