Кит-набор для сборки усилителя мощности звуковой частоты DA H120 (Модернизированный усилитель Дорофеева с импульсным блоком питания)

В этом российском наборе нам предлагают собрать стерео усилитель мощности низкой частоты (звуковой усилитель) с маленьким током покоя в 8-10мА (почти В класс) со всевозможными защитами (от постоянного напряжения и короткого замыкания на выходе УНЧ, защита БП), импульсным блоком питания (не нужен дорогой тяжелый трансформатор), плавным включением усилителя. Два канала усилителя, блок питания и схема защиты расположены на одной плате — нет лишних проводов.

Есть ли альтернатива китайским радиоконструкторам? Тогда читаем этот обзор.

УПАКОВКА
Коробку с конструктором доставила Почта России за 5 дней. Упакована коробочка отлично.


В комплекте не только резисторы, конденсаторы, транзисторы, ОУ и прочее, но и ферритовые кольца, отрезки провода для трансформаторов и дросселей, радиаторы под выпрямительные диоды и мощные полевые транзисторы, регулятор громкости. Полный комплект? Узнаем в процессе сборки.

Качество печатной платы — отличное. Точно не хуже китайских китов. Для меня было сюрпризом установка на плату резисторов и мелких конденсаторов.



Я проверил тестером все номиналы — почти как и должно быть. Все детали, которые вставлены в плату, соответствуют номиналам. Кроме нескольких шунтирующих конденсаторов: вместо 0.47 мкФ установили 0.1 мкФ — непринципиально. Так же резисторы в затворах мощных полевых транзисторов БП немного другого номинала. На схеме обозначены со звездочкой. Возможно для транзисторов из комплекта нужно как раз такие номиналы. Узнаем в момент сборки.

Комплектацию деталями более подробно рассмотрим в процессе сборки конструктора.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ. СХЕМОТЕХНИКА

Характеристики 4-х омной версии.
— выходная мощность 112Вт (4ом)/ 66Вт (8ом) при КНИ 1%;
— КНИ 0,005-0,008% ( 80Вт 1кГц );
— коэфф. демпфирования более 500;
— короткий звуковой тракт, отсутствие каких либо фильтров.
— диапазон воспроизводимых частот 10Гц-35кГц, неравномерность в звуковом диапазоне частот +-0.2dB.
— защита от короткого замыкания, от перегрузки, от постоянного напряжения на выходе;
— питание от сети 220в, потребление до 3А.

Для 8-омной версии, если есть желание, можно увеличить мощность — поднять напряжение питания (намотать больше витков вторичной обмотки силового трансформатора).

Схема:


За основу взята популярная схема усилителя Дорофеева из журнал «Радио» март 1991 год. Добавлен предварительный усилитель (первый ОУ), УНЧ для улучшения характеристик переведен в класс АВ с маленьким током покоя 8-10мА (по
Douglas Self все равно остается классом В). Добавлен импульсный блок питания и блок защиты.

На сайте http://darkamp.ru/ есть подробная инструкция по сборке УНЧ. Есть версия аналогичного УНЧ автомобильный вариант. Отдельно — импульсный блок питания. Можно приобрести корпус для этого усилителя, печатные платы, спаянные платы, собранные УНЧ, конструкторы, радиаторы. Можно скачать печатные платы разных вариантов в формате sprint layout для самостоятельного изготовления ЛУТ-ом.

Другие ресурсы по этому усилителю:
1. Дорофеев М. «Режим В в усилителях ЗЧ» Журнал Радио Март 1991 год стр.53.
2. http://darkamp.ru/
3. Форум на паяльнике
4. Группа ВКонтакте
5. Тема на ПАЯЛЬНИКЕ о БП
СБОРКА
Первым делом распаял уставленные на плату резисторы и конденсаторы.

Впаиваем четыре толстые перемычки в шинах питания. Для надежности. По шинам питания будут протекать достаточно мощные токи, поэтому усиливаем металлизацию отверстий.


1. Импульсный блок питания (БП)

1.1 Фильтр помех и выпрямители
Первый этап сборки БП — собираем фильтр от помех питания 220 В, выпрямитель основного напряжения питания и бестрансформаторный блок питания микросхемы-генератора импульсов.

Установим на плату необходимые детали.


Конденсаторы 1 мкФ 400 В (3 шт) в комплект положить забыли. Приобрёл в магазине вместе с панельками под ОУ в УНЧ.

Конденсаторы фильтра после диодный моста (на схеме C6 и С13). Емкость соответствует.

