ОБЗОР УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ ЛАНЗАР
Откровенно говоря я был сильно удивлен так сильно набирающему популярность выражению УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА. Насколько мне позволяет мое мировозрение, то под усилителем звука может выступать только один предмет - рупор. Вот он действительно усиливает звук уже не один десяток лет. Причем рупор может усиливать звук в обоих направлениях.
Как видно из фотографии рупор ни чего общего с электроникой не имеет, тем не менее поисковые запросы УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ все чаще заменяются на УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА, ну а полное название этого девайса УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ вводится всего 29 раз в месяц против 67000 запросов УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА.
Прям интересно с чем это связано... Но это был пролог, а теперь собственно сама сказка:
Принципиальная схема усилителя
мощности ЛАНЗАР приведена на рисунке 1. Это практически типовая
симметричная схема, что позволило серьезно уменьшить нелинейные
искажения до очень низкого уровня.
Данная схема известна
довольно давно, еще в восьмидесятых года Болотников и Атаев
приводили аналогичную схему на отечественной элементной базе
в книге "Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения".
Однако работы с этой схемотехникой начались несколько не с
этого усилителя.
Все началось со схемы
автмобильного усилителя PPI 4240 которая была с успехом повторена:
Принципиальная схема автомобильного усилителя PPI 4240
Далее была статья
"Вскрываем усилитель -2" от Железного Шихмана (статья
к сожалению удалена с авторского сайта). В ней шла речь о
схемотехнике автомобильного усилителя Lanzar RK1200C, где
в качестве усилителя использовалась все та же симметричнай
схемотехника.
Понятно, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, поэтому копаясь в своих сто лет записанных дисках я отыскал оригинла статьи и привожу ее в качестве цитаты:
ВСКРЫВАЕМ УСИЛИТЕЛЬ - 2
А.И.Шихатов 2002
Новый подход к конструированию усилителей предполагает создание линейки аппаратов, использующих сходные схемотехнические решения, единые узлы и стилевое оформление. Это позволяет, с одной стороны, сократить расходы на проектирование и изготовление, с другой - расширяет выбор аппаратуры при создании аудиосистемы.
Новая линейка усилителей Lanzar серии RACK выполнена в духе студийной аппаратуры, устанавливаемой в стойку (рэк). На лицевой панели размерами 12,2х2,3 дюйма (310х60мм) установлены органы управления, на задней - все разъемы. При такой компоновке не только улучшается внешний вид системы, но и упрощается работа - кабели не мешают. На передней панели можно смонтировать входящие в комплект крепежные планки и ручки для переноски, тогда аппарат приобретает студийный вид. Кольцевая подсветка регулятора чувствительности только усиливает сходство.
Радиаторы расположены на боковой поверхности усилителя, что позволяет набирать в стойку несколько аппаратов, не нарушая их охлаждение. Это несомненное удобство при создании развернутых аудиосистем. Однако при установке в закрытую стойку необходимо побеспокоиться о циркуляции воздуха - установить приточные и вытяжные вентиляторы, термодатчики. Словом, профессиональная аппаратура во всем требует профессионального подхода.
В линейку входит шесть двухканальных и два четырехканальных усилителя, отличающиеся только выходной мощностью и длиной корпуса.
Структурная схема кроссовера усилителей Lanzar серии RK приведена на рисунке 1. Подробная схема не приводится, поскольку ничего оригинального в ней нет, и не этот узел определяет основные характеристики усилителя. Такая же или аналогичная структура используется в большинстве современных усилителей средней ценовой категории. Набор функций и характеристики оптимизированы с учетом многих факторов:
С одной стороны, возможности кроссовера должны позволять без дополнительных компонентов строить стандартные варианты аудиосистемы (фронт плюс сабвуфер). С другой стороны, вводить полный набор функций во встроенный кроссовер нет особого смысла: Это заметно увеличит стоимость, но во многих случаях останется невостребованным. Выполнение сложных задач удобнее возложить на внешние кроссоверы и эквалайзеры, а встроенные - отключить.
В конструкции использованы сдвоенные операционные усилители KIA4558S. Это малошумящие усилители с низкими собственными искажениями, разработанные с учетом "звукового" применения. Вследствие этого их широко применяют в каскадах предварительного усиления и кросссоверах.
Первый каскад - линейный усилитель с изменяемым коэффициентом усиления. Он согласует выходное напряжение источника сигнала с чувствительностью усилителя мощности, поскольку коэффициент передачи всех остальных каскадов равен единице.
