Для одного из текущих DIY проектов понадобилась плата моно УМЗЧ, номинальной мощностью 50-60 Вт для сабвуфера. По характеристикам и отзывам понравился ниже представленный усилитель от производителя AIYIMA. Цена очень даже устроила, заявленная номинальная мощности тоже, с учетом того, что производители обычно любят преувеличить.
Посмотрим, что же он на самом деле из себя представляет, и действительно ли заявленная номинальная мощность соответствует действительности.
Характеристики УМЗЧ от производителя:
- УМЗЧ на базе транзисторов Toshiba 2SC5200 и ZSA1943;
- Напряжение питания: ± 10 В до ± 45 В (Рекомендуемое напряжение +35 -0- -35V
- Номинальная мощность: 100 Вт (4 Ом ±35 В)
- Максимальная мощность: 150 Вт (4 Ом ± 45 В) (высокая температура, к использованию не рекомендуется)
- Размеры: 80*50*38MM
- Расстояние между вводами клеммников: 5.08 мм
- Расстояние между центрами транзисторов: 47мм
Доставка товара до Московской области заняла 12 дней, что необычно быстро для товара с такой стоимостью, обычно такие вещи идут дольше.
УМЗЧ пришел упакованным в стретч-пленку и «пупырку», никаких картонных коробок, но всё дошло без повреждений.
Размеры и общий вид платы УМЗЧ:
Размеры платы соответствуют заявленным, пайка аккуратная, флюс отмыт:
Подготовка к тестированию:
Транзисторы действительно Toshiba 2SC5200 и ZSA1943, как и заявлял продавец — Б/У, похоже снятые с другой аппаратуры, видны потертости на обратной стороне корпусов.
Для транзисторов необходим радиатор для рассеивания тепла, используем небольшой радиатор, который удалось достать из сгоревшего сварочного аппарата. Всего таких обнаружилось три штуки, один используем. Сверлим новые отверстия в радиаторе и через прокладки из теплопроводящего диэлектрического листа КПТД 2/1-0.20 винтом М3 крепим радиатор к транзисторам, при этом выгибаем транзисторы в вертикальное положение для более компактного монтажа в корпусе нового усилителя.
Тестовый стенд:
Для тестирования усилителя используем уже готовый БП, который был изготовлен для питания двух усилителей на МС TDA 7293, но так как отдельный БП для обозреваемого УМЗЧ еще не готов (жду конденсаторы 4700 uF 8шт.), то будем использовать его. Новый БП будет мало чем отличаться от уже существующего, и также рассчитан на Uп = ±36 В.
У самостоятельно намотанного тороидального трансформатора несколько вторичных обмоток, с отдельными выводами под разные напряжения, поэтому сможем протестировать УМЗЧ на Uп=±36 В и ±47 В.
Для контроля и определения амплитудного и действующего напряжения на выходе усилителя будем использовать осциллограф DSO138, сигнал подавать на вход УМЗЧ софтовым генератором частоты с ноутбука.
Нагрузка УМЗЧ для тестирования:
В качестве нагрузки выступят сборки из нескольких 2 Вт-ых резисторов с полученным сопротивлением сборок 4,6 Ом и 7,7 Ом (после вычета сопротивления щупов мультиметра). Сборки резисторов поместим в стакан с водой, будем греть, иначе они быстро сгорят.