Измерение ESR на фото:
330 мкФ 400 В:

1000 мкФ 25 В:

Дроссель синфазный (на схеме Tr1) можно намотать самому (кольцо в комплекте). Или использовать готовый дроссель (на 3А или больше) от неисправного БП. Взял от китайского набора для сборки сетевого фильтра.

Итог:

Включаем питание 220 В. На всякий случай, включал первый раз через лампочку (лампа накаливания в 220 В 100 Ватт включена последовательно с платой в сеть 220 В как ограничитель тока) и в очках для защиты глаз (вдруг конденсаторы взорвутся).

ОСТОРОЖНО, ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

Проверяем постоянное напряжение после двух выпрямителей.
15 В на стабилитроне для питания микросхемы формирования импульсов. На плате указано 13 В, но видимо установлен стабилитрон на 15 В. Это не принципиально для микросхемы SG 3525 — напряжение питания ИМС от 8 до 35 В:

Я перепаял стабилитрон на точно 13В 1N4743A. Получилось 13.5 В.
На большом конденсаторе 324 В:

Отключаем питание 220 В. Обязательно разряжаем большой конденсатор. На нем заряд в 320 В. Берём резистор в 1 Ватт 330 кОм (такой под руку попался) и подключаем параллельно конденсатору. Я брал резистор за корпус плоскогубцами с изолированными ручками. Измеряемых напряжение на конденсаторе. Пока не упадет до 0.

Для дальнейшей безопасной сборки и отладки импульсного БП нам понадобиться трансформатор 220 В на 12 В. Подключим схему через этот трансформатор (12 В переменного напряжения вместо 220 В).

Временно выводы конденсатора С8 соединим перемычкой. Потом при включении в 220 В эту перемычку нужно обязательно убрать!


1.2 Сборка формирователя импульсов на ИМС SG 3525.

Необходимые делали:

Устанавливаем. Вместо конденсатора 47 мкФ положили 100 мкФ. На схеме С10 обозначен как 100 мкФ, а на плате — 47 мкФ.

Частота импульсов в этом БП 46-47кГц.

Подключаем питание (12 В переменного) и смотрим осциллографом импульсы на выходах 11 и 14 микросхемы SG 3525.
Похоже на прямоугольники:




1.3 Сборка формирователя импульсов на полевых транзисторах. Силовой трансформатор. Выпрямитель с фильтром

Для изготовления трансформаторов и дросселей читаем подробную инструкцию на сайте в двух разделах — об «УНЧ для дома» и «импульсный БП» для питания усилителей. Сначала намотал дроссели — 25 витков проводом 0.6 мм на колечках с прорезью.

Устанавливаем на плату. Изготовляем силовой трансформатор. Мотаем на самом большом кольце.


Предварительно изолируем кольцо лейкопластырем или изолентой, которая выдерживает высокие температуры (прозрачная-желтая такая). Первичка — 50 витков проводом 0.6. Затем слой изоляции лейкопластырем или изолентой.

Вторичная обмотка. Мотаем сразу вместе 4 вторичные обмотки — 12 витков проводом 0.6 мм.
При установке трансформатора нужно соблюдать фазирование вторичных обмоток. Сторона, откуда начинали мотать 4 обмотки, на схеме обозначена точкой. Впаял сначала с этой стороны (4 провода). Потом прозвоном тестером «нашёл» нужные концы вторичных обморок и запаял их.

Трансформатор гальванической развязки (ТГР) нужен, чтобы гальванически развязать микросхему контроллера и силовые полевые транзисторы формирования импульсов. ТГР мотается на такое же кольцо, как и дроссели. Тут изоляция не нужна. Изоляция — зелёная краска на кольце. Мотаем сразу вторичные и первичную обмотку проводом 0.3 мм. В три провода сразу. Намотав 35 витков, отводим вторичные обмотки. Первичная обмотка доматывается до 45 витков (т. е. намотать ещё 10 витков). При установке очень важно соблюдать фазировку этого трансформатора. Иначе есть риск получить короткое замыкание на силовых транзисторах. Как и у силового трансформатора, сначала запаял обмотки с точкой. Потом прозвоном нашёл и впаял вторые концы.

Дальше устанавливаем силовые транзисторы формирования импульсов и обвязку вокруг. С одной стороны радиатора закрепил провлоку-фиксатор.

Сначала устанавливаем транзисторы, потом размечаем отверстия под крепление на радиаторе. Сверлим отверстия. Транзисторы нужно установить на радиатор через изоляторы (использовал керамические пластинки) и термопасту. Винты, втулки и изоляторы докупал отдельно. В наборе их не было. Тестером прозваниваем отсутствии электрического контакта между радиатором и корпусом транзистора.



