Пожалуй, самым сложным элементом в конструкции усилителей для питания сабвуфера от бортовой сети 12 вольт является преобразователь напряжения. О нём много пишут на форумах, но создать действительно качественный преобразователь по советам экспертов — задача не из лёгких. Это вы поймёте, когда доберётесь до этой части работы. Поэтому я решил подробно описать процесс сборки преобразователя, поскольку он занял у меня две недели и охватывает все этапы — от начала до конца.
Существует множество схем преобразователей напряжения, но после сборки часто возникают проблемы: дефекты, сбои в работе, непонятные перегревы отдельных компонентов и частей схемы. Моя сборка преобразователя заняла две недели, поскольку я внёс в основную схему ряд изменений. В итоге я могу с уверенностью сказать, что получился мощный и надёжный преобразователь.
Основная задача заключалась в создании преобразователя мощностью 300–350 ватт для питания усилителя по схеме Ланзара. Всё получилось аккуратно и красиво, за исключением платы. В нашей стране химия для травления плат — дефицит, поэтому пришлось использовать макетную плату. Не рекомендую повторять мои ошибки: паять провода для каждой дорожки, лудить каждую дырочку и контакт — задача не из лёгких. Об этом можно судить по плате с обратной стороны. Для улучшения внешнего вида я приклеил на плату широкий зелёный скотч.
ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
Ключевое изменение в схеме — это импульсный трансформатор. В большинстве статей о самодельных сабвуферах рекомендуют использовать ферритовые кольца, однако в некоторых случаях они могут быть недоступны (как в моём). Единственным доступным материалом оказалось альсиферовое кольцо от высокочастотного дросселя, однако его рабочая частота не позволяла использовать его в качестве трансформатора в преобразователе напряжения.
Тут мне повезло, почти даром получил пару компьютерных блоков питания, к счастью в обеих блоках были полностью идентичные трансформаторы.
В конечном итоге было принято решение объединить два трансформатора в один, хотя и один из них мог бы обеспечить необходимую мощность. Однако проблема заключалась в том, что при намотке обмотки на одном трансформаторе она просто не поместилась бы, поэтому было решено модернизировать оба устройства.
Для начала следует извлечь сердечники. Этот процесс не представляет сложности. Нужно нагреть ферритовую палку с помощью зажигалки, которая замыкает основной сердечник. Через 30 секунд под воздействием высокой температуры клей плавится, и ферритовая палка выпадает. Хотя из-за перегрева свойства палки могут измениться, это не имеет значения, так как в основном трансформаторе мы её использовать не будем.
Аналогично поступаем со вторым трансформатором. После этого снимаем все штатные обмотки, тщательно очищаем выводы трансформаторов и удаляем одну из боковых стенок у обоих трансформаторов. Лучше всего убрать стенку, которая не занята контактами.
Следующим этапом работ является монтаж каркасов. Для фиксации каркаса в нужном положении можно использовать изоленту или скотч. Применение различных клеев не рекомендуется, так как это может затруднить установку сердечника.
Хотя у меня был опыт сборки преобразователей напряжения, этот проект оказался чрезвычайно трудоемким и затратным. В процессе работы были повреждены 8 полевых транзисторов, и все проблемы были связаны с трансформатором.
Эксперименты с количеством витков, методами намотки и сечением проводов привели к положительным результатам.
Самое сложное в этом процессе — намотка. На многих форумах рекомендуют использовать толстую первичную обмотку, но практика показала, что для достижения нужной мощности это не обязательно. Первичная обмотка состоит из двух идентичных частей, каждая из которых намотана пятью жилами провода диаметром 0,8 мм и равномерно распределена по всей длине каркаса. Однако спешить не стоит. Сначала нужно взять провод диаметром 0,8 мм, желательно новый и ровный, без изгибов (я использовал провод от сетевой обмотки таких же трансформаторов из блоков питания).
Далее наматываем 5 витков по одному проводу по всей длине каркаса трансформатора. Можно также мотать жгутом все жилы вместе. После намотки первой жилы ее нужно закрепить, просто накрутив на боковые выводы трансформатора. Затем наматываем остальные жилы, стараясь делать это ровно и аккуратно.
По завершении намотки необходимо удалить лаковое покрытие с концов обмотки. Это можно сделать несколькими способами: нагреть провода мощным паяльником или снять лак с каждого провода отдельно с помощью монтажного ножа или бритвы. После этого следует залудить кончики проводов, сплести их в косичку (для удобства можно использовать плоскогубцы) и покрыть толстым слоем олова.
Затем переходим ко второй половине первичной обмотки, которая полностью идентична первой. Перед ее намоткой первую часть обмотки нужно покрыть изолентой. Вторая половина первичной обмотки также растягивается по всему каркасу и наматывается в том же направлении, что и первая, по тому же принципу, по одной жиле за раз.
После завершения намотки необходимо выполнить фазировку обмоток. В итоге должна получиться одна обмотка из 10 витков с отводом от середины. Важно помнить, что конец первой половины обмотки должен быть соединён с началом второй половины, чтобы избежать сложностей при фазировке. Рекомендуется ориентироваться на фотографии для точного выполнения этой операции.
После завершения всех этапов работы первичная обмотка готова! (Можно сделать перерыв и выпить пива).
Вторичная обмотка также требует особого внимания, так как именно она будет питать усилитель мощности. Она намотана по тому же принципу, что и первичная, но каждая половина состоит из 12 витков. Это позволяет получить на выходе двухполярное напряжение в диапазоне 50-55 вольт.