Тестирование:
нагрузка 4,6 Ом, Uп = ±36В; Um = 25,37 В, U = 17,72 В:
нагрузка 4,6 Ом, Uп = ±47В; Um = 30,41 В, U = 21,75 В:
нагрузка 7,7 Ом, Uп = ±36В; Um = 28,39 В, U = 20,14 В:
нагрузка 7,7 Ом, Uп = ±47В; Um = 33,43 В, U = 23,76 В:
Результаты:
В итоге получаем следующие расчетные результаты номинальной мощности:
Нагрузка 4,6 Ом (±36 В и ±47 В):
- (Uп = ±36 В) 17,72 В * 17,72 В / 4,6 Ом = 68,26 Вт
- (Uп = ±47 В) 21,75 В * 21,75 В / 4,6 Ом = 102,84 Вт
Нагрузка 7,7 Ом (±36 В и ±47 В):
- (Uп = ±36 В) 20,14 В * 20,14 В / 7,7 Ом = 52,68 Вт
- (Uп = ±47 В) 23,76 В * 23,76 В / 7,7 Ом = 73,32 Вт
По первоначальным результатам можно сказать, что до заявленных 100Вт на 4Ом не дотягивает, но я наблюдал сильную просадку питания Uп на БП с 36 В до 30 В, и с 47 В до 40 В, что и понятно, трансформатор и БП и не считались на такие мощности. Думаю что если сдвоить обмотки и запитать по другому БП, то возможно снизится просадка и может и получится достигнуть заявленный показатель.
Проведу эксперимент, по результатам отпишусь.
В любом случае усилитель к покупке рекомендую, для моих задач он полностью подходит, как звучит еще предстоит отслушать, но только после полной сборки всего усилителя, на изготовление которого в ближайшее время тоже будет обзор (еще в ожидании доставки некоторых компонентов). Всё будем делать своими руками, с описанием что и как, будет полный DIY.
Спроектированная модель корпуса усилителя / мультимедийного центра для затравки:
Дополнительная информация
Это мой перый обзор, надеюсь получился.
Всем спасибо за внимание!
UPD:
В ходе коллективной работы было выявлено следующее:
— усилитель работает в классе B;
— имеется значительный уровень нелинейных искажений типа «ступенька»;
— звон на ВЧ и склонность к самовозбуждению;
дополнительные наглядные результаты испытаний и выявленных проблем:
Всем большое спасибо за помощь с разбором особенностей работы устройства и советы!
Корпус отличный, да и вообще обзору большой плюс.
Так как после изготовления стола осталась фанера 21мм (в реале 19мм), было решено пустить часть ее на изготовление небольшого корпуса для усилителя на TPA3116. Основными вдохновителями идеи корпуса послужили усилители от PEACHTREE AUDIO
Мне нравятся изделия из торцевого среза фанеры, поэтому было решено делать следующим образом. Из фанеры на распиловочном столе были напилены рейки высотой 15 мм (соответсвенно толщина среза фанеры 19 мм)
Из фанерных рейек, торцевым срезов вверх, были собраны три пластины, две большие для нижней и верхней части корпуса, и одна поменьше, из которой получатся две боковые стенки.
На каждую рейку нанёс клей, сжал струбцинами. Также зажал полученную пластину между двух досок снизу и сверху, чтобы рейки под струбцинами не пошли дугой.
Полученные пластины отторцевал на распиловочном столе, из пластины поменьше выпилил боковые стенки.
Далее из верхней, нижней и боковых пластин склеиваем короб, стягиваем струбцинами.
Так как на передней части корпуса не должно быть видно стыков всех четырех деталей, то решил из фанеры толщиной 6 мм сделать переднюю окантовочную часть передней панели. Сделал чертеж передней панели, распечатал, вырезал, перенес по шаблону карандашом на фанеру, и вырезал внутреннее окно ручным фрезером (Bosch POF 1200)
Далее приклеил полученную деталь на переднюю часть короба. Взял корпус, взял УШМ с насадкой липучкой под шлифовальные круги (зерно 60), пошел на улицу, нарисовал радиусы на углах короба, и шлифовальным кругом снял лишний материал. Делать надо аккуратно, так как легко нырнуть рукой и снять лишнего, потом тяжело исправлять, увеличивать радиусы, а там уже толщины пластин не хватит.
Это конечно можно сделать и фрезером, но для этого фрезу покупать, я для четырех проходов как-то не выгодно.