Устанавливаем на радиаторы выпрямительные диоды. Они у меня в пластиковом корпусе. Поэтому дополнительной изоляции от радиатора не нужна. Посадил на термопасту, прикрутил к радиатору и установил на плату.




Установил два конденсатора фильтра (С24/С25) по 1000 мкФ после выпрямительных диодов (по одному на шину).


Фото смазанное получилось. 1000 мкФ там.

Остальные конденсаторы — после тестов блока питания.

Пробуем включить от трансформатора 12 В с перемычкой на конденсаторе С8.

На одной из вторичных обмоток ТГР:

На первичной обмотке силового трансформатора:


На шинах питания УНЧ на конденсатора фильтра С24/С25 должно быть 1-2 В — тогда скорее всего все хорошо (у меня было 1.5 В).




Проверим импульсы на первичной обмотке силового трансформатора. Если все ок, тогда можно убрать перемычку на конденсатор C8, убрать трансформатор на 12 В и попробовать включить БП в сеть 220 В.

ОСТОРОЖНО ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
Перёд любыми манипуляциями со схемой, отключать питание и проверьте вольтметром разрядился конденсатор С6. Только потом «лезьте в схему» с паяльником. Для разрядки конденсатора С6 я подпаял параллельно выводам конденсатора два резистора 680 кОм 0.5 Ватт.

Если ничего не взорвалось, проверяем напряжение на выходных шинах — должно быть около 35 В.



Если что-то не так, проверяем схему. Для отладки, опять подключаем трансформатор на 12 В и устанавливать перемычку на конденсатор С8. Отлаживаем схему.

Впаиваем оставшиеся конденсаторы фильтра.



1.4 Измерения импульсного БП
К сожалению, имеется в наличие электронная нагрузка на 150 Ватт. Два плеча по 35В дает 70В. Максимально удалось протестировать БП на пульсации под нагрузкой в 2А 70 В.

Без нагрузки:

1А:


2А:



Температура через полчаса под нагрузкой в 2А. Ничего не свистит, не греется слишком сильно:


1.5 Сборка защит
Проверяем отсутствие напряжения на конденсаторе С6.

Впаиваем транзисторы защит и остальные детали которые не установлены.

Подстроечные резисторы R37 устанавливаем в среднее положение. Они у меня были в 50 Ом. Соответственно должно быть около 25 Ом между среднем выводом и крайними.
Для проверки работы защиты от постоянного напряжения на выходе УНЧ, включаем плату в 220 В. Берем батарею типа «крона» и подключаем между R38 и общему проводу. Сработала ли защита? Через некоторое время смотрим напряжение на шинах питания — должно начать падать до 0. Срабатыванием защиты мы отключили генерацию прямоугольных импульсов на микросхеме SG3225. Осталось остаточное напряжение на банках конденсаторов. Когда установим остальные детали, напряжение будет падать быстрее. В случае аварийной ситуации оно упадет мгновенно (скорее всего).

2 Сборка УНЧ
Впаиваем еще неустановленные детали УНЧ.

Пленочные конденсаторы из комплекта конструктора 1 мкФ большого размера и не помещаются в отверстия на входе УНЧ. Заменил их на WIMA MKP 4 2.2 мкФ 50 В.

Установил разъемы для подключения динамиков. Изначально в плате были только отверстия под провод. Так неудобно. С разъемами лучше. Впаял разъемы.

Транзисторы драйверов и выходные транзисторы:


Операционный усилитель NE5532 из комплекта:

Радиатор использовал ABM-043.02, 135х46 длина 50мм (ТП-032,AB0095) за 310 руб (остался из предыдущего проекта). Площадь (135*2+14*40*2)*46=63940 мм^2:


Выходные транзисторы TIP35 (корпус TO-247) по сравнению с транзистором в корпусе TO-264. Транзисторы в большом корпусе TO-264 можно установить на плату по размеру выводов. Отверстия в радиаторах просверлил так, чтобы можно было установить и в корпусах TO-247 и TO-264. В дальнейшем, возможно, заменю на пару 2SC5200 + 2SA1943 (если оригинальные найду):

Разумеется, выходные транзисторы устанавливаются на радиатор через изолирующие прокладки. Я на керамические установил + термопаста.

Переменный резистор-регулятор громкости на входе 10 кОм.

Вот так в итоге получилось:



Тестирование УНЧ
Как нагрузку для тестирования использовал резисторы 8 Ом 100 Ватт. Подключил их в выходу усилителя. Вход усилителя подключил на землю. Правильно собранный усилитель в настройках не нуждается. Начинает работать сразу.

