Пролог. В этой статье речь пойдет о усилителе мощности класса D, который обладает широким диапазоном выходных мощностей (от 100 до 800 Вт, а в мостовом включении - до 1500 Вт). Он оснащен широким набором вспомогательных узлов, необходимых для использования в качестве профессионального усилителя, предназначенного для озвучивания массовых мероприятий малого и среднего масштаба. Кроме того, усилитель CDPA2092 может применяться как мощный бытовой или автомобильный усилитель.
Работы над созданием данного усилителя начались в 2021 году и к середине 2022 года завершились успешными испытаниями нескольких образцов. С тех пор усилитель постоянно совершенствуется - разрабатываются и тестируются новые его версии. Осознавая высокий коммерческий потенциал усилителя, автор долгое время воздерживался от публикации материалов о нем, стремясь избежать использования своего интеллектуального труда другими людьми в своих коммерческих интересах. Однако спустя несколько лет, обладая более совершенной версией усилителя CPDA2092, автор решил опубликовать информацию о его первой версии.
Все материалы, опубликованные в данной статье, предназначены исключительно для ознакомления и частного использования любителями электроники, не преследующими цели финансового обогащения. Автор запрещает коммерческое использование схем, печатных плат и устройств, построенных по материалам, представленным в этой статье.
Название. Усилитель, о котором идет речь в статье, называется CDPA2092. Как несложно догадаться, цифры "2092" в названии указывают на то, что он построен на микросхеме IRS2092. Буквенная часть представляет собой аббревиатуру, расшифровывающуюся как "Class D Power Amplifier" (усилитель мощности класса D). Вот такое простое и логичное название.
Кроме того, за названием CDPA2092 всегда следуют цифры: CDPA2092.XX-YY. Где, первая группа цифр - "XX" - обозначает версию схемы и печатной платы усилителя, а вторая группа цифр - "YY" - вариант исполнения усилителя.
Возможности. Далее максимально кратко будут перечислены все возможности заложенные в усилитель CDPA2092.
- Встроенный входной буфер;
- Балансный вход с возможностью небалансного подключения;
- Лимитер с индикацией срабатывания;
- Возможность мостового включения пары усилителей;
- Выходная мощность от 100 до 800 Вт (до 1500 Вт в мостовом включении);
- Защита от перегрева;
- Защита от немузыкальных высокочастотных составляющих;
- Защита от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке;
- Защита от постоянного напряжения на выходе усилителя (при наличии совместимого источника питания);
- Вспомогательный драйвер затворов для работы с мощными ключами;
- Возможность питания усилителя как от общего источника питания, через встроенные в плату стабилизаторы напряжения, так и от совместимого источника питания.
Применимость. Усилитель CDPA2092 может применяться в составе профессиональных, бытовых или автомобильных усилителей мощности, как в виде самостоятельного устройства, так и в виде усилительного модуля для активной акустической системы.
Схема усилителя. Ниже показана полная принципиальная электрическая схема усилителя мощности CDPA2092.
Здесь показана схема первой версии усилителя - CDPA2092.01. Нулевая версия схемы - CDPA2092.00, полностью идентична схеме первой версии. Нулевая и первая версии усилителя различаются лишь разводкой печатных плат.
Разбор схемы усилителя начнем с его входа - входного буфера.
Входной балансный (или небалансный) сигнал поступает на входы буфера, построенного на сдвоенном операционном усилителе TL072, через разъем X1. Первый каскад буфера преобразует балансный сигнал в небалансный, а второй каскад занимается усилением тока. Между этими каскадами располагается делитель напряжения, состоящий из постоянного резистора R5 и резистора оптопары D2, которая является частью схемы лимитера. Входной буфер питается напряжением +/- 15 В. Элементы R6 и C5, R7 и C6 выполняют функцию фильтра питания для входного буфера.