Следующий каскад - регулятор басового усиления (bass boost). В усилителях данной серии он позволяет увеличивать уровень сигнала на частоте 50 Гц на 18 дБ. В продукции других фирм подъем обычно меньше (6-12 дБ), а частота настройки может быть в области 35-60 Гц. Кстати, такой регулятор требует хорошего запаса мощности усилителя: увеличение усиления на 3 дБ соответствует удвоению мощности, на 6 дБ - учетверению, и так далее.
Это напоминает легенду про изобретателя шахмат, который попросил у раджи за первую клетку доски одно зерно, а за каждую последующую - в два раза больше зерен, чем за предыдущую. Легкомысленный раджа не смог выполнить обещание: такого количества зерен не было на всей Земле... Мы в более выгодном положении: увеличение уровня на 18 дБ увеличит мощность сигнала "всего" в 64 раза. В нашем случае в наличии 300 Вт, но не каждый усилитель может похвастаться таким запасом.
Далее сигнал можно подать на усилитель мощности непосредственно, или выделить фильтрами необходимую полосу частот. Кроссоверная часть состоит из двух независимых фильтров. ФНЧ перестраивается в диапазоне 40-120 Гц и предназначен для работы исключительно с сабвуфером. Диапазон перестройки ФВЧ заметно шире: от 150 Гц до 1,5 кГц. В таком виде его можно использовать для работы с широкополосным фронтом или для полосы СЧ-ВЧ в системе с поканальным усилением. Пределы перестройки, кстати, выбраны неспроста: в диапазоне от 120 до 150 Гц получается "дырка", в которой можно спрятать акустический резонанс салона. Примечательно и то, что бас-бустер не отключается ни в одном из режимов. Использование этого каскада одновременно с ФВЧ позволяет корректировать АЧХ в области резонанса салона не хуже, чем эквалайзером.
Последний каскад - с секретом. Его задача - инвертировать сигнал в одном из каналов. Это позволит без дополнительных устройств использовать усилитель в мостовом включении.
Конструктивно кроссовер выполнен на отдельной печатной плате, которая стыкуется с платой усилителя при помощи разъема. Такое решение позволяет для всей линейки усилителей использовать всего два варианта кроссовера: двухканальный и четырехканальный. Последний, кстати, является просто "удвоенным" вариантом двухканального и его секции полностью независимы. Основное отличие - изменившаяся разводка печатной платы.
Усилитель мощности
Усилитель мощности Ланзар выполнен по типовой для современных конструкций схеме, приведенной на рисунке 2. С незначительными вариациями ее можно встретить в большинстве усилителей средней и нижней ценовой категории. Отличие только в типах примененных деталей, количестве выходных транзисторов и напряжении питания. Приведена схема правого канала усилителя. Схема левого канала точно такая же, только номера деталей начинаются на единичку вместо двойки.
На входе усилителя установлен фильтр R242-R243-C241, устраняющий радиочастотные наводки от блока питания. Конденсатор C240 не попускает на вход усилителя мощности постоянную составляющую сигнала. На АЧХ усилителя в звуковом диапазоне частот эти цепи не влияют.
Чтобы избежать щелчков в моменты включения и выключения, вход усилителя замыкается на общий провод транзисторным ключом (этот узел рассмотрен далее, вместе с блоком питания). Резистор R11A исключает возможность самовозбуждения усилителя при замкнутом входе.
Схема усилителя полностью симметрична от входа до выхода. Двойной дифференциальный каскад (Q201-Q204) на входе и каскад на транзисторах Q205,Q206 обеспечивают усиление по напряжению, остальные каскады - усиление по току. Каскад на транзисторе Q207 стабилизирует ток покоя усилителя. Чтобы устранить его "несимметричность" на высоких частотах, он зашунтирован майларовым конденсатором C253.
Каскад драйвера на транзисторах Q208,Q209, как и положено предварительному каскаду, работает в классе A. К его выходу подключена "плавающая" нагрузка - резистор R263, с которого снимается сигнал для возбуждения транзисторов выходного каскада.
В выходном каскаде использовано две пары транзисторов, что позволило снимать с него 300 Вт номинальной мощности и до 600 Вт пиковой. Резисторы в цепях базы и эмиттера устраняют последствия технологического разброса характеристик транзисторов. Кроме того, резисторы в цепи эмиттера служат датчиками тока для системы защиты от перегрузок. Она выполнена на транзисторе Q230 и контролирует ток каждого из четырех транзисторов выходного каскада. При увеличении тока через отдельный транзистор до 6 А или тока всего выходного каскада до 20 А транзистор открывается, выдавая команду на схему блокировки преобразователя напряжения питания.
