Усилитель JLH1969 с импульсным блоком питания. Пара проблем и их решение

Хлопок в акустических системах при включении и шум в паузах — пара типичных проблем при использовании импульсного БП. О чём, как правило, молчат самодельщики.
Покупной корпус в попытках облегчения теплового режима усилителя. Реальное тепловое сопротивление корпус-окружающая среда.

1. Начало положено
Чтобы ускорить постройку усилителя и конечно же слентяйничать были куплены три позиции:
— собранные платы усилителя JLH1969
— импульсный блок питания 24В 10А

— корпус (ссылка)

2. Доработка импульсного БП проводилась из-за двух моментов:
— на корпусе БП присутствует переменка 110В (т.к. сеть 220В без линии заземления, 110В через соединение «по массе» оказывается… на корпусе усилителя; мне это не нужно)
— облегчение теплового режима силовых полупроводников (теплопроводящая резина зарекомендовала себя не с лучшей стороны, поэтому под замену)

И так, вот этот БП со снятой крышкой:
Силовые полупроводники установлены на «резине»:
Терморезинки удаляются:
Силовые полупроводники устанавливаются на керамические прокладки толщиной 0,7мм:
Теплопроводящая паста — по вкусу (GD900, КПТ-19 или др.)

Типичная схемотехника входных линий БП:
Ёмкостной делитель (обведено красным) при отсутствии заземляющего провода обеспечивает половину сетевого напряжения… на корпусе БП (ну и как следствие, на корпусе всего устройства), т.е. ~110В. Т.о. необходимо удалить эту цепь.
Для этого перерезается дорожка от точки соединения конденсаторов к корпусу БП
Разрез:
За одно выпаял конденсатор, установленный между нулём выхода и корпусом БП (не спрашивайте почему, так захотелось):

Проверка БП после сборки (нагрузка 4 Ом, т.е. 6А):
Имхо, терпимо.

Но далее меня поджидал «сюрприз»:
Я ошибся с размерами.
БП не захотел лезть в корпус вместе с платами каналов. ((
Поэтому пришлось отложить доработанный БП в сторону.
И посмотреть на ноутбучный БП 20В 4,5А.
Для облегчения теплового режима с блока питания была снята «шуба»:

Тогда сборка пошла полегче:
На выход БП были добавлены:
— дроссель 200 мкГн (активное сопротивление 0,05 Ом)
— схемка для предотвращения хлопка при включении усилителя
Подробнее об этом чуть ниже.

3. Платы усилителей претерпели следующие изменения:
— снижено усиление до 20 дБ (R6 заменён на 300 Ом)
— изменён резистор R3 на 30 кОм (чтобы на выходе до конденсатора была половина напряжения питания)
— выходной конденсатор увеличен до 4700 мкФ
— выходные транзисторы заменены на 2SC5200
— установлены дополнительные ёмкости 4700 мкФ по питанию

Каждая плата была установлена на свой радиатор и запитана от лабораторного БП.
Рабочий режим выбран 20В 1,8А

Несколько фото в процессе сборки:
Пробное включение:

БП имеет нехорошую особенность: при включении вилки проскакивает хорошая искра.
Чтобы кнопка включения прожила подольше, пришлось также добавить разгрузочное реле с обмоткой ~220В:

Теперь о проблемах.
Проблема №1: хлопок в АС при включении усилителя
Ноутбучный БП при включении «выставляет» выходное напряжение всего за 3 мс.
Естественно, канал усилителя в свою очередь обеспечивает короткий переходной процесс на выходе. И мы «радостно» слышим хлопок (или щелчок).

Решение в лоб (добавить конденсаторов на выход БП) не сработало: при ёмкости более 4700мкФ блок питания отказывается запускаться.
Другое решение проблемы — растянуть во времени подачу напряжения питания на каналы усилителя.
Нарисовалась вот такая схемка:
Что и было собрано на кусочке текстолита:
В результате нарастание питающего напряжения растянуто на 400 мс:
После чего включение усилителя происходит совершенно бесшумно. ))

Проблема №2 Незначительный шум в АС в паузах
Да, этот шум (не путать с фоном 50Гц или 100Гц) можно услышать, если поднести ухо к АС.
Причина этого шума — питание усилителя от импульсного БП.
Конечно, можно заняться подбором блока питания, с которым этого шума не будет. Но это долго.

Экспериментальным путём было определено, что при добавлении дросселя более 150 мкГн по плюсовому выводу БП шум исчезает.
Но тут есть одно но: сопротивление дросселя более 0,15 Ом вызывает значительный его нагрев.

У меня получилось намотать дроссель 200мкГн проводом ф1,2мм на магнитопроводах марки ШЛ и получить сопротивление 0,045 Ом.
При таком сопротивлении тепловыделение дросселя незначительное (ток через дроссель 2*1,8А).

4. Замеры и прослушивание
Коэффициент гармоник (1кГц 5В RMS на 4 Ом):
Скорость нарастания:
8 В/мкс по переднему фронту и 40 В/мкс по заднему фронту

Прослушивание собранного усилителя проводилось с акустическими системами Mordaunt Short 904 (4 Ом) и JBL E60 (8 Ом).
Усилитель демонстрирует отличное качество звучания и мелодичность.
Что объясняется отсутствием частотной коррекции в схеме и неглубокой обратной связью.

)))

5. Тепловой режим собранного и прогретого в течение нескольких часов усилителя получился вот такой:
22 °C — это температура в помещении на момент замера.
Мощность, рассеиваемая на обоих радиаторах (считаем, что всем корпусом в сборе):
P = 2*(1,8А*20В) = 72 (Вт)
Тепловое сопротивление корпуса: (47-22)К / 72Вт = 0,35 К/Вт

Теперь можно прикинуть, что получится, если раскочегарить схему на 100 Вт при температуре окружающей среды 30 °C. Температура радиаторов составит:
T = 30 + 0,35*100 = 65 (°C)
Имхо, многовато. Всё это — цена за компактные размеры.

С момента окончания сборки (май месяц) усилитель успел достаточно поработать: да, горячий, но пока всё гуд. ))



Всем удачных экспериментов!