Обмотка включает две части, каждая из которых состоит из трёх жил провода толщиной 0,8 мм. Провода равномерно распределены по всему каркасу. После завершения первой половины обмотку изолируют, а затем мотают вторую половину в том же направлении. В результате получаются две идентичные половины, которые соединяются по той же схеме, что и первичная обмотка. Затем выводы очищают, связывают и запаивают вместе.
Если вы решите использовать другие типы трансформаторов, обратите внимание на отсутствие зазора между половинками сердечника. Эксперименты показали, что даже незначительный зазор в 0,1 мм может существенно ухудшить работу схемы. Ток потребления увеличивается в 3–4 раза, а полевые транзисторы перегреваются настолько, что система охлаждения не справляется с их охлаждением.
Готовый трансформатор можно экранировать медной фольгой, но особо большой роли это не играет.
В итоге получается компактный трансформатор, который с легкостью способен отдавать нужную мощность.
СХЕМА
Конструкция устройства довольно сложная, поэтому я не рекомендую её для начинающих радиолюбителей. Как обычно, в основе лежит генератор импульсов, созданный на базе интегральной микросхемы TL494. Для усиления выходного сигнала используется пара маломощных транзисторов серии BC557, которые практически идентичны BC556. В отечественных аналогах можно использовать КТ3107. В качестве силовых ключей применяются две пары мощных полевых транзисторов IRF3205, по два транзистора на каждое плечо.
Транзисторы закреплены на теплоотводах компьютерных блоков питания. Они изолированы от теплоотвода с помощью специальной прокладки.
Резистор с сопротивлением 51 Ом — это единственная деталь, которая может перегреться. Поэтому для него выбран резистор мощностью 2 Вт (хотя достаточно и 1 Вт). Однако перегрев не является критическим и не влияет на работу схемы.
Монтаж, особенно на макетной плате, — это очень утомительный процесс. Поэтому рекомендуется использовать печатную плату. Плюсовые и минусовые дорожки должны быть достаточно широкими и покрыты толстым слоем олова, так как через них будет протекать значительный ток. То же самое относится и к стокам полевых транзисторов.
Резисторы с сопротивлением 22 Ом следует выбирать мощностью 0,5-1 Вт. Они предназначены для предотвращения перегрузки микросхемы.
Ограничительные резисторы тока затвора полевиков и ограничительный резистор тока питания микросхемы (10ом) желательно на пол ватта, все остальные резисторы можно на 0,125 ватт.
Частоту преобразователя устанавливают с помощью конденсатора 1,2 нФ и резистора 15 кОм. Для повышения частоты можно уменьшить емкость конденсатора и увеличить сопротивление резистора, но это не рекомендуется, так как может нарушить работу всей схемы.
В качестве выпрямительных диодов использованы диоды серии КД213А, которые идеально подходят благодаря своей способности работать на частоте 100 кГц. Однако можно использовать любые быстродействующие диоды с током не менее 10 ампер или диодные сборки Шоттки, которые можно найти в компьютерных блоках питания. В одной сборке содержится два диода с общим катодом, поэтому для диодного моста потребуется три таких сборки. Дополнительно установлен еще один диод для защиты схемы от переплюсовки питания.
У меня есть конденсаторы с напряжением 35 вольт и ёмкостью 3300 мкФ, но для этой схемы лучше использовать конденсаторы с напряжением от 50 до 63 вольт. В схеме применены три дросселя, один из которых предназначен для питания преобразователя. Этот дроссель можно изготовить, намотав 10 витков провода диаметром 1 мм в два слоя на стандартные жёлтые кольца от блоков питания.
Дроссели для фильтрации высокочастотных помех, устанавливаемые после трансформатора, состоят из десяти витков провода диаметром 1-1,5 мм. Они могут быть намотаны на кольцах или ферритовых стержнях любой марки, причем диаметр стержня не имеет значения, а длина должна составлять 2-4 см.
Для подачи питания на преобразователь необходимо замкнуть провод Remote Control (RCM) на плюсовой контакт питания. Это активирует реле, и преобразователь начинает свою работу. В моем случае использовались два реле, соединенные параллельно, каждое из которых рассчитано на ток 25 ампер.
Кулеры, закрепленные на блоке преобразователя, начинают работать сразу после подключения провода REM. Один из них отвечает за охлаждение преобразователя, а другой — за охлаждение усилителя. Также можно развернуть один из кулеров так, чтобы он выводил теплый воздух из корпуса.
ИТОГИ И ЗАТРАТЫ
Преобразователь полностью оправдал все ожидания и вложения, функционируя безупречно. В ходе испытаний он продемонстрировал способность выдавать 500 ватт мощности, и мог бы работать ещё эффективнее, если бы не выход из строя диодного моста блока питания.
Общая стоимость преобразователя составила (цены указаны за весь комплект деталей, а не за отдельные компоненты).
- IRF3205 4шт - 5$
- TL494 1шт -0,5$
- ВС557 3шт - 1$
- КД213А 4шт - 4$
- Конденсаторы 35в 3300мкф 4шт - 3$
- Резистор 51ом 1шт - 0,1$
- Резистор 22ом 2шт -0,15$
- Макетная плата - 1$
Диоды и конденсаторы в этом списке достались мне бесплатно. Полагаю, что остальные компоненты, за исключением полевых транзисторов и микросхем, можно найти на чердаке или попросить у друзей или в мастерских. Таким образом, стоимость преобразователя не превышает 10 долларов. Готовый китайский усилитель для сабвуфера с полным набором функций можно приобрести за 80–100 долларов, тогда как продукция известных брендов стоит значительно дороже — от 300 до 1000 долларов. Однако можно собрать усилитель аналогичного качества всего за 50–60 долларов, а если знать, где искать детали, то и дешевле. Надеюсь, я смог ответить на многие ваши вопросы.