Коэффициент усиления задается цепью отрицательной обратной связи R280-R258-C250 и равен 16. Корректирующие конденсаторы C251, C252, C280 обеспечивают устойчивость усилителя, охваченного ООС. Включенная на выходе цепь R249,C249 компенсирует рост импеданса нагрузки на ультразвуковых частотах и также препятствует самовозбуждению. В звуковых цепях усилителя использованы всего два электролитических неполярных конденсатора: C240 на входе и C250 в цепи ООС. Ввиду большой емкости заменить их конденсаторами других типов крайне сложно.
Блок питания Блок питания высокой мощности выполнен на полевых транзисторах. Особенность блока питания - отдельные выходные каскады преобразователя для питания усилителей мощности левого и правого каналов. Такая структура характерна для усилителей повышенной мощности и позволяет уменьшить переходные помехи между каналами. Для каждого преобразователя предусмотрен отдельный LC-фильтр в цепи питания (рисунок 3). Диоды D501,D501A защищают усилитель от ошибочного включения в неправильной полярности.
В каждом преобразователе использовано три пары полевых транзисторов и трансформатор, намотанный на ферритовом кольце. Выходное напряжение преобразователей выпрямляется диодными сборками D511,D512,D514,D515 и сглаживается фильтрующими конденсаторами емкостью 3300 мкФ. Выходное напряжение преобразователя не стабилизировано, поэтому мощность усилителя зависит от напряжения бортовой сети. Из отрицательного напряжения правого и положительного напряжения левого канала параметрические стабилизаторы формируют напряжения +15 и -15 вольт для питания кроссовера и дифференциальных каскадов усилителей мощности.
В задающем генераторе использована микросхема KIA494 (TL494). Транзисторы Q503,Q504 умощняют выход микросхемы и ускоряют закрывание ключевых транзисторов выходного каскада. Напряжение питания подано на задающий генератор постоянно, управление включением производится непосредственно от цепи Remote источника сигнала. Такое решение упрощает конструкцию, но в выключенном состоянии усилитель потребляет незначительный ток покоя (несколько миллиампер).
Устройство защиты выполнено на микросхеме KIA358S, содержащей два компаратора. Напряжение питяния подается на нее непосредственно от цепи Remote источника сигнала. Резисторы R518-R519-R520 и термодатчик образуют мост, сигнал с которого подан на один из компараторов. На другой компаратор через формирователь на транзисторе Q501 подается сигнал от датчика перегрузки.
При перегреве усилителя на выводе 2 микросхемы появляется высокий уровень напряжения, такой же уровень возникает выводе 8 при перегрузке усилителя. В любом из аварийных случаев сигналы с выхода компараторов через диодную схему ИЛИ (D505,D506,R603) блокируют работу задающего генератора по выводу 16. Восстановление работы происходит после устранения причин перегрузки или охлаждения усилителя ниже порога срабатывания термодатчика.
Оригинально выполнен индикатор перегрузки: светодиод включен между источником напряжения +15 В и напряжением бортовой сети. При нормальной работе напряжение приложено к светодиоду в обратной полярности и он не светится. При блокировке преобразователя напряжение +15 В пропадает, светодиод индикатора перегрузки оказывается включенным между источником бортового напряжения и общим проводом в прямом направлении и начинает светиться.
На транзисторах Q504,Q93,Q94 выполнено устройство блокировки входа усилителя мощности на время переходных процессов при включении и выключении. При включении усилителя конденсатор C514 медленно заряжается, транзистор Q504 в это время находится в открытом состоянии. Сигнал с коллектора этого транзистора открывает ключи Q94,Q95. После зарядки конденсатора транзистор Q504 закрывается, а напряжение -15 В с выхода блока питания надежно блокирует ключи. При выключении усилителя транзистор Q504 мгновенно открывается через диод D509, конденсатор быстро разряжается и процесс повторяется в обратном порядке.
Конструкция
Усилитель смонтирован на двух печатных платах. На одной из них находятся усилитель и преобразователь напряжения, на другой - элементы кроссовера и индикаторы включения и перегрузки (на схемах не показаны). Платы выполнены из высококачественного стеклотекстолита с защитным покрытием дорожек и смонтированы в корпусе из алюминиевого профиля П-образного сечения. Мощные транзисторы усилителя и блока питания прижаты накладками к боковым полкам корпуса. Снаружи к боковинам прикреплены профилированные радиаторы. Передняя и задняя панели усилителя выполнены из анодированного алюминиевого профиля. Вся конструкция крепится винтами-саморезами с головками под шестигранник. Вот, собственно, и все - остальное видно на фотографиях.