На вход буфера можно подавать как балансный, так и небалансный сигналы. В последнем случае, сигнал необходимо подать на положительный (IN+) или отрицательный (IN-) вход буфера, а свободный вход заземлить, подключив его к центральному выводу sGND разъема X1, как это показано на иллюстрации ниже:
При подаче на вход балансного сигнала, усилитель будет инвертирующим, то есть фаза выходного сигнала будет сдвинута на 180 градусов относительно фазы входного сигнала. То же самое произойдет при подаче небалансного сигнала на положительный вход усилителя. Если же небалансный сигнал подать на отрицательный вход буфера, усилитель будет работать как неинвертирующий - фаза входного и выходного сигнала будет совпадать.
Следующим рассмотрим схему лимитера.
Лимитер включает два компаратора, реализованных на базе сдвоенного операционного усилителя D3 и ключ на транзисторе VT1, управление которым осуществляется компараторами.
Лимитер работает следующим образом. Когда выходной сигнал усилителя начинает ограничиваться по напряжению (клипинг), на четвертом выводе микросхемы IRS2092 появляется треугольный сигнал низкой частоты, с амплитудой, равной напряжению питания аналоговой части микросхемы (+/- 5,6 В), модулированный несущей частотой, которая всегда присутствует на четвёртом выводе микросхемы. Всякий раз, когда мгновенное значение напряжения на входе лимитера превышает величину опорного напряжения компараторов, на их выходах появляется положительное постоянное напряжение, равное по величине положительному питающему напряжению лимитера (+15 В). Каждый из компараторов отлеживает свою полярность треугольного входного сигнала: D3.2 - положительную, D3.1 - отрицательную. Величина опорного напряжения задается соотношением номиналов трех резисторов: R9, R10, R11, и равна +/- 5 В. Резисторы R12 и R13 не устанавливаются. Постоянное выходное напряжение компараторов, через диоды VD1 и VD2, а также через времязадающую RC-цепь, поступает на базу транзистора VT1. В коллекторной цепи этого транзистора последовательно включены светодиоды индикации LED1 и оптопары D2, протекание тока через них и открывшийся переход коллектор-эмиттер транзистора VT1, вызывает пропорциональное снижение сопротивления резистора оптопары D2, что приводит к ослаблению сигнала на входе усилителя.
Осциллограмма наглядно отражает принцип работы лимитера:
Следующим рассмотрим - разъем X3 (IDC-8). Данный разъем предназначен для подачи на усилитель напряжений питания +/- 15 В и +12 В от совместимого источника питания, а также для подачи в источник питания сигнала ошибки - PSD, который формирует усилитель при возникновении аварии в нем.
Разъем X3 устанавливается на плату только в тех исполнениях усилителя, которые предполагают его работу с совместимым источником питания. В других исполнениях, усилитель запитывается от основных шин питания, через стабилизаторы напряжения, предусмотренные на плате усилителя, а разъем X3 на плату не устанавливается.
Важное замечание: при питании усилителя CDPA2092 от несовместимого источника питания, защита от постоянного напряжения работать не будет. Необходимо использовать внешнее устройство защиты акустической системы от постоянного напряжения. Эксплуатация усилителя без защиты от постоянного напряжения - опасна! В случае возникновения неисправности в усилителе, это может привести к порче акустической системы, подключенной к нему.
Раз мы затронули тему защиты от постоянного напряжения, то о защите и поговорим.
Схема защиты от постоянного напряжения почти полностью повторяет схему защиты DEF 2017, с той лишь разницей, что вместо реле для отключения акустической системы, здесь используется ключ на транзисторе VT9, который в случае аварии формирует сигнал ошибки - PSD. При поступлении этого сигнала в совместимый источник питания, последний - отключается, тем самым останавливая подачу питания в усилитель.
