Схема мощного усилителя низкой частоты - 1500W на 4 Ом.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!
Этот проект, описывает усилитель, источник питания и методики испытаний, которые являются весьма опасными по причине высокого напряжения питания. Эту статью даже не нужно рассматривать, если Вы не полностью уверены в своих знаниях и действиях. Знайте - Вы берёте полную 100%-ую ответственность за то, что Вы делаете. Есть аспекты разработки, которые могут потребовать анализа и настройки.
Продолжая читать эту статью, Вы неявно соглашаетесь, что несете полную ответственность за все возможные физические и материальные потери, связанные с постройкой этого усилителя.

Начнем:

Усилитель способен выдать 2kW мощности пиково, и 1.5kW продолжительно, что означает что этот усилитель способен сжечь большинство известных Вам динамиков . Чтобы представить такую мощность в действии Вы можете подключить (Что делать я крайне не советую) два последовательно соединенных 8-ми омных динамика в сеть переменного тока 220В . При этом на одном динамике будет 110V действующего напряжения на нагрузке 8 ом - 1,500W. Как Вы думаете, долго ли проработает в таком режиме акустика. Если все еще не отпало желание заняться этим усилителем – переходим дальше…

Описание усилителя

Сначала, давайте посмотрим на требования, для достижения 1.5kW на 4 ома. Нам нужно 77.5V действующего напряжения, но мы должны иметь некоторый запас, потому что напряжение питания снизится под нагрузкой, и всегда будет некоторое падение напряжения на коллектор-эмиттерных переходах и эмиттерных резисторов.

Итак напряжение питания должно быть...

VDC = VRMS * 1.414
VDC = 77.5 * 1.414 = ±109.6V постоянного напряжения

Так как мы не учли потери, мы должны добавить около 3-5V для оконечника усилителя, и дополнительно 10V на падение напряжения питания под полной нагрузкой.

Трансформатор в 2 x 90V даст напряжение без нагрузки ±130V (260V между крайними точками выпрямителя), так что с источником питания нужно работать с особой осторожностью

Биполярные транзисторы были отобраны как наиболее соответствующими для выполнения оконечного каскада усилителя. Это, прежде всего, продиктовано напряжением питания, которое превышает граничное напряжение для большинства MOSFET транзисторов. Это так же много и для биполярных транзисторов, но MJ15004/5, или MJ21193/4 соответствуют требованию по максимальному напряжению, и значит, мы на них остановимся.

Далее необходимо подумать о рассеивании избыточной мощности на транзисторах и об интенсивном их охлаждении. Так как при 65V под нагрузкой (в худшем случае) мощность рассеивания составит...

P = V ? / R = 65 ? / 4 = 1056W

То есть равно среднестатистическому электрообогревателю…
Помните, что при работе на активную нагрузку с 45 ° фазовыми сдвигами мощность рассеивания почти удваивается. Исходя из этого следует, что хорошее охлаждение жизненно необходимо для этого усилителя, Вам понадобятся хорошие радиаторы, вентиляторы для принудительного охлаждения (естественная конвекция не поможет).

MJ15024/5 (или MJ21193/4) транзисторы в корпусе К-3 (железный с двумя выводами как КТ825/827), и рассчитаны на рассеивание 250W при температуре 25°C. Корпус К-3 транзистора выбран, потому что он имеет самую высокую номинальную мощность рассеивания, потому что тепловое сопротивление ниже чем у любого другого транзистора в пластмассовом корпусе.

MJE340/350 в каскаде усилителя напряжения гарантирует хорошую линейность. Но даже при токе через каскад 12mA, мощность - 0.72W, так что Q4, Q6, Q9 и Q10 должен иметь теплоотводы. Транзистор (Q5) , определяющий смещение оконечного каскада, должен быть установлен на общем радиаторе с оконечником и иметь надежный тепловой контакт.

