Долго. Дорого. Горячо

Доброго времени суток, уважаемые читатели PlusPda.
В данном обзоре я расскажу Вам как за дорого собрать усилитель звука с КПД 20%.

Итак, шло знойное лето 2016, температура воздуха била многолетние рекорды, люди ждали олимпиады в Рио, а я думал чем бы заняться в свободное от работы время.

Сразу скажу, что у меня есть вполне устраивающий меня усилитель класса D (80W+80W) и колонки заморской фабрики HECO. Так что данный проект задумывался именно для души и заморочек.

Почему именно этот конструктор?
Блуждания по форумам привели меня к выводу, что схема, требующая наладки это именно JLH1969, к тому же ее часто рекомендуют для сборки людям, которые продвинулись в своем умении в пайке дальше мультивибратора навесным монтажом и имеют опыт в сборке подобных конструкторов. Травить (тем более самостоятельно трассировать) свою плату не было желания, а найти в моем городе подходящие детали под существующие на форумах *.lay — тот еще квест, и цена приблизится к удвоенной по сравнению с онлайн шоппингом. К тому же во многих источниках я нашел один и тот же FAQ (ищется по запросу JLH1969 FAQ) по этому усилителю, так что — выбор был очевиден!



Как известно, правильно питание — залог здоровья, а правильный блок питания должен быть тяжелым.

Для начала я провел изыскательские работы по своему городу в поисках трансформатора по известным мне барахолкам и профильным сайтам, торгующим электронными компонентами и сопутствующими товарами. Сказать, что ничего не нашел было бы неправдой, но подходящего под конструкторы, продающиеся в онлайне, мне либо не подходило по исполнению (искал тороидальное исполнение) либо по мощности. Также поразил тот факт, что много продавцы не заморачиваются с параметрами своего товара — часто тороид просто лежал на CD-диске с комментарием «мощность оценивайте по фото» или «есть только это — приезжайте замеряйте». Вариант намотки сводился к «Привозите свою первичку — домотаю вторичку».



На открытом рынке я нашел одного продавца, который не только продает готовые трансформаторы, но и может намотать по заданным условиям. Кроме того, с ним можно обсудить будущую схему и подобрать под нее оптимальный вариант. По расчетам из FAQа мне должно было хватить трансформатора, номинальной мощностью 100ВА. Исходя из того, что это двойной запас, был приобретен тороид на 80Вт с заданными параметрами ~22V*2 со средней точкой.

Ну что же, переходим в онлайн и начинаем поиски. Оптимальным выбором для меня по комбинации цена-количество_заказов_данного товара-ассортимент_продавца-рейтинг_продавца стал именно этот магазин. Тут необходимо сказать, что совершил одну тактическую и одну стратегическую ошибку. Вместе с двумя наборами JLH1969, были заказаны плата выпрямительно фильтра на две независимые обмотки и плата софт-старта. Зато одна из них была с огромным запасом для маневров, а вторая беленькая :).

Для фильтра было решено использовать схему CRC, как компромисс между простотой исполнения и амплитудой пульсаций. Но данный лот шел без электролитических конденсаторов, что вновь привело меня на рынок. Найдены они были далеко не у первого продавца 4 шт. 10000uF*35V и стоили 12$ в местной валюте. «Зато новые и без проблем с таможней», — утешал я себя. Резисторы были куплены по ТЗ «какие найду». В итоге — 2шт. 0,51Ом*10Вт по цене меньше 1$ были (ключевое слово) найдены только у одного продавца.

ПосылкИ (именно так после 15,04,2016) были быстро отправлены и через 2 недели получены на почте.

Все пришло аккуратно упаковано, почти ничего не погнулось, на силовых транзисторах заботливо написана их бета 37, причем одинаковая на всех и не сильно отличающаяся от измеренной. Единственное замечание — силиконовых прокладок под эти транзисторы было только 3, но не смертельно, т.к. По FAQу их настоятельно было рекомендовано заменить на слюду или керамику.