Стабилитроны VD9 и VD10 введены для снижения чувствительности защиты к постоянному напряжению и сигналам низких частот, чтобы исключить ложные срабатывания защиты. Чувствительность защиты к постоянному напряжению составляет приблизительно +/- 7 В. Такое напряжение безопасно для мощной профессиональной акустики и мощных сабвуферов, однако может быть опасным для относительно маломощных, бытовых и автомобильных акустических систем, поэтому в некоторых случаях целесообразно в качестве VD9 и VD10 использовать стабилитроны на меньшее напряжение или вовсе, заменить стабилитроны на резисторы 0 Ом (1206).
Теперь рассмотрим часть схемы, которая отвечает за защиту от перегрева.
Срабатывание защиты от перегрева происходит тогда, когда напряжение на базе транзистора VT2 достигает приблизительно 7 В, при этом открывается транзистор VT3, замыкая собой пятый вывод микросхемы IRS2092 на землю, тем самым переводя ее в ждущий режим.
На принципиальной схеме не указаны номиналы резисторов R18 и R19, так как, их номиналы зависят от модели и номинала применяемого терморезистор R17 (терморезисторы имеют разную кривую зависимости сопротивления от температуры), поэтому указанные резисторы подбираются по факту. Подбор номиналов R18 и R19 осуществляется таким образом, чтобы срабатывание защиты от перегрева происходило при достижении температуры 70-80 градусов в месте установки терморезистора.
При отсутствии необходимости в защите от перегрева, элементы этой защиты (R17-R21, VD3, VD4, VT2, VT3) - не устанавливаются на плату.
Далее рассмотрим защиту от немузыкальных ВЧ составляющих.
Как следует из названия, эта часть схемы предназначена для защиты высокочастотных динамиков от поступления на них немузыкальных высокочастотных сигналов высокого уровня, например при "заводке" микрофона.
Работает защита таким образом. На вход защиты поступает сигнал с выхода усилителя мощности. Сигнал проходит через пассивный фильтра 2-го порядка, построенного на элементах C13 и R41, C14 и R42 (частота среза фильтра - 40 кГц). Отфильтрованный высокочастотный сигнал поступает на выпрямительный диод VD15 и сглаживается конденсатором C15, превращаясь в постоянный ток, который затем поступает на базу транзистора VT5, через делитель на резисторах R43 и R44. Соотношением номиналов этих резисторов настраивается чувствительность защиты. Открываясь, транзистор VT5, открывает транзистор VT6, который формирует сигнал для транзистора VT1, установленного в схеме лимитера. Срабатывание защиты от ВЧ приводит к приглушению полезного сигнала и ограничению выходной мощности.
При использовании усилителя CDPA2092 в качестве усилителя для сабвуфера или НЧ полосы многополосной акустической системы, элементы защиты от ВЧ допускается не устанавливать.
Рассмотрим далее цепи питания усилителя.
На данном фрагменте схемы изображены параметрические стабилизаторы, формирующие напряжения +/- 15 В для питания лимитера, входного буфера и защит, а также линейный стабилизатор напряжения на транзисторе, формирующий напряжение +12 В для питания микросхемы IRS2092.
Резисторы R22-R29 и R30-R37 - это гасящие резисторы параметрического стабилизатора напряжения для шин питания +/- 15 В. Данные резисторы устанавливаются в тех случаях, когда питание лимитера, входного буфера и защит, осуществляется от основных шин питания. Тогда, когда напряжение питания +/- 15 В поступает от совместимого источника питания, через разъем X3 (IDC-8), установка указанных резисторов - не требуется.
На транзисторе VT4 собран стабилизатор напряжение +12 В для питания микросхемы IRS2092. Данный стабилизатор необходим при питании усилителя от несовместимого источника питания, но в некоторых случаях может применяться и при питании от совместимого источника питания.
Резистор R39 разделяет силовую и слаботочную земли на плате усилителя. Необходимость установки данного резистора и его номинал определяются схемой разводки земель в устройстве. По этой причине, номинал данного резистора отмечен звездочкой (*) в перечне элементов.
Завершаем анализ схемы усилителем мощности.
Схема усилительной части построена на базе микросхемы IRS2092, принцип работы которой ранее уже подробно описывался в другой моей статье, поэтому здесь повторяться не стану.