Схема защиты от короткого замыкания (Q7, Q8) ограничивает ток на уровне 12А и мощность выделяемую одним транзистором около 175W, при этом длительная работа усилителя в таком режиме не допустима.

Схема усилителя 1500W
Схема профессионального усилителя 1500W.

Дополнительные элементы обратной связи (R6a и C3a, показанный пунктирным) являются опциональными. Они могут быть необходимы, при возникновении самовозбуждения усилителя. Обратные диоды (D9 и D10) защищают транзисторы усилителя от обратной ЭДС при работе на активную нагрузку. Диоды серии 1N5404 могут выдержать пиковый ток до 200A. Номинальное напряжение должно быть по крайней мере 400V.

Резистор VR1 100 омо используется для балансировки усилителя по постоянному току. С номиналами компонентов указанных на схеме, начальное смещение должно быть в пределах ±25mV, перед настройкой. Резистор VR2 используется для установки тока покоя оконечного каскада. Настраивают ток покоя измеряя напряжение на резисторе R19 или R20 которое должно быть в пределах 150mV.
Чувствительность входного каскада - 1.77V для 900W на 8 ом, или 1800W на 4 ом.

Источник питания:

Источник питания, необходимый для усилителя требует серьезного подхода в проектировании. Во первых Вам необходим понижающий трансформатор мощностью как минимум 2kW,. Конденсаторы фильтра питания должны быть рассчитаны на 150V и выдерживать до 10A пульсирующего тока . Конденсаторы не соответствующим этим требованиям могут попросту взорваться при работе усилителя на полную мощность.

Немаловажная деталь - мостовой выпрямитель. Хотя мосты на 35A, казалось бы, могут справится с поставленной задачей, но пиковый повторяющийся ток превышает паспортные данные мостов. Я советую использовать два параллельно включенных моста как показано на схеме. Номинальное напряжение мостового выпрямителя должно быть минимумом 400V, и они должны быть установлены на достаточном для охлаждения теплоотводе.

Схема блока питания для усилителя 1500W
Схема блока питания для усилителя 1500W.

На схеме показаны конденсаторы составленные из четырех низковольтных так как их легче найти, и выпрямитель так же состоит из двух параллельно включенных моста.

Дополнительные источники напряжения в 5V можно исключить при этом пиковая мощность снизится с 2048W до 1920W что несущественно.
Модуль P39 является системой мягкого запуска и состоит из реле, параллельно контактам которого включены резисторы суммарной мощностью в 150W и результирующим сопротивлением в 33 Ом.

PS:
Настоятельно советую изучить особенности построения профессиональных усилителей перед постройкой этого. Обратите внимание какой серии используются конденсаторы фильтра, какие радиаторы охлаждения и т.д.

Теги: 

Категории: 

Комментарии

Усилок просто смерть =)

Мегабайты снов )))

1500 мощности пиково =по нормальному 1200 вт

А усилок однакональный??

Тут приведены какие-то крайности, то усилители на 30-60 Ватт, то сразу на 1,5кВатт.
А как собрать, скажем, 500 Ватт?

Нормальному человеку для жизни достаточно 200W общей мощности(2x100W). А этот усилитель я брал за основу при полной реанимации усилка Peavey - выгорели обе платы(верхняя и нижняя каналов усилителя), осталось только корпус, транс с мостом и кондерами и радиаторы под MJ15024-25. Вот эту схему нашел на буржуйсайте, освоил, проверил, перевел и выложил, авось кому нибудь еще пригодится.

Что касается "А как собрать, скажем, 500 Ватт?" - уменьшаете количество транзисторов в оконечнике в три раза, то есть до трех (можно даже двух) на плече и понижаете напряжение оконечника до 75V, предоконечника до 80V на плече, все остальное без изменений. и вот вам 500W на 4 ома.
Количество транзистором можно не уменьшать но именно оно определяет конечную стоимость усилителя.

Das radio!