Как видно из статьи оригинальный усилитель ЛАНЗАР и сам по себе довольно не дурен, но хотелось лучше...
Полез по форумам, конечно же на Вегалаб, но особой подержки не нашел - отклинулся всего один человек. Возможно оно и к лучшему - нет кучи соавторов. Ну а в общем то днем рожденья Ланзара можно считать именно это обращение - на момент написания комента плата уже была вытравлена и запаяна почти полностью.
Так что Ланзару уже десять лет...
После нескольки месяцев
экспериментов на свет появился первый вариант данного усилителя,
названного "ЛАНЗАРОМ", хотя конечно было бы справедливей
назвать его "ПИПИАЙ" - началось то все именно с
него. Однако слово ЛАНЗАР звучит гораздо приятней для уха.
Если кто-то ВДРУГ
сочтет название попыткой сыграть на брендовом имени, то смею
его заверить - ни чего подобного в мыслях не было и усилитель
мог получить абсолютно любое название. Однако ЛАНАЗРОМ он
стал в честь фирмы LANZAR, поскольку именно эта автомобильная
аппаратура попадает в тот небольшой список, кого лично уважает
колектив, трудившийся над доводкой данного усилителя.
Широкий диапазон питающих напряжений делает
возможным построение усилителя мощностью от 50 до 350 Вт,
причем при мощностях до 300 Вт у УМЗЧ коф. нелинейных искажения
не превышает 0,08% во всем звуковом диапазоне, что позволяет
отнести усилитель к разряду Hi-Fi.
На рисунке приведен внешний вид усилителя.
Схема усилителя полностью симметрична от входа
до выхода. Двойной дифференциальный каскад (VT1-VT4) на входе
и каскад на транзисторах VT5, VT6 обеспечивают усиление по
напряжению, остальные каскады - усиление по току. Каскад на
транзисторе VT7 стабилизирует ток покоя усилителя. Чтобы устранить
его "несимметричность" на высоких частотах, он зашунтирован
конденсатором C12.
Каскад драйвера на транзисторах VT8, VT9, как
и положено предварительному каскаду, работает в классе A.
К его выходу подключена "плавающая" нагрузка - резистор R21,
с которого снимается сигнал для возбуждения транзисторов выходного
каскада. В выходном каскаде использовано две пары транзисторов,
что позволило снимать с него до 300 Вт номинальной мощности.
Резисторы в цепях базы и эмиттера устраняют последствия технологического
разброса характеристик транзисторов, что позволило отказаться
от подбора транзисторов по параметрам.
Напоминаем, что при использовании транзисторов
одной партии разброс по параметрам между транзисторами не превышает
2% - это данные завода-изготовителя. Реально крайне редко праметры
выходят из трех процентной зоны. В усилителе используются только
"одно партийные" оконечные транзисторы, что совместно
с балансынми резисторами позволило максимально выровнять режимы
работы транзисторов между собой. Однако, если усилитель делается
для себя любимого, то будет не бесполезным собрасть проверочный
стенд, приведенный в конце ЭТОЙ
СТАТЬИ .
Относительно схемотехники остается лишь добавить,
что подобное схемотехническое решение дает еще один плюс -
полная симметрия избавляет от переходных процессов в оконечном
каскаде (!), т.е. в момент включения на выходе усилителя отсутсвуют
какие бы то ни было выбросы, характерные большинству дискретных
усилителей.
Рисунок 1 - принципиальная схема усилителя ЛАНЗАР. УВЕЛИЧИТЬ .
Рисунок 2 - внешний вид усилителя ЛАНЗАР V1.
Рисунок 3- внешний вид усилителя ЛАНЗАР МИНИ
Принципиальная схема мощного эстрадного усилителя мощности 200 Вт 300 Вт 400 Вт умзч на транзисторах высокого качества Hi-Fi УМЗЧ
Техническе характеристики усилителя мощности:
390
Как видно из характеристик - усилитель
Ланзар очень универсален и может с успехом использоваться в
любых усилителях мощности, где требуются хорошие характеристики
УМЗЧ и высокая выходная мощность.