Единственное заметное отличие данной схемы от схемы из предыдущей статьи - наличие вспомогательного драйвера затворов на транзисторах VT10 и VT11, VT12 и VT13, которые устанавливаются тогда, когда необходимо использовать "тяжелые" транзисторы в качестве VT14 и VT15. Иначе, транзисторы VT10-VT13 не устанавливаются, а на их месте устанавливаются резисторы 0 Ом (типоразмера 0805), в позиции R67-R70 (между выводами база-эмиттер транзисторов VT10-VT13), как показано на иллюстрации:
Технические характеристики. Авторский экземпляр усилителя, ставший подопытным образцом для снятия с него технических характеристик, собран на печатной плате CDPA2092.00, вариант исполнения - 00.
В качестве тестового источника питания использовался частично совместимый, импульсный источник питания. Номинальная выходная мощность источника питания - 600 Вт. Напряжения основных силовых шин +/- 64 В (без нагрузки), +/- 58 В при максимальной выходной мощности усилителя, которая составила около 400 Вт на 4 Ом (на частоте 1 кГц).
Данный осциллограммы были получены при отключенном лимитере.
При включенном лимитере долговременная (синусоидальная) выходная мощность (в данном конкретном экземпляре усилителя и при данном напряжении питания), ограничена на уровне приблизительно 180 Вт на 4 Ом:
Степень ограничения лимитером долговременной выходной мощности может регулироваться.
Подопытный усилитель работает на частоте 280 кГц. Остаток несущей частоты на выходе усилителя - 1 В. На экране осциллографа, остаток несущей частоты, выглядит следующим образом:
Проверка остальных технических параметров усилителя производилась при помощи компьютерной программы RightMark Audio Analyzer (RMAA) и звуковой карты Asus Xonar AE. В ходе поверки были получены следующие технические характеристики усилителя CDPA2092:
Далее более подробно пройдемся по каждому параметру.
График АЧХ усилителя:
Примечание: выше 20 кГц частотный диапазон ограничен программно, драйвером звуковой карты Asus Xonar AE.
Уровень шума:
Спектр гармонических искажений на частоте основного тона 1 кГц:
Интермодуляционные искажения:
Помимо RMAA, спектр интермодуляционных искажений проверялся при помощи программы Arta. По результатам проверки получены следующие спектрограммы:
Кроме того, при помощи Arta были получены спектрограммы гармонических искажений на частоте 5 кГц:
Работа лимитера. Чуть ранее мы разобрали принцип работы лимитера с точки зрения схемотехники, а также упомянули о том, что лимитер ограничивает долговременную выходную мощность усилителя, сейчас же мы разберем как все это работает на практике.
На осциллограмме показано выходное напряжение усилителя при работе его с синусоидальным сигналом частотой 100 Гц. Можно видеть, что сразу после подачи входного сигнала, выходное напряжение имеет высокую амплитуду - до 55 В (приблизительно), что соответствует выходной мощности 380 Вт на 4 Ом. Спустя какое-то время, амплитуда выходного напряжения усилителя снижается до 41 В (приблизительно), что соответствует выходной мощности 210 Вт на 4 Ом, при том, что напряжение сигнала на входе усилителя остается постоянным. Такое снижение выходной мощности обусловлено работой лимитера.
Время реакции лимитера (задержка срабатывания лимитера), составляет 500 мс.
Более наглядно то, как работает лимитер можно наблюдать на следующем видеофрагменте:
Желтый луч - напряжение на входе усилителя, синий луч - напряжение на выходе усилителя.
Можно видеть, что до определенного значения выходного напряжения (в данном случае приблизительно до 26-28 В), выходное напряжение усилителя абсолютно линейно зависит от входного напряжения. При достижении порогового значения выходного напряжения (тех самых 26-28 В), выходное напряжение перестает зависеть от входного: увеличение напряжения на входе усилителя, не приводит к увеличению напряжения на выходе усилителя, значение выходного напряжения остается постоянным.