Переднюю панель из алюминия (толщина 4 мм) также торцуем на распиловочном столе, закругляем углы УШМ, доводим дремелем, загоняем в окантовочную часть, чтобы входила плотно, Так как окантовочная часть у нас 6 мм, то алюминиевая панель заходит с углублением 2 мм, то что нужно.
В алюминиевой панели сверлим отверстие для кнопки включения и для потенциометра громкости усилителя.
Так как алюминиевая панель была зеркальной, надо было сделать ее в стиле «шлифованный алюминий»
Пластину размещаем относительно параллельного упора в статичном положении (на двойной скотч хорошо). Берем небольшой деревянный брусок чуть больше ширины панели, оборачиваем его наждачной бумагой (зерно 80-120), крепим наждачную степлером крепко сверху бруска. Прикладываем брусок одной стороной также к параллельному упору и с одинаковым нажимом делаем движения бруском по пластине строго в одном направлении без смещений влево-вправо, иначе пойдут наклонные линии. Таких проходов надо сделать штук 20-30, смотреть чтобы цвет получался однородный и степень шлифовки одинаковой.
Заднюю панель сделал из листа вспененного ПВХ 5 мм (старый рекламный плакат, он же использован в качестве покрытия распиловочного стола). Углубление под заднюю панель выполнил прямо в корпусе, фрезером, правда немного неаккуратно, так как все на весу, не очень удобно, но и не страшно, сзади только я знаю что там косяки есть.
В листе ПВХ вырезал ножом, а где и высверлил, отверстия под терминал питания, под RCA и BANANA разъемы (достал из старого сабвуфера SVEN-620), а также разместил тумблер-переключатель входов. Насверлил вентиляционных отверстий. После заднюю панель покрасил черной краской установил все элементы.
Весь фанерный корпус шлифуем долго, добиваемся ровной поверхности, чтобы не чувствовались переходы между склеенными рейками если имеются. Затем всё покрывает маслом. Я использовал масло BELINKA Interier. В несколько слоев в течении двух суток. Затем полируем шерстяным кругом до блеска.
Устанавливаем внутри усилитель, блок питания (от какого-то ноутбука, 4А, 19В), устанавливаем панели и ставим ручку потенциометра. Ножки внизу усилителя резиновые, на клейкой основе, куплены в мебельной фурнитуре в Леруа Мерлин.
В принципе всё, корпус готов.
Спасибо за подробное описание процесса.
Остается средняя точка обмоток по которой будет идти возвратный ток.
В итоге транс сгорит.
Параллелить можно только симметричные обмотки. Остальное — до пожара дело времени.
Обмотка что с меньшим напряжением при малой нагрузке будет работать в холостую, «подключаясь» только в момент просадки. По току она будет чуть недогружена, в этом минус. Других проблем нет.
с электрической точки зрения схема безупречна, потому что в каждой обмотке средняя точка — посередине (бгг).
обмотка с меньшим напряжением не будет работать до просадки обмотки с большим напряжением ввиду того, что диоды заперты обратным напряжением.
а когда напряжение одной обмотки просело достаточно, чтобы открылись диоды моста другой, там потечет некоторый ток нагрузки, меньший чем в обмотке с большим напряжением.
не идеально с точки зрения КПД, но никакого намека на пожар, вообще-то.
Но это проблема не схемы, проблема расчетов — опробовано не один раз, вполне штатная работа получения требуемой мощности от нескольких мелких трансов.
На сайте продавца советуют ставить узел задержки и защиты динамика — дельный совет.
Конденсаторы выпрямителя лучше ставить как можно ближе к плате усилителя, хотя бы 2 штуки. Провода по питанию — короткие и толстые, не как на макете.
Если выходные транзисторы «с разборки» и б/у, это хорошо, заметно повышается шанс, что они подлинные. Их частотные свойства здесь не нужны, а нужны силовые параметры. Поддельные, как правило, слабенькие — горят на большой мощности сами, а потом горит динамик.
Раз они прошли испытания — хорошо.