Можно конечно довольно долго расхваливать этот усилитель, однако самохвальством как то не скромно заниматься. Поэтому мы решили посмотреть отзывы тех, кто слышал как это работает. Искать долго не пришлось - на форуме Паяльника это усилитель уже давно обсуждают, так что смотрите сами: Были конечно и отрицательные,
но первый от неправильно собранного усилителя, второй
от не доведенного варианта на отечественной комплектации... Усилитель мощности
звуковой частоты УМ ЛАНЗАР на базе мощных биполярных
транзисторов позволит Вам за короткий промежуток веремени
собрать очень высококачественный усилитель звуковой
частоты. Питание ±70 В - 3,3 кОм...3,9 кОм Разумеется, что ВСЕ резисторы 1 Вт, стабилитроны на 15V желательно 1.3 Вт По нагреву VT5, V6 - в этом случае можно увеличить радиаторы на них или увеличить их эммитерные резисторы с 10 до 20 Ом. Про конденсаторы
фильтра питания усилителя ЛАНЗАР: |
Поскольку данный
усилитель пользуется довольно большой популярностью и довольно
часто приходят вопросы о его самостоятельном изготовлении
были написаны следущие статьи:
Усилители
на транзисторах. Основы схемотехнки
Усилители
на транзисторах. Построение симметричного усилителя
Тюнинг
Ланзара и изменение схемотехники
Наладка
усилителя мощности ЛАНЗАР
Увеличение
надежности усилителей мощности на примере усилителя ЛАНЗАР
Предпоследняя статья довольно интенсивно использует
результаты измерений параметров при помощи симулятора МИКРОКАП-8.
Как пользоваться этой программой подробно описано в трилогии
статей:
АМПовичок.
ДЕТСКИЙ
АМПовичок.
ЮНОШЕСКИЙ
АМПовичок.
ВЗРОСЛЫЙ
КУПИТЬ ТРАНЗИСТОРЫ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ ЛАНЗАР |
|
Ну и на последок хотелось
бы привести впечатления одного из поклоников данной схемы,
собравшего данный усилитель самостоятельно:
Усилитель звучит очень хорошо,
высокий демпинг фактор представляет совсем другой уровень
воспроизведения НЧ, а высокая скорость нарастания сигнала
отлично справляется с воспроизведением даже самых мельчайших
звуков в ВЧ и СЧ диапазоне.
О прелестях звучания говорить можно очень много,
но главное достоинство этого усилителя в том, что он не вносит
ни какой окраски в звучание-он нейтральный в этом плане, и
только повторяет и усиливает сигнал от источника звука.
Многие кто слышали как звучит этом усилитель(собранный
по этой схеме) давали самую высокую оценку его звучанию, в
качестве домашнего усилителя для высококачественных АС, а
выносливость в *приближенным к военным действиям* условиям
даёт шанс использовать его профессионально для озвучивания
различных мероприятий на открытом воздухе, а так же в залах.
Для простого сравнения приведу пример который
будет наиболее актуален среди радиолюбителей, а так же среди
уже *искушенных хорошим звуком*
в музыкальной фонограмме Gregorian-Moment of
Peace хор монахов настолько реалистично звучит, что кажется
будто звук проходит насквозь, а женский вокал звучит так,
как будто певица стоит прямо перед слушателем.
При использовании АС проверенных временем таких
как 35ас012 и им подобным АС получают новое дыхание и даже
на максимальной громкости звучат так же отчётливо.
К примеру для любителей громкой музыки,при прослушивании
музыкального трека Korn ft. Skrillex - Get Up
Колонки с уверенностью и без заметных искажений
смогли отыграть все сложные моменты.
Как противоположность этому усилителю был взят
усилитель на ТДА7294 который уже на мощности менее 70вт на
1канал смог перегрузить 35ас012 так, что было отчётливо слышно
как катушка НЧ динамика бьётся о керн, что чревато поломкой
динамика и как следствие убыткам.
Чего нельзя сказать о усилителе *ЛАНЗАР* - даже
при подводимой к этим колонкам мощности около 150Вт колонки
продолжали отлично работать, а НЧ динамик был настолько хорошо
управляем, что никаких посторонних звуков просто не было.
В музыкальной композиции Evanescence - What
You Want
Сцена настолько проработана, что слышны даже
удары барабанных палочек друг о друга А в композиции Evanescence
- Lithium Official Music Video
Партия скипки сменяется электрогитарой, так
что просто начинают шевелится волосы на голове, ведь ни какой
*затянустости* звучания попросту нет, а быстрые переходы воспринимаются
как будто перед Вами проносится болит формузы 1, одно мгновение
и ВЫ погружаетесь в новый мир. Не за быв о вокале который
на протяжении всей композиции вносит обобщённость к этим переходам,
придавая гармоничность.
В композиции Nightwish - Nemo
Ударные звучат как выстрелы, чётко и без рамытия,
а раскаты грома в начале композиции просто заставляют оглядется
по сторонам.