При быстром увеличении напряжения на входе усилителя, выходное напряжение также быстро и пропорционально увеличивается вслед за входным напряжением, но через какой-то короткий промежуток времени, если выходное напряжение усилителя продолжает оставаться выше порогового значения, в работу включается лимитер и выходное напряжение несколько снижается, таким образом происходит ограничение долговременной выходной мощности.
При быстрых и частых изменениях напряжения на входе усилителя (имитация прохождения пиков сигнала), лимитер не успевает срабатывать, так как, в его схему специально введена цепь задержки срабатывания, поэтому короткие пики сигнала (длительностью до 500 мс), проходят без ограничения по напряжению и мощности.
В связи со всем этим, имеем то, что долговременная (синусоидальная) выходная мощность - ограничена лимитером, тогда как кратковременная (пиковая) выходная мощность - не ограничена ничем, кроме напряжения питания усилителя.
То, насколько долговременная (синусоидальная) выходная мощность, при включенном лимитере, ниже, чем кратковременная (пиковая) выходная мощность, определяется номиналом резистора R5: чем сопротивление резистора больше - тем сильнее ограничивается долговременная выходная мощность, и наоборот.
Теперь о том, зачем нужно ограничение долговременной выходной мощности. Оно необходимо для защиты от немузыкальных сигналов, таких например как синусоидальные, для работы с которыми не предназначен усилитель. Это позволяет защитить не только сам усилитель, а также его блока питания и динамики от никому ненужных стрессов.
Работа защиты от ВЧ. Помимо того, что лимитер ограничивает долговременную выходную мощность, он также, совместно с защитой от немузыкальных высокочастотных сигналов, делает её зависимой от частоты: чем выше частота сигнала - тем ниже выходная мощность на данной частоте.
При одинаковом входном напряжении 0,7 В RMS, долговременная выходная мощность на разных частотах ограничена следующими значениями:
6 кГц - 17 В (72 Вт на 4 Ом);
10 кГц - 13 В (42 Вт на 4 Ом);
16 кГц - 10 В (25 Вт на 4 Ом);
20 кГц - 7,0 В (12 Вт на 4 Ом).
Синий луч - напряжение на входе усилителя, желтый луч - напряжение на выходе усилителя.
Кратковременная (пиковая) выходная мощность, по прежнему, ограничена только напряжением питания усилителя.
Чтобы исключить зависимость долговременной выходной мощности от частоты сигнала, необходимо не устанавливать элементы схемы, относящиеся к защите от ВЧ. Делать это имеет смысл только в случае применения усилителя CDPA2092 в качестве усилителя для сабвуфера или НЧ полосы многополосной акустической системы.
Варианты исполнения усилителя. Существует несколько вариантов исполнения усилителя в зависимости от выходной мощности, способа питания и модели применяемых силовых транзисторов.
Важно отметить, что указанные в таблице значения максимальной выходной мощности могут быть достигнуты только при соответствующем максимальном напряжении питания. При напряжении питания, отличном от максимального, фактическая выходная мощность будет ниже приведенных значений.
При включенном лимитере указанное в таблице значение максимальной выходной мощности будет доступно лишь кратковременно, тогда как долговременная выходная мощность будет несколько ниже. Чтобы уравнять кратковременное и долговременное значения выходной мощности, потребуется исключить лимитер из схемы.
Первые три исполнения (00, 01 и 02) базируются на транзисторах IRFB5615, которые позволяют обеспечивать выходную мощность до 400 Вт на нагрузке 4 Ом. Различие между этими тремя исполнениями заключается в способе питания узлов усилителя:
- Исполнение 00 (CDPA2092.01-00). Напряжение питания +/- 15 В поступает через разъем X3, куда оно подается по шлейфу от совместимого источника питания. Напряжение +12 В, необходимое для питания микросхемы IRS2092, формируется с помощью встроенного линейного стабилизатора из основных силовых шин питания.
- Исполнение 01 (CDPA2092.01-01). Оба напряжения питания +/- 15 В и +12 В поступают через разъем X3 по шлейфу от совместимого источника питания.
- Исполнение 02 (CDPA2092.01-01). Напряжения питания ±15 В и +12 В формируются с помощью встроенных в плату усилителя стабилизаторов напряжения из основных силовых шин питания. Данное исполнение не требует совместимого источника питания, поэтому усилитель может работать с любым двухполярным источником питания напряжением от +/- 40 В до +/- 55 В соответствующей мощности.
Следующие два исполнения усилителя (03 и 04) построены на базе мощных транзисторов IRFB4227, которые позволяют получить до 800 Вт выходной мощности на нагрузке 4 Ом. Различие между ними заключается в способе подачи питания: в исполнении 03 (CDPA2092.01-03) через разъем X3 поступает только напряжение +/- 15 В, а напряжение +12 В формируется встроенным линейным стабилизатором от основных шин питания. В исполнении 04 (CDPA2092.01-04) оба напряжения, +/- 15 В и +12 В, подаются через разъем X3. Оба этих исполнения требуют наличия совместимого источника питания.
Исполнения 05, 06 и 07 построены на базе транзисторов IRFB4019, которые позволяют получить до 250 Вт выходной мощности на нагрузке 4 Ом. Ситуация здесь аналогична первым трем исполнениям (00, 01 и 02):
- Исполнение 05 (CDPA2092.01-05). Напряжение питания +/- 15 В поступает через разъем X3, а напряжение +12 В для микросхемы IRS2092 формируется встроенным линейным стабилизатором от основных шин питания;
- Исполнение 06 (CDPA2092.01-06). Оба питающих напряжения, +/- 15 В и +12 В, подаются через разъем X3 и поступают по шлейфу от совместимого источника питания;
- Исполнение 07 (CDPA2092.01-07). Все узлы усилителя питаются от основных шин питания через встроенные стабилизаторы на плате CDPA2092. Данное исполнение не требует совместимого источника питания, поэтому усилитель может работать с любым двухполярным источником питания напряжением от +/- 35 В до +/- 50 В соответствующей мощности.
Помимо указанных в таблице вариантов, возможны и другие исполнения усилителя CDPA2092. Он может быть адаптирован под различные силовые транзисторы или другое сопротивление нагрузки, что предоставляет широкий простор для творчества.
Выходной фильтр. В усилителе CDPA2092, во всех его исполнениях, автор принял решение использовать одинаковые номиналы элементов выходного фильтра - дросселя L1 и конденсаторов C33 и C34, поскольку все исполнения усилителя рассчитаны на одинаковое минимальное сопротивление нагрузки - 4 Ом. Тем не менее, конструктивное исполнение дросселя выходного фильтра будет различаться в зависимости от исполнения усилителя:
- Исполнения 00, 01 и 02. Дроссель наматывается на кольце из распыленного железа T106-2. Обмотка должна содержать 41 виток, проводом с сечением не менее 1,0 мм2;
- Исполнения 03 и 04. Дроссель наматывается на кольце из распыленного железа T106-2. Обмотка должна содержать 41 виток, проводом с сечением не менее 1,5 мм2;
- Исполнения 05, 06 и 07. Дроссель наматывается на кольце из распыленного железа Т94-2 или T106-2, в первом случае обмотка должна содержать 51 виток, во втором случае - 41 виток. В обоих случаях обмотка наматывается проводом с сечением не менее 0,8 мм2.
Для намотки выходного дросселя, помимо колец T94-2 и T106-2, допускается использование колец тех же типоразмеров, но изготовленных из смеси -14. В этом случае, для получения индуктивности 22 мкГн, необходимо намотать 62 витка на кольце T94-14 или 47 витков на кольце T106-14.
Номиналы элементов выходного фильтра и обмоточные данные выходного дросселя, при необходимости, могут быть выбраны другими, отличными от указанных в этой статье.