Думаю, данный усилитель работает не в классе АВ, а скорее В или почти В (для меньшего нагрева). И это хорошо для канала сабвуфера. Неплохо измерить ток покоя при закороченном сигнальном входе.
Радиатор для транзисторов однозначно слабый. Можно сделать так. Взять короткий алюминиевый уголок 40х40, прикрепить к нему транзисторы, а уже сам уголок крепить к большому радиатору. Это если изначально неудобно крепить транзисторы к большому радиатору.
Жаль, что нет схемы — надо попросить продавца, или попробовать нарисовать самому, хотя частично и поискать в интернете максимально похожую.
Взять резистор 0.22-0.5 — Ом, подкл его в разрыв одной из шин питания, подать напряжение. Посмотреть падение напряжения на этом резисторе минут через 20 после включения. Посчитать ток.
Что тут плохо. Три диода между базами выходного каскада не переводят транзисторы в линейный режим. Смещения просто не хватает для открытия транзисторов.
Это сделано для того чтобы исключить термокомпенсацию, тем самым уменьшив количество деталей.
Вывод усилителя в линейный режим производится глубокой ООС. Тем самым уменьшается скорость нарастания сигнала со всеми последующими недостатками.
Из-за того что базы выходных каскадов не «притянуты» к средней точки выхода, то возможно смещение вверх или вниз. Это будет наблюдаться в виде несимметричного ограничения верхней или нижней полуволны при максимальном сигнале.
Типичная схемотехника начального уровня 70-х.
В общем плохой усилитель.
Я бы предварительно на резистивной нагрузке (на переменке) проверил бы макс. выходную мощность транса — просадка на требуемой мощности не должна превышать 10% от напряжения холостого хода. Коли так, то транс в режиме, дальше только электролиты…
Провода только лучше использовать короткие и сечением от 1,2+ мм².
Я бы вообще начал именно с транса. А именно либо изготовил его самостоятельно либо купил торроид с подходящими обмотками.
www.chipdip.ru/product/ttp250-2x35v
Это один из самых важных элементов высококачественного УМЗЧ.
Если транс идеальный, то и сопротивление обмоток = 0, стало быть, нет и падения напряжения, не?)
Без нагрузки на конденсаторах будет полный размах амплитуды.
С номинальной нагрузкой амплитуду нужно поделить на корень из 2. Это будет рабочее напряжение.
Таким образом в зависимости от нагрузки напряжение питания будет плавать.
Теоретика-с.
Перед новым годом принесли Шарп на ремонт. На месте микросхемы стоят по 600 р. Заказал в китай за 300 р 2-е шт. Сгорели за секунду. И решил поставить готовые платы на TPA3118. Питание в шарпе на оконечник было 19 в. Был удивлен как все заработало. Буду теперь себе в гараж делать комплект 2+1. Благо акустики старой хватает.
Спасибо всем, кто делает такие обзоры. Всех с наступившим Новым Годом! Творческих успехов всем!
Хотя грамотные громкие системы мне становятся симпатичны… К моему собственному ужасу
Возможно ли запитать колонки от двух таких блоков питания 12В/2.5А? Здесь похожая схема на усилитель. Я так понимаю, что с одним блоком ничего не выйдет, там двухполярное питание.
При этом мощность заметно упадет — в 3,5 раза примерно.
И неизвестно, что у тех БП творится на выходе — может быть, питание там настолько грязное, что ну его нафиг.
Но и в оригинале то же напортачили.20вт на канал, а С фильтров-470мкф. 4700мкф как минимум.
Пока писал Уже опередили.
если нет возможности/желания возиться с замером каждого — можно и поменять все подряд. причем при замене желательно ставить бОльшей емкости, если позволяют габариты.
если конденсатор вспух, то при замене может оказаться полезным установить на большее рабочее напряжение, чем был при равной емкости (для облегчения режима работы)
конденсаторы с повышенным рабочим напряжением(25-35в) ставят как правило из-за того, что у них ниже ESR, что тоже продлевает им жизнь.