Вот он OEM комплект будущего усилителя.

На групповом фото виден не упомянутый ни раз второй трансформатор — это питание для платы задержки коммутации нагрузки. Работает как и заявлено от ~ 21V, задержка порядка 2 секунд, нагрева не обнаружено. Забегая вперед, скажу что эта плата не понадобилась — это была стратегическая ошибка.


Схема соответствует JLH 1969 года с минимальными изменениями (добавлен светодиод с резистором 10кОм, резистор 10кОм параллельно выходу на нагрузку и конденсатор для стабилизации питания)


Собрано, но не спаяно.


Процесс пайки описывать не буду. Для это есть более полные описания процесса от гораздо более опытных авторов.

Так как мной был выбран CRC фильтр для питания усилителя полученная плата нуждалась в модернизации Ориентация деталей выбиралась таким образом, чтобы все элементы, на которых должно рассеиваться тепло, крепились к корпусу усилителя.



Итак, все 2 платы собраны, спаяны, силовые транзисторы установлены на слюду, термопасту КПТ-8 и крепление для радиатора. Смываем остатки флюса. Крепим импровизированные кулера на соответствующие места на платах. Собираем все модули в единую систему. Скрещиваем пальцы и включаем все хозяйство.



Далее все было достаточно просто: KT1 — установка половины значения напряжения питания платы, KT2 — установка тока покоя на значение между 0,3 и 1,8А. Я выбрал 1,2А как рекомендовано в описании.

Список использованного оборудования:
2 мультиметра
2-х канальный регулируемый блок питания
2 радиатора с кулерами от старых процессоров с сокетами 775 и AM2
Показометр нагрузки
Коммутационные провода.


На фото видно, что мультиметры стоят в разрыве питания каналов и уже выставлено необходимое значение тока покоя для каждого канала и половина питания на транзисторе. Сразу скажу, чтобы исключить погрешность показания мультиметров, после 20 минут работы они были перекрестно переставлены на противоположные каналы и прогреты до рабочих значений. Отличие показаний составляли сотые доли ампер, по-этому решено было больше не трогать потенциометры. Показометр в это время стабильно показывал 74±1Вт потребляемой электроэнергии.
Разность показаний вольтметров на блоке питания обусловлена разной конструкцией радиаторов и кулеров, именно в таких значениях был примерно одинаковый тепловой режим на силовых транзисторах.
Точных, а главное правдивых, значений температуры сказать не смогу, так как контактного термометра у меня нет, а бесконтактный не сильно дружит с отражающими поверхностями (выше 60 на радиаторе не поднималась). Могу лишь сказать, что пальцем прикасаться к транзисторам было вполне терпимо, а радиаторы вполне можно было крепко держать рукой.

В этот момент я почувствовал опустошенность. И это все ради чего я все затеял? Как-то не спортивно. В конце концов этот абзац я писал дольше, чем крутил потенциометры…


Для регулировки громкости был использован потенциометр ALPS27 на 50кОм. Схема подключения
К сожалению, у меня наверняка подделка, так как примерно на первой четверти пути есть участок, от которого в колонках появляется шум. Видимо придется разобрать его и заменить шумящий элемент.
Окончательная схема стала аналогична этой картинке

В описании к товару было рекомендовано не заморачиваться с большими и тяжелыми радиаторами, а сразу приобретать массивный металлический корпус для полноценного охлаждения всей системы. По-этому был заказан соответствующий корпус для усилителя класса А.
Стоимость доставки посылки в РБ почти двукратно превышала цену корпуса, к тому же вес составлял 4 кг. Думаю, мои соотечественники уже поняли как этот корпус попал ко мне в руки, скажу лишь что экономия составила порядка 50$ не считая благодарности.
Продавец быстро отвечал на мои вопросы и сказал, что сделает все необходимые отверстия бесплатно. Я лишь написал, что мне нужно установить потенциометр ALPS27 как указано на картинке, он ответил ОК.