А можно в место предусилителя использовать микруху например к174ун7

без паяльника как без рук

Если вы имеете ввиду пред на Q1-Q6, то нельзя - только он усиливает весь сигнал по напряжению с 2 до 100 V по амплитуде, а к174ун7 хоть и с 0,05V но всего до 7V по амплитуде . Остальные транзисторы Q7-Q8 - защита по току и термостабилизатор тока покоя, Q9-Q30 это составной эмиттерный повторитель. Вот и весь усил.

Das radio!

спасибо, понятно буду собирать как есть но на 500,и еще вопрос:
здесь гововорится динамик на 4ома а он выдержыт?,или какой особый надо?

без паяльника как без рук

Обычно динамики на 4 Ома есть только для автоакустики, а в профессиональных акустических системах стоят на 8 ом, то есть Вам на 500W нужно два НЧ-динамика на 8 Ом по 250W RMS(номинал) каждый. Сопротивление СЧ и ВЧ здесь на импенданс не влияет так как они (СЧ и ВЧ) нагружают усил в другой полосе частот.

Das radio!

обьясните чуть поподробней что такое VR1,VR2?а печатной платы ни у кого нету?

Печатной платы нет, делался методом "проволочного монтажа" на родной плате усилка Пивей, с последующим покрытием эпоксидной смолой.

VR1 и VR2 это подстроечные резисторы.
PCB_variable_resistors_0.jpg

Das radio!

А если сократить количество выходных транзисторов до 4-х на плечо, можно ли поставить "по проще" транзисторы Q9-Q12?

Перпендикулярный мир.

я понимаю что подстроечные)))а для чего именно они?кто может по аське пообщаться со мной насчёт этой схемы???есть несколько непонятных моментов

Вы текст прочитайте, я же не зря это все переводил на русский.
Резистор VR1 100 ом используется для балансировки усилителя по постоянному току. С номиналами компонентов указанных на схеме, начальное смещение должно быть в пределах ±25mV, перед настройкой. Резистор VR2 используется для установки тока покоя оконечного каскада. Настраивают ток покоя измеряя напряжение на резисторе R19 или R20 которое должно быть в пределах 150mV.

Das radio!

ну сильно я в электронике не шарю.скажи по русски для чего они!!))громкость и тд)меня интерисуют мощностя резисторов,типы диодов,элемент в схеме питания Р39,RL31B;схема заземления(диоды и вольтаж С).ещё я хочу сделать плату для левой части усилка без мощных транз(интерисуют размеры дорожек),так же о намотке или о том где приобрести транс.по аське кто может пообщаться?

Мне интересно какой трансформатор нужно для етого усилителя если зделать стерео..может у кого то есть фотография трансформатора..

куда можно втулить регулятор громкости,тембра...показаные на сайтах,в эту схему?и если сделать индикатор мощности обычный,подключённый к выходу-усилок его спалит?

по регулятору громкости и тембра как в лубом усилителе вешаете его на вход, то есть на "Input".
По индикатору мощности(как я понимаю вы имеете ввиду индикатор выходного напряжения) тоже ничего сложного - делаете соответствующий аттенюатор(делитель на резисторах) и все.

Das radio!

спасибо.начинаю понимать))

Сколько транзисторов нужно для номинальной мощьности 2 кВт ?

MCинг неумрёт никогда

Вам ненужна такая мощность, серийные динамики выпускают на номинал 200-500 ватт.
Фронтальный портал типа Line Array, от JBL например, состоит из большого числа одинаковых "колонок" по 500 - 1000W состоящих из двух динамиков нч по 200-500W каждый на 8 ом и СЧ+ВЧ драйвера(ов).
Каждый элемент массива (колонка) питается от своего усилителя.
Это сделано для надежности:

  • Если сгорит усил - он (если не сработает защита по постоянке) выжгет все колонки подключенные к нему потому что динамик охлаждается во время движения диффузора, а при постоянке, диффузор остановится в крайнем положении без охлаждения да еще и подводимая мощность возрастет минимум в 2 раза (действующее напряжение переменнного синусоидального тока в 1.4 раза ниже амплитуднгого, а при выходе из строя оконечного каскада на динамик пойдет полное амплитудное напряжение). то есть катушка динамика питаемого от киловатного усилителя превратится в двухкиловатный нагреватель. Мало что от нее останется.
  • Если сгорит а потом и замкнет один из динамиков то это может повлеч выход из строя усилителя а потом и ..... читать выше. То есть выход из строя одного динамика может навлечь то же самое на другие

Поэтому обычно берут акустику по 500-1000 ватт и цепляют ее на усилки с мощностью поменьше раза в полтора два.
Поэтому я считаю что нет смысла делать усил на 1 квт и тем более на 2.

Das radio!

STOP!!!
Вот тут Вы в корне не правы!!!
В сателлите JBL 2 * НЧ по 600 watt, завод рекомендует не менее 2000 Kw на один драйвер!!! Далее 4 * СЧ по 300 watt и не менее 700 watt на один драйвер и на десерт - 3*ВЧ по 75 watt не менее 200 watt !!!! на один драйвер !!!!

То что завод рекомендует никого не волнует, завод не рекомендует колбасить эрэйэм в дождь, не рекомендует колбасить на солнце, не рекомендует не офэцэшные провода, не рекомендует ставить усилы за пиццот баксов и т. д.
В условия России рекомендации можно слушать только от того "кто платит" и "кто готов взять на себя ответственность"(установщик).

Das radio!

А р19,20 не маловато стоит?

MCинг неумрёт никогда

Ассалам Алейкум. тут вопрос возник оч важный для мя....к какому классу усиления он относится?...

"AB"

Das radio!

Хто нибудь может мне памоч, мне нужна полная маркировка всех деталей, видь на предложеной схеме не очень мне всьо ясна.
Буду очень благодарен за помащ.

да да и я бы хотел увидеть маркировку всех элементов и диод D11 найти

Д11 потеряла программа проектирования. Все важные элементы промаркированы а остальное - любые в разумных пределах.

Das radio!

здрабствуте,я новыи на форуме,но давно наблюдаю.

мне особо интересно каким образом в даннои схеме питания дастают 130в из трафа на 6в !?...

и какие номиналы у диодов "Д1.......Д13"

спасиба и извените за ошибки,у меня клава на латыни...

понял!!! извените прогледел...

но вопрос пра диоды астаётсе актуален.

спасибо

d1-d8 используются как источники опорного напряжения на 0.7V поэтому любые (напр. 1N4148 или (о ужас) 1N4001) d12, d13 - 1N4001 и выше.

ЗЫ:
В немецких авто пробка для провверки уровня ATF в коробке расположена в картере коробки для того, что бы "шаловливые ручки" "гансов" ничего не испортили и вообще не лезли в машину.
В отношении этого усилителя моя позиция такова: что бы Вас не убило током или не пробило голову болванкой взорвавшегося конденсатора блока питания Вы должны четко понимать что Вы делаете. И если у Вас возникают трудности с определением "на глаз" параметров элементов, то Вам усилитель такого уровня делать еще рано.

Das radio!

Обращаюсь ко всем: если вы не диджей-одиночка или не музыкант то Вам скорее всего не нужен этот усилитель. Это профессиональный усилитель который требует профессионального подхода как во время сборки так и во время эксплуатации. Его легко сжечь просто коснувшись пальцем "входа".
и т д и т п.
Если Вам нужен усилитель для авто или для дома то поищите что нибудь по-проще, лучше на микросхемах.Пусть дороже зато специализированые микросхемы могут "прощать" некоторые ошибки.

Das radio!

Poidud li dlya bloka pitaniya etogo uselitelya kondensatori 4700 Mkf 250v K50 -18 ili net pojalusto podskajite ?

radiotexnika

Я очень восхишен изделием такой МОЩИ просто челюсть отвисла!.

 
 
Rambler''s Top100