2Kromz
меняй без вопросов. если усилитель загудел на 50гц — значит от конденсаторов остались рожки да ножки. как правило такое бывает в 50гц выпрямителях с удвоением, либо в обратноходах. и если есть место/возможность — ставь больше количеством/емкостью, и как сказал pesche — на ножки желательно навешать танталов/керамики, а по высоковольтной стороне — пленку.
— может быть наводка сетевым на вход усилителя.
емкость может теряться и без следов утечки электролита, как и при их наличии измеряться в пределах 10% допуска от номинала и в этом случае я бы подумал еще, менять или нет (например, если установлен брендовый электролит, а к замене есть только новодел или темная лошадка).
как вариант, можно керамику большой емкости (22 или 47 мкФ) впаять параллельно между контактными площадками электролита. Как при замене, так и превентивной мерой.
потому что там токи ниже.
а во вторичных цепях если уже ставить керамику, то не меньше 4.7 мкФ/шт, а лучше на порядок больше.
если родственники работают на гуталиновой фабрике © Простоквашино, т.е. конденсаторов 0.22 большой запас и деть особо некуда — то можно гирлянды ставить из 0.22 мкф т.е. штук по 10 параллельно, но это не особо эффективно (
Осталось только сам источник сигнала смотреть. Там тоже полно кондеров.
а человек спросил про два отдельных одноканальных импульсных БП, у которых мало того, что «плечи» независимы и регулируются двумя разными цепями обратной связи, так и при пробое изоляции в трансформаторе или Y-конденсатора возможно соединение фазы с землей второго ИБП.
Клоны унч 60х годов. САНСУЙ, АКАЙ, ЛИК и др. По деньгам выйдет как с двухполярным питанием или дороже. Но если хочется… Или jlh1969 — дорого, тепло, хорошо звучит если правильно все сделать
Простейший расчет на пальцах показывает, что в такой реализации достичь заявленной мощности при хоть-какой надежности невозможно. О качестве звучания речи вообще быть не может. Сэкономили на всем, что возможно.
Открываем даташит на 2SC5200. Транзистор не составной. Усиление при токе коллектора 7 А (именно такой пиковый ток при 100 ВТ синус на 4 Ом) около 60. Транзистор предвыходного каскада должен обеспечить 150 мА в базе 2SC5200. Это означает свыше 1 Вт рассеивания на каждом предвыходном транзисторе в рабочем режиме. Те фитюльки, которые там стоят это выдержат?
Отсутствие цепей термокомпенсации тока покоя, говорит или о режиме класса В, или о крайне неграмотном проектировании. При, очевидно, древней схемотехнике этого усилителя, класс B по звучанию ничем не лучше современного класса D.
Автор не раскрыл наличия у усилителя цепей защиты по току. Похоже ее нет. При ее отсутствии — прощайте выходные транзисторы, при случайном коротком замыкании, за ними тем же путем последуют НЧ динамики.
Ток покоя автор не измерил. Хотя это сделать элементарно. Определяется по падению напряжения на мощных резисторах при отключенной нагрузке.
Радиатор у автора для 100 Вт имеет просто смешные размеры.
Если бы корпус был целиком из капа, в крайнем случае из комеля…
было бы интересно — ну типа такое в отделке дорогих авто и мебели применяют, а тут кусок цельный.
Может там конечно какая-то супер фанера… но я сомневаюсь.
а не сборкой из кусочков.
тогда расход фанеры получится в разы больше.
выпиленное можно конечно потом где-то использовать но это будет отходами.
технологичности тут нет.
обычно для удешевления используют шпон, да и рисунки подбираются так проще.
вот тут-то и будет самым смаком использовать цельный кусок дорогой древесины…
а не убогой фанеры.
Хотя, опять же кому и обычная берёза сойдёт поностальгировать.
а может лет через 500 станет раритетом и будем вспоминать что берёзой печи топили…
P.S. Я несколько далёк от деревообработки, но точно знаю, сделать шкатулку из массива очень трудно.