Первое включение делал через лампочку 100 Ватт 220 В, последовательно с питанием 220 В УНЧ. Лампочка мигнула и погасла. Все ок.
Проверил напряжение на шинах питания усилителя. Замерил постоянное напряжение на выходе. Достаточно высокое получилось:


Тестовый стенд:

Выключил усилитель, подключил на вход генератор сигналов и подключил УНЧ на прямую.
На входе УНЧ синус 1 кГц 1.3 В:

На выходе УНЧ получаем:

Если увеличивать входное напряжение — то УНЧ уходит в клипинг.
Усилитель усиливает сигнал в 55,2/1,3=42,46 раз.
Рассчитаем мощность:
Pmax=(55,2/2)*(55,2/2)/8=95,22 Ватт
Рсред=Pmax/2=47,61 Ватт

Попробовал подать прямоугольник 1 кГц на грани клипинга:

Чистый прямоугольник. Но через некоторое время задымились резисторы в базах выходных транзисторов:

Заменил на 1 Ватт-ные Ом. Тоже начали дымиться, но продержались чуть дольше. Понятно, что экстремальный режим, но все равно как-то непривычно.

Сделаем измерения в программе RMAA. Мощность вот такая была — 93.8 Ватт. 8 Ом нагрузка. При большем усилении появляется линейка искажений.

Результат:


Сделал измерения и на маленькой мощности. 0,2 Ватта. 8 Ом нагрузка:



Выводы Хорошие показатели УНЧ. Как видно из замеров, импульсный блок питания заметно не влияет на усилитель по показаниям приборов. Средненькие показатели по взаимопроникновению каналов. Возможно из-за того, что схема не «двойное моно» или где-то есть косячек при подключении.

ПРОСЛУШИВАНИЕ
При включении усилителя слышен звук в колонках. Не щелчок, а именно звук. При выключении секунд через 9 слышен писк (от разряжаюшихся конденсаторов фильтра в БП). Оба этих недостатка можно устранить, установив дополнительную релейную защиту с задержкой и запитать её от отдельного трансформатора.

Посторонних шумов, фона и проч. при отсутвии сигнала усилителя нет. Наличие импульсного питания никак себя не выдаёт.

Звук УНЧ понравился. Достаточно жёсткий. С «мягкой» акустикой хорошо споётся. Послушал немного, заменил операционники на OPA2134. Приятнее играть стало.


По качеству сопоставим с УНЧ MX50 SE mysku.club/blog/ebay/58320.html только звук более жёсткий. JLH1969, Quad405, Pioneer A777, клон Naim NAP 250 играют поинтересней.

ВЫВОДЫ

Плюсы
1. Хорошая проверенная годами схема в основе конструкции (УНЧ Дорофеева ), простая в сборке и не требует отладки. Качественный звук.
2. Цена набора, учитывая отсутвии необходимости приобретать дорогой трансформатор.
3. Высокое качество плат и комплектующих.
4. На сайте УНЧ представлен в разных вариантах — от файлов для ЛУТ до готового усилителя. Несколько различных вариантов (УНЧ без БП, отдельно импульсный БП, автомобильный и домашний варианты). Вариант конструктора — промежуточный.
5. Интересный процесс сборки: импульсный БП (поэтапно знакомимся с устройством импульсных БП), защиты и УНЧ. Собрать комплект можно и без осцилографа и генератора сигналов.

Минусы:
1. Не положили в комплект конденсаторы 1 мкФ 400 В.
2. Нет панелек под ОУ в УНЧ
3. Мало места под конденсаторы 1 мкФ у силовых полевых транзисторах
4. Подключение 220 В — нет колодок. Высоковольтные провода прямо к плате
5. Нет фиксации к плате для радиаторов выпрямительных диодов. Для полевых транзисторов фиксация радиатора тоже не очень удачная
6. Некоторые детали других номиналов, чем указаны на печатной плате.
7. Нет изоляторов и втулок для крепления силовых полевых транзисторов на радиатор.
8. Стабилитрон вместо 13 В положили на 15 В
9. Печатную плату перед сборкой желательно покрыть канифолью, растворенной в спирту. Чтобы лучше паялось.
10. Нет цепей Зобеля и Буше на выходе усилителя.
11. Нет в комплекте прокладок для изоляции от радиатора, втулок, винтов под мощные транзисторы.
12. Посторонние звуки при включении и выключении.

Сейчас думаю о размещении усилителя в корпус. Как сделаю, возможно, ещё обзор напишу.