В композиции Armin van Buuren ft. Sharon den
Adel - In and Out of Love
Мы снова погружаемся в мир звуков которые пронизывают
нас насквозь давая ощущение присутсвия (и это без каких либо
эквалайзеров и дополнительных расшерений стереобазы)
В композиции Johnny Cash Hurt
Мы снова погружаемся в мир гармоничного звучания,
а вокал и гитара звучат настолько отчётливо, что даже наростающий
темп исполнения воспринимается так, как будто мы сидим за
рулём мощного автомобиля и жмём педаль газа в пол, при этом
не отпускаем а жмём всё сильнее.
При хорошем источнике звукового сигнала и хорошей
акустике усилитель вообще *не напрягает* даже на самой высокой
громкости.
Как то был у меня в гостях приятель и захотелось
ему послушать на что способен этот усилитель, поставив трек
в формате ААС Eagles - Hotel California он выкрутил на всю
громкость, при этом со стола начали падать инструменты, грудная
клетка ощущала как будто хорошо поставленые удары боксёра,
стёкла позванивали в стенке, а нам было вполне комфортно слушать
музыку, при этом помещение было 14.5м2 с потолком 2.4м.
Поставили ed_solo-age_of_dub , стекла в двух
дверках треснули, звук ощущался всем телом, но голова не болела.
Плата, на базе которой делалось видео в формате LAY-5 .
Если собрать два усилка ЛАНЗАР, можно ли их
мостом включить?
Можно конечно, но для начала немного лирики:
Для типового усилителя выходная мощность зависит
от напряжения питания и сопротивления нагрузки. Поскольку
сопотивление нагрузки у нас известно, и источники питания
мы уже имеем, то сколько взять пар выходных транзисторов осталось
выяснить.
Теоритически суммарная выходная мощность переменного
напряжения складывается из мощности отдаваемой выходным каскадом,
который состоит из двух транзисторов - один n-p-n, второй
p-n-p, следовательно каждый транзистор нагружен на половину
суммарной мощности. Для сладкой парочки 2SA1943 и 2SC5200
тепловая мощность составляет 150 Вт, следовательно исходя
приведенного выше умозаключения с одной пары выходников можно
снимать 300 Вт.
Но вот только практика показывает что в таком
режиме кристал просто не успевает отдавать тепло в радиатор
и тепловой пробой гарантирован, ведь транзисторы надо изолировать,
а изоляционные прокладки, какими бы тонким они не были, все
равно увеличивают тепловое сопротивление, да и поверхность
радиатора вряд ли кто полирует до микронной точности...
Так что для нормально работы, для нормальной
надежности довольно многие приняли несколько друие формулы
расчета требуемого количества выходных транзисторов - выходная
мощность усилителя не должна привышать тепловой мощности одного
транзистора, а не суммарной мощности пары. Другими словами
- если каждый танзистор выходного каскада может рассеить по
150 Вт, то выходная мощность усилителя не должна превышать
150 Вт, если выходных транзисторов две пары, то выходная мощность
не должна привышать 300Вт, если три - 450, если четыре - 600.
Ну а теперь вопрос - если типовой усилитель
может выдать 300Вт и мы включим два таких усилка мостом, то
что произойдет?
Правильно, выходная мощность увеличится примерно
раза в два, а вот тепловая мощность рассеиваемая на транзисторах
увеличится в 4 раза...
Вот и получается, что для постороения мостовой
схемы потребуется уже не 2 пары выходников а 4 на каждой половинке
мостового усилителя.
И тут же зададим себе вопрос - а надо ли загонять
8 пар дорогих транзисторов для получения 600 Вт, если можно
обойтись четырмя парами просто увеличив напряжение питания?
Ну а там конечно дело хозяйское....
Ну и несколько вариантов ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ под данный усилитель будет не лишними. Есть и авторские варианты, есть взятые из интернета, поэтому плату лучше перепроверить - будет и тренировка для ума и меньше проблем во время регулировки собранного варианта. Некоторые варианты были исправлены, так что ошибок может и не быть, а может что то и ускользнуло...
Остался не освещенным еще один вопрос - сборка усилителя ЛАНЗАР на отечественной элементной базе
.
