Zesilovač LM3886, duální nebo můstkový (vylepšený): 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Kompaktní duální (nebo můstkový) zesilovač se snadno staví, pokud máte nějaké zkušenosti s elektronikou. Je vyžadováno pouze několik dílů. Samozřejmě je ještě snazší postavit mono zesilovač. Zásadními problémy jsou napájení a chlazení.

S komponenty, které jsem použil, může zesilovač dodávat přibližně 2 x 30-40 W ve 4 ohmech a v režimu můstku 80-100 W v 8 ohmech. Limitujícím faktorem je proud transformátoru.

Zesilovač je nyní (2020-10-17) přepracován tak, aby oba kanály neinvertovaly v duálním režimu. To také umožňuje mít v případě potřeby vstup s vysokou impedancí.

Krok 1: Elektronický design

Příběh je tento; Ve Švédsku máme stanice na komunální odpad a opětovné použití. Tady necháte všechny věci, kterých se chcete zbavit (ne plýtvání potravinami). Takže v kontejneru pro elektroniku jsem našel něco, co vypadalo jako domácí zesilovač. Přezdíval jsem to (protože se nesmí brát, jen odcházet). Když jsem se vrátil domů, zkontroloval jsem, co to je, a zjistil jsem, že IC zesilovače je opravdu populární LM3875. Začal jsem s tím stavět vlastní kytarový zesilovač, ale nohy IC byly krátké a poněkud poškozené, takže jsem to nakonec musel vzdát. Zkoušel jsem sehnat nový, ale jediná věc, která byla v prodeji, byl nástupce, LM3886. Koupil jsem dva a začal jsem vážně. Cílem bylo postavit kompaktní kytarový zesilovač se dvěma LM3886: s, buď pro dva kanály, nebo v můstkovém obvodu. Ve vlastní šrotu jsem měl chladič CPU a ventilátor PC, takže myšlenka byla použít chladič a ventilátor k vybudování zesilovače bez externího chladiče.

Krok 2: Elektronický design (výkonový zesilovač)

Konstrukce výkonového zesilovače je opravdu přímočará a následuje příklad z datového listu v naprosto vynikající aplikační poznámce AN-1192 od Texas Instruments, která by měla být vaší biblí, pokud chcete použít LM3886.

Horní obvod je neinvertující zesilovač se ziskem 1 + R2/R1. Dolní zesilovač je invertující se ziskem R2/R1 (kde R2 je odpor zpětné vazby). Pro návrh můstku je trik získat hodnoty odporu tak, aby oba obvody měly stejný zisk. Pomocí většinou standardních rezistorů (některé kovové filmové rezistory) a měření přesného odporu jsem dokázal najít kombinace, které fungovaly. Zisk neinvertujícího obvodu je 1+ 132, 8/3, 001 = 45, 25 a invertující zisk je (132, 8+ 3, 046)/1, 015 = 45, 27. Zavedl jsem přepínač zisku (SW1) aby bylo možné zvýšit zisk. Snižuje hodnotu R1, aby získal čtyřikrát vyšší zisk.

Neinvertující obvod: 1 001 k paralelně s 3 001 k dává (1 * 3) / (1+3) = 0, 751 ohmů. Zisk = 1+ 132, 8/0, 75 = 177, 92 = 178

Invertující zisk je 179, 1 = 179, přijatelné!

S výpočty odporu (sériovými a paralelními) vám může pomoci malá (a bezplatná) aplikace „Rescalc.exe“

Chtěl jsem mít možnost používat oba zesilovače samostatně, takže byl vyžadován přepínač (SW2) pro přepínání mezi stereo a můstkem.

Přepínač SW2 ovládá režim dual/bridge. V poloze "můstek" je zesilovač B nastaven na invertování, kladný vstup je uzemněn a výstup zesilovače A nahrazuje uzemnění na výstupu B.

V duálním režimu oba zesilovače fungují v neresignačním režimu. SW1C snižuje zisk, takže zesilovače A a B mají stejný zisk.

Vstupní telekonektory jsou připojeny tak, že když není v konektoru A žádný konektor, signál je odeslán do zesilovače A i zesilovače B (duální mono).

V režimu nízkého zesílení 1 poskytuje 6 V špičkové vstupní špičkové napětí maximální výkon (70 V pp) a 0,4 V je vyžadováno v režimu vysokého zisku.

Krok 3: Elektronický design (napájecí zdroj)

Napájecí zdroj je přímočarého provedení se dvěma velkými elektrolytickými kondenzátory a dvěma fóliovými kondenzátory a můstkovým usměrňovačem. Usměrňovač je MB252 (200V /25A). Je namontován na stejném chladiči jako výkonové zesilovače. Usměrňovač i LN3686 jsou elektricky izolované, takže není nutná žádná další izolace. Transformátor je 120VA 2x25V toroidní transformátor ze zesilovače, který jsem našel v hromadě šrotu. Může dodávat 2, 4A, což je ve skutečnosti trochu málo, ale mohu s tím žít.