В комплекте шло множество винтов с потайной головкой, выключатель, рассчитанный на коммутацию 8А/250V. Портал для провода питания 220В под самый распространенный разъем предохранителя в комплекте не было.
Собирался корпус просто прекрасно, все идеально подогнано, все винты прячутся заподлицо.
По моим дилетантским расчетам площадь радиатора составляет 1270 кв.см. По расчетам из FAQа этого не достаточно, но практика говорит об обратном (об этом позже). В радиаторах уже были отверстия с резьбой под винт М4, шаг немного не совпал с отверстиями на плате, но это легко поправимо. На верхней крышке есть вентиляционные отверстия, для смягчения теплового режима, на нижней крышке — нет.
Установка компонентов в корпус проблем не составляла, понадобилось сделать несколько отверстий для крепления трансформатора и фильтра, нанести термопасту на крепление платы к радиатору и туго затянуть винты крепления. Мне понадобилось около метра акустического кабеля для коммутации звуковых цепей и столько же для электрических.

Далее были приобретены акустические разъемы для подключения источника сигнала и нагрузки.

О впечатлениях:
— Первое, о чем необходимо сказать — тепло. Очень тепло и даже горячо. После часа работы бесконтактный термометр на ребрах радиатора показывает максимум 56С. Руку на корпусе держать вполне можно.
— Присутствует тихий треск в колонках, усиливающийся с увеличением громкости регулятором. Очень похоже на 50Гц. Грешу на трансформатор.
— Звука достаточно для озвучения жилой комнаты, даже слишком.
— Усиливает именно тот звук, который на него приходит, так что требователен к источнику.
— При включении усилителя нет пука в колонки, по-этому плата софт-старта была временно уволена лежать до следующего проекта.

В планах — замена трансформатора и регулятора громкости.


В этом месте было бы логично вставить картинку готового изделия, но не тут то было.

Дело в том, что когда деревья возле подъезда были совсем маленькие, мой отец принес домой диковинную громадину именуемую «Кантата-205-стерео», а вместе с ней пара колонок 15АС-220. Теперь, когда деревья выше четвертого этажа, основной блок ушел на пенсию, но из уважения к его возрасту не был выброшен, а просто перекочевал на дачу. Колонки же были подключены к усилителю класса D и звук мне показался как минимум не очень. Он был откровенно плоским и ничем не примечателен. Было решено заглянуть внутрь, на предмет механических повреждений. Осмотр показал что в порядке, а опыт подсказал, что конденсаторы в разделительном фильтре (кроссовере) просто обязаны быть быть заменены по давности лет. Кроме того, очередное блуждание по просторам интернета указало, что эти колонки, при должной доработке, выдают достаточно хороший звук. И снова рынок, поиски, взгляды…
Мне удалось найти конденсаторы МБМ 1мкФ*160В, но цена… Обошлись они в 10$ в национальной валюте за 8 штук. Оригинальная схема фильтра

Как мы видим, есть зависимость динамика 25 ГДН-3-4 от этих самых конденсаторов.
Было решено переделать схему фильтра, чтобы исключить данную зависимость

и колонка заиграла… Ушел плоский звук, пришла детализация и атака басов.
Ну что же, не останавливаться же на достигнутом. Далее было принято решение об усилении корпуса и оклейке внутреннего пространства.
Как известно, корпус — самая слабая сторона советских колонок. На всех форумах первым делом рекомендуют сделать распорки внутри корпуса, склейку стыков и стягивание шурупами.

Вот теперь фото готового устройства…



… и в интерьере


Теперь о плюсах и минусах:
Плюсы:
— Внешний вид
— Звук
— Вес
— Прирост опыта
Минусы:
— Обильное тепловыделение
— КПД
— Энергопотребление
— Цена

Глядя на минусы, многие скажут, что нельзя так делать в 2016 году в условиях кризиса…
Но самое главное, это то, что кампания по занятию свободного времени и повышению опыта прошла как нельзя более успешно. Программа максимум выполнена.