вернее сделать то как раз проще всего, но вот жить она будет недолго.
для изготовления нужно правильно высушенное дерево, да ещё и не всякое пойдёт, потом ту шкатулку(корпус) поведёт, порвёт, треснет, стенки нужно толстые делать… а толстые стенки — объёма внутреннего не будет, нужно ещё больше делать габаритами, а там ещё сложнее.
а из фанеры — напилил- склеил и готово. сверху можно и шпона кусок. так да — так технологично.
но это всё только ИМХО.
При тех же условиях с обозреваемого УМЗЧ удалось получить 52,68 Вт.
Схему нарисуйте.
Прямоугольник 1кГц покажите.
Исследуйте искажения типа ступенька (синус на малой громкости на разных частотах)
Хорошо бы тесты RMAA сделать.
Прямоугольник покажу, ступеньку проверю, тесты в RMAA сделать не смогу, так как дома только одни ноуты, а внешней звуковой карты с линейным входом нет.
(так, чтобы было видно проводники)
Имеет не только дикую ступеньку, но и склонен к самовозбуждению. И это на резистивную нагрузку. При реальной акустике все будет еще хуже. Прощайте не только НЧ динамики, при случайном КЗ на выходе. Прощайте пищалки.
схема типичная — выходные каскады — эмиттерный повторитель (схема Дарлингтона), смещение тремя кремниевыми диодами между базами предоконечных транзисторов, драйвер — крайний левый на первой картинке транзистор, дифференциальный входной каскад — два правых транзистора внизу платы, третий их сосед слева — источник тока, я думаю.
цепь ООС — группа резисторов справа под коннектором питания, цепь компенсации индуктивности динамика — сверху между мощными транзисторами.
жить на большой мощности эта конструкция не будет долго или надежно, потому что предоконечные без радиаторов.
на любом из них можно замерить, подключаясь к проволочным выводам. В исправном усилителе оно будет одинаково на обоих резисторах и, если я не ошибся и смещение между базами предоконечных транзисторов задается именно тремя диодами (а не четырьмя и более) то скорее всего напряжение будет близко к нулю.
т.е. мы имеем 4 перехода база-эмиттер, которые нужно одновременно приоткрыть, чтобы через выходные транзисторы протекал ток покоя — два выходных транзистора и два предоконечных, на каждый переход нужно около 0.6В для открытия, итого 2.4В на всех.
а три диода дают примерно 0.6В*3=1.8В (если я верно угадал их число в последовательной цепочке) т.е. недостаточно для отпирания транзисторов.
но это сравнительно легко проверить по лицевой стороне платы — по проводникам (на фото их плохо видно).
примерно так в моем понимании выглядит схема усилителя, возможно, я резистор нарисовал не в тот коллектор двух входных транзисторов, они симметричны с точки зрения схемотехники, просто один вход инвертирующий, другой «не». В остальном +- думаю угадал.
УНЧ фигня полная. Не стоит даже деньги тратить. Опасно использовать даже для саббуфера.
Для целей автора порекомендую собать один канал проверенных УНЧ: того же Дорофеева (http://darkamp.ru/avtomobilnyy-usilitel-dlya-sabvufe/ — там же есть версия платы только УНЧ) или MX50SE. По деньгам так же выйдет. Трудозатраты на травление плат и сборку 3-4 часа. Детали — в любом магазине электронных компонентов.
Автору спасибо за обзор и за доработки в комментариях.
С удачным дебютом на муське!
forum.cxem.net/index.php?/topic/195699-доработка-усилителя-дорофеева/&do=findComment&comment=3005499
Всё получилось, стало интереснее.
Пока при напряжении питания ±35 В получил на нагрузку 4,6 Ом 74,8 Вт (18,55*18,55/4,6 = 74,8)
Мощность усилителя хорошо бы мерить при 1% искажений, а не по размаху амплитуды на экране ослика.
я не защищаю китайцев, но сидеть и новые фейки состаривать — мне кажется дорого