V sekci 4.6 AN-1192 je uveden výstupní výkon pro různé zátěže, napájecí napětí a konfigurace (jednoduché, paralelní a můstkové). Důvod, proč jsem se rozhodl implementovat návrh mostu, byl hlavně proto, že jsem měl transformátor, který nebyl použitelný v paralelním provedení kvůli nízkému napětí. (100W paralelní obvod vyžaduje 2x37V, ale konstrukce můstku funguje s 2x25V).

Malá aplikace „PSU Designer II“od společnosti Duncan Amps se důrazně doporučuje, pokud chcete provést vážný výpočet hodnot transformátoru.

Krok 4: Elektronický design (regulátor sestupu a ovládání ventilátoru)

Požadavek ventilátoru na plné otáčky je 12V 0, 6A. Napájení zajišťuje 35V. Rychle jsem zjistil, že standardní regulátor napětí 7812 nebude fungovat. Vstupní napětí je příliš vysoké a ztrátový výkon (zhruba) 20 V 0, 3 A = 6 W vyžaduje velký chladič. Proto jsem navrhl jednoduchý krokový regulátor s 741 jako regulátorem a PNP tranzistorem BDT30C fungujícím jako spínač, nabíjející 220uF kondenzátor na napětí 18V, což je rozumný vstup pro regulátor 7812, který dodává energii ventilátoru. Nechtěl jsem, aby ventilátor pracoval na plné otáčky, když to nebylo potřeba, a tak jsem navrhl obvod s proměnným pracovním cyklem (modulace šířky pulzu) s časovačem 555 IC. K řízení pracovního cyklu časovače 555 jsem použil 10k NTC odpor z baterie notebooku. Je namontován na chladiči výkonu IC. 20k hrnec se používá k nastavení nízké rychlosti. Výstup 555 je invertován NPN tranzistorem BC237 a stává se řídicím signálem (PWM) do ventilátoru. Pracovní cyklus se změní ze 4, 5% na 9% ze studeného na teplý.

BDT30 a 7812 jsou namontovány na samostatném chladiči.

Všimněte si, že na výkrese je uvedeno PTC místo NTC (záporný teplotní koeficient), v tomto případě od 10k do 9, 5k, když na něj přiložím prst.

Krok 5: Chladič

Výkonové zesilovače, usměrňovač a odpor PTC jsou namontovány na měděné desce chladiče. Vyvrtal jsem otvory a pomocí závitového nástroje jsem vytvořil závity pro montážní šrouby. Malý veroboard s komponenty pro výkonový zesilovač je namontován na horní části výkonových zesilovačů, aby byla zajištěna co nejkratší kabeláž. Propojovací kabely jsou růžový, hnědý, lila a žlutý kabel. Napájecí kabely mají vyšší rozchod.

Všimněte si malého kovového stojanu u červeného kabelu v dolním levém rohu. To je jediný centrální uzemňovací bod zesilovače.

Krok 6: Mechanická konstrukce 1

Všechny hlavní části jsou namontovány na 8 mm plexisklové skleněné základně. Důvod je prostě ten, že jsem to měl a říkal jsem si, že by bylo hezké vidět ty díly. Je také snadné vyrobit závity z plastu pro montáž různých komponent. Přívod vzduchu je pod ventilátorem. Vzduch je vytlačován chladičem CPU a ven skrz štěrbiny pod chladičem. Štěrbiny uprostřed byly chybou a jsou vyplněny plastem z lepicí pistole.

Krok 7: Zesilovač bez pouzdra

Krok 8: Mechanická konstrukce 2

Přední panel je vyroben ze dvou vrstev; tenká ocelová deska z PC a kousek mátově zeleného plastu, který zůstal, když jsem pro svůj Telecaster vyrobil nový pickguard.

Krok 9: Přední panel zevnitř

Krok 10: Dřevěný plášť

Plášť je vyroben z olšového dřeva ze stromu, který spadl v bouři. Pomocí truhlářského letadla jsem vyrobil několik prken a slepil je dohromady, abych získal potřebnou šířku.

Výřezy v plášti jsou vyrobeny pomocí elektrického routeru na dřevo.

Boky, horní a přední strana jsou slepené, ale konstrukci jsem také zajistil šrouby skrz malé kousky v rozích.

Aby bylo možné odstranit dřevěné pouzdro, zadní strana je samostatně držena na místě dvěma šrouby.

Šedé plastové kusy mají závity pro 4 milimetrové šrouby na spodní a zadní straně.

Malý šedý kousek v rohu je malé „křídlo“, které zamyká přední panel tak, aby se neohýbalo dovnitř, když zapojíte telekonektory.

Krok 11: Zadní strana zesilovače

Na zadní straně je síťový vstup, vypínač a (nepoužívaný) konektor pro napájení předzesilovače