Дроссель выходного фильтра необходимо приклеить к плате при помощи клей-герметика типа "жидкие гвозди" или другого клея аналогичного по свойствам.
Мостовое включение. Пары усилителей CDPA2092 можно просто и удобно соединять мостом для удвоения выходной мощности. Для мостового включения усилителей CDPA2092 не требуется вносить каких-либо изменений в сам усилитель или использовать какие-либо дополнительные платы, достаточно определенным образом подать сигнал на входы усилителей, а нагрузку включить между выходами усилителей.
Схема мостового включения усилителей при балансном источнике сигнала:
Схема мостового включения усилителей при небалансном источнике сигнала:
Если при мостовом включении, питание +12 В для микросхемы IRS2092 формируется от встроенного линейного стабилизатора на плате CDPA2092, разъем X3 устанавливается, а платы усилителей соединяются между собой шлейфом (что актуально для 00, 03 и 05 исполнений усилителя), то допустимо и предпочтительно распаивать стабилизатор только на одной из плат усилителей, которая условно будет считаться - ведущей. Вторая плата (ведомая), будет получить питания +12 В по шлейфу от ведущей платы. При этом, на обоих платах необходимо установить резистор R40 = 0 Ом (1206). Такой подход позволит немного повысить КПД всего мостового усилителя и сэкономить один транзистор TIP31C.
Совместимый источник питания. В данном контексте под термином "совместимый источник питания" следует понимать такой источник, который, помимо основных питающих шин, включает отдельные шины питания +/- 15 В для вспомогательных узлов усилителя CDPA2092 (таких как лимитер и системы защиты), отдельную шину +12 В для питания микросхемы IRS2092, а также возможность отключения питания при поступлении сигнала об аварии в усилителе. Все перечисленные шины питания и управляющие сигналы коммутируются через разъемы IDC-8, установленные как в усилителе, так и в блоке питания.
Когда источник питания в своем составе имеет лишь часть из перечисленных возможностей, тогда такой источник питания можно считать частично совместимым.
Печатные платы. Внизу статьи доступны для скачивания архивы с файлами двух вариантов печатных плат для усилителя CDPA2092: печатная плата нулевой версии - CDPA2092.00, и печатная плата первой версии - CDPA2092.01.
Обе эти платы полностью идентичны за исключением двух отличий, которые можно увидеть на фотографиях: плата нулевой версии имеет иную разводку земли и не содержит позиционных обозначений элементов на шелкографии. При повторении усилителя, предпочтительнее использовать первую версию печатной платы - CDPA2092.01.
Габариты печатных плат - 100х49 мм.
Монтаж платы усилителя на радиатор. Ни для кого не секрет, что, несмотря на высокий коэффициент полезного действия, усилителю класса D требуется радиатор. Усилитель CDPA2092 не является исключением.
На плате усилителя предусмотрено шесть крепёжных отверстий: четыре из них предназначены для закрепления самой печатной платы, а два центральных отверстия служат для прижима силовых транзисторов к радиатору.
На фотографиях показано как плата усилителя крепится к радиатору:
При монтаже платы усилителя на радиатор сначала затягиваются крепёжные винты в центре платы, которыми силовые транзисторы прижимаются к радиатору. При затяжке этих винтов необходимо проявлять максимальную аккуратность, чтобы инструментом не повредить изоляцию обмоточного провода, которым намотан выходной дроссель, расположенный рядом с центральными крепёжными отверстиями. Чтобы максимально защитить дроссель при затяжке центральных крепёжных винтов, рекомендуется использовать временную пластиковую прокладку между винтом и дросселем. После затяжки центральных крепежных винтов, затягиваются винты по краям платы. Плата устанавливается на монтажных стойках, высота которых должна быть такой, чтобы избежать значительной деформации платы после ее закрепления.
Закрытый бета-тест усилителя. До публикации этой статьи, ее автор успешно собрал и испытал несколько экземпляров усилителя CDPA2092 различных версий и исполнений. Кроме того, перед публикацией был проведен закрытый бета-тест усилителя, в котором приняли участие два любителя электроники - Илья Судак и Вадим Крохин. Они также собрали усилитель CDPA2092, протестировали его и поделились своими отзывами.
Илья Судак повторил усилитель на нулевой версии платы CDPA2092.00 в количестве двух штук.
В своих экземплярах усилителей он применил транзисторы - IRFB4019, дроссель выходного фильтра намотал на кольце T94-02. Для питание усилителя применялся частично совместимый импульсный источник питания собственной разработки. Усилители тестировались как отдельно, так и парой, в мостовом включении.
По итогам бета-тестирования Илья Судак поделился следующим отзывом об усилителе CDPA2092:
В общем, могу подвести итог. В целом мои S-90 давно такого стресс-теста не испытывали, ВЧ живые - лимитер работает вообще отлично, усилок поимел пару раз КЗ на полной мощности, пока я разбирался что произошло, один канал стоял несколько минут с замкнутым выходом. S-90 у меня, кстати, 4 Ом. Дросселя отлично пережили КЗ, с учетом температуры за бортом они нагрелись максимум до 40 градусов (использованы дроссели на кольцах T94-2). Ключи прикручены к тестовой пластине 250×100×10 мм, которая тоже нагрелась максимум до 40 градусов. Если исключить линейный стабилизатор питания IRS2092, можно значительно снизить нагрев.
Теперь о мостовом включении на 8 Ом. Профессиональная АС выдает такой звук, что просто ахнуть можно! 200 Вт на 8 Ом - уже начало попахивать клеем, хотя на слух искажений не заметил. На 4 Ом тоже лупит мощно, но срабатывает защита по КЗ (рассчитывал токовую защиту на 17 А для IRFB4019).
Понравилась входная часть усилителя: хочешь мост, хочешь стерео. Коммутация просто огонь! Короче, усилок ЗБС!
Спасибо за занятое время, за полученное удовольствие от сборки, да и сама задумка платы очень понравилась. Как говориться впихнул невпихуемое в 1206 :)
Другой участник бета-теста - Вадим Крохин, повторил усилитель, собрав его на печатной плате первой версии CDPA2092.01:
Отзыв Вадима об усилителе CDPA2092:
Добавлю о своих впечатлениях от сборки и пробной эксплуатации.
Плата усилителя разведена весьма плотно, перед сборкой следует внимательно проверить соответствие габаритов и качества применяемых деталей, "колхозинг" тут не пройдет. В особенности это касается SMD конденсаторов и электролитов.
При корректной сборке усилитель не требует наладки и сразу готов к эксплуатации.
При тестовом прогоне плата запитывалась от преобразователя для автомобильного усилителя 12 на +/- 45 В. При напряжении около +/- 35 В мой вариант усилителя не запустился.
Усилитель тестировался на нескольких акустических системах включая всеми любимые S-90, особенно понравилась работа на мощный автомобильный саб.
Впечатления от пробной эксплуатации очень положительные.
В заключение хочу поблагодарить Илью за отличный усилитель, спасибо друг!
Благодарности. От имени автора выражаю искреннюю благодарность всем, кто прочитал эту статью от заглавия и до этих строк. Особая признательность участникам бета-тестирования - Илье и Вадиму, которые нашли возможность, время и силы, чтобы принять в нём участие. Спасибо всем!
Перечень используемых элементов:
Ссылки:
Место первой публикации - сайт "Паяльник" -
https://cxem.net/sound/amps/amp265.php
Файлы:
Гербер-файлы печатной платы CDPA2092.00 -
https://disk.yandex.by/d/DhnP1dV7Y5vj4w
Гербер-файлы печатной платы CDPA2092.01 -
https://disk.yandex.by/d/7totJPbfi0IUEw
Дата первой публикации: 1 июля 2025
Дата изменения: 9 июля 2025