Я конечно понимаю, что крабовые палочки делаются не из крабов, а из рыбы. Так же и Ланзар. Дело в том, что во всех попытках сборки на отечественных транзисторах используются самые ходовые - КТ815, КТ814, КТ816, КТ817, КТ818, КТ819. У этих транзисторов и коф усиления меньше и частота единичного усиления, так что именно Ланзаровского звучания Вы не услышите. Но всегда есть альтернатива. В свое время Болотников и Атаев предложили что то похожее по схемотехнике, причем тоже довольно не плохо звучащее:
Подробно о том, какой мощности нужен блок питания для усилителя мощности можно помотреть на видео ниже. Для примера взят усилитель STONECOLD, однако данный замер дает понимание тог, что мощность сетевого трансформатора может быть меньше мощности усилителя примерно на 30%.
В конце статьи хотелось бы отметить, что данному усилителю необходим ДВУПОЛЯРНЫЙ блок питания, поскольку выходное напряжение формируется из положительного плеча питания и отрицательного. Схема такого источника питания приведена ниже:
О габаритной мощности трансформатора выводы можно сделать просмотрев видео выше, а вот по остальным деталям сделаю не большое пояснение.
Вторичная обмотка должна быть намотана проводом, сечение котрого расчитано на габаритную мощность трансформатора плюс поправка на форму сердечника.
Например у нас два канала по 150 Вт, следовательно габаритная мощность трансформатора должна быть не менее 2/3 от мощности усилителя, т.е. при мощности усилителя 300 Вт мощность трансформатора должна быть равна как минимум 200 Вт. При питании ±40 В на нагрузку 4 Ома усилитель как раз развивает порядка 160 Вт на канал, следовательно протекающий по проводу ток имеет значение 200 Вт / 40 В = 5 А.
Если трансформатор имеет Ш-образную форму сердечника, то напряженность в проводе не стоит превышать 2,5 А на квадратный мм сечения - так меньше нагрев провода, да и падение напряжения меньше. Если сердечник тороидальный, то напряженность можно увеличить до 3...3,5 А на 1 квадратный мм сечения провода.
Исходя из выше сказанного для нашего примера вторичка должна быть намотана двумя проводами и начало одной обмотки соединено с концов второй обмотки (точка соединения отмечена красным). Диаметр провода равен D = 2 x √S/π.
При напряженности 2,5 А получаем диаметр 1,6 мм, при напряженности 3,5 А получаем диаметр 1,3 мм.
Диодный мост VD1-VD4 мало того, что должен спокойно выдерживать получившийся ток в 5 А, он должне выдерживать ток, который возникает в момент включения, когда необходимо зарядить конеднсаторы фильтра питания С3 и С4, а чем больше напряжение, чем больше емкость, тем выше значение этого стартового тока. Поэтому диоды должны быть как минимум на 15 Ампер для нашего примера, а в случае увеличения напряжения питания и использования усилителей с двумя парами транзисторов в оконечном каскаде нужны диоды на 30-40 ампер или система мягкого старта.
Емкость конденсаторов С3 и С4 исходя из Советской схемотехники 1000 мкФ на каждые 50 Вт мощности усилителя. Для нашего примера суммарная выходная мощнсоть составляет 300 Вт, это 6 раз по 50 Вт, следовательно емкость конденсаторов фильтра питания должна быть 6000 мкФ в плечо. Но 6000 не типовое значение, поэтому округляем до типового в большую сторону и получаем 6800 мкФ.
Откровенного говоря такие конденсаторы попадаются не часто, поэтому ставим в каждое плечо по 3 конденсатора на 2200 мкФ и получаем 6600 мкФ, что вполне приемлемо. Вопрос можно решить несколько проще - использовать по одному конденсатору на 10000 мкФ
Иметь мощный, высококачественный сабвуфер желание каждого автолюбителя, который ценит качественный и громкий звук и глубокие низкие частоты (басс). Проект был реализован летом 2012 года и отнял целых 3 месяца, такая задержка связана дефицитом многих компонентов, которые использовались в проекте. Устройство из себя представляет комплекс усилителей с суммарной мощностью порядка 750-800 ватт. В нескольких статьях я попытаюсь подробно пояснить конструкцию сабвуферного усилителя по схеме Ланзара.
Преобразователь напряжения, фильтр-сумматор, блок стабилизаторов и защита динамической головки - комплектующие блоки для работы такого усилителя. Преобразователь напряжения развивает мощность 500 ватт, и все эти 500 ватт направлены для запитки основного усилителя. Мощность ланзара может доходить до 360-390 ватт, хотя максимальная мощность получается с повышенным питанием и достаточно опасна для отдельных частей усилителя.
Такой усилитель питает мощный самодельный сабвуфер на основе динамической головки SONY XPLOD с номинальной мощностью 300-350 ватт, максимальная (кратковременная мощность) до 1000 ватт. В отдельной статье мы рассмотрим процесс изготовления ящика для сабвуфера и все тонкости связанные с ним. Корпус для использован от DVD-проигрывателя, он отлично подошел по размерам. Для охлаждения основного усилителя использован громадный теплоотвод от советского усилителя радиотехника. Имеется также высокоскоростной кулер от ноутбука для того, чтобы вывести теплый воздух из корпуса.
Начнем рассматривать конструкцию с преобразователя напряжения, поскольку именно его нужно будет сделать в первую очередь. От точной работы преобразователя зависит вся работа конструкции. Он обеспечивает на выходе двухполярное напряжение 60 вольт на плечо - именно столько нужно для обеспечивания указанной выходной мощности усилителя.
Преобразователь напряжения, не смотря на простую конструкцию развивает мощность в 500 ватт, в форс-мажорных ситуациях до 650 ватт. TL494 - двухканальный ШИМ контроллер, генератор прямоугольных импульсов настроенный на частоту 45-50кГц является двигателем этого преобразователя, именно с него и начинается все.
Для усиления выходного сигнала собран драйвер на маломощных биполярных транзисторах серии ВС556(557).
Предварительно усиленный сигнал через ограничительные резисторы подается на затворы мощных силовых ключей. В этой схеме использованы мощные N-канальные полевые транзисторы серии IRF3205, в схеме их 4.
Трансформатор преобразователя вначале был намотан на двух сердечниках (Ш-образных) от блока питания АТХ, но потом конструкция изменилась, и был намотан новый трансформатор. Кольцо от электронного трансформатора для питания галогенных ламп (мощность 150-230 ватт). Трансформатор содержит две обмотки. Первичная обмотка мотается сразу 10-ю жилами провода 0,5-0,7мм и содержит 2Х5 витков. Намотку делают так. Для начала берем пробный провод и мотаем 5 витков, витки растягиваем по всему кольцу. Отматываем провод и измеряем ее длину. Измерения делаем с запасом 5 см. Дальше берем 10 жил такого же провода - кончики проводов скручиваем. Делаем две такие заготовки - 2 шины по 10 жил. Дальше стараемся как можно равномерно мотать по всему кольцу, получится 5 витков. Затем нужно отделить шины, в итоге получим две равноценные половинки обмотки.
Начало одной обмотки присоединяем с концом второй обмотки или наоборот - конец первой с началом второй. Таким образом, мы сфазировали обмотки и схему можно проверить. Для этого подключаем трансформатор в схему, а на кольце мотаем пробную обмотку (вторичную). Обмотка может содержать любое количество витков, лучше мотать 2-6 витков провода 0,5-1мм.
Первый запуск преобразователя лучше всего сделать через лампу (галогенка) на 20-60 ватт.
После намотки пробной вторичной обмотки запускаем преобразователь. К пробной обмотке подключаем лампу накаливания с мощностью в пару ватт. Лампа должна светиться, при этом транзисторы (если пока без теплоотводов) должны незначительно греться в ходе работы.
Если все нормально, то можно намотать настоящую обмотку, если схема работает не должным образом или вообще не работает, то нужно отключить затворы транзисторов и осциллографом проверить наличие прямоугольных импульсов на выводах 9 и 10. Если генерация есть, то проблема скорее всего в транзисторах, если они тоже в норме, то неправильно сфазирован трансформатор, нужно поменять начало-конец обмоток (о фазировке говорилось во 2-ой части).
Вторичная обмотка мотается по тому же принципу, что и первичная, фазируется тоже так. Обмотка содержит 2Х18 витков и мотается сразу 8-ю жилами провода 0,5мм. Обмотку нужно растянуть по всему кольцу. Отвод средней точки будет корпусом, поскольку с нас требуется получить двухполярное напряжение. Выходное напряжение получается с повышенной частотой, поэтому мультиметр не способен измерять его.
Диодный выпрямитель в моем случае был собран из мощных отечественных диодов серии КД213А. Обратное напряжение диода 200Вольт, при токе до 10А, Эти диоды могут работать на частотах до 100кГц - отличный вариант для нашего случая. Можно также использовать и другие мощные импульсные диоды с обратным напряжением не менее 180 Вольт. Добрый вечер, господа радиолюбители! Всё началось с того, что в своём домашнем УМЗЧ давно хотел отказаться от дешевых ТДА-шек и перейти на более высокий уровень - приличный транзисторный усилитель звуковой частоты. Читал немало страниц самых разнообразных форумов, просматривал различные фотогалереи, пересматривал отзывы... и решил попробовать для себя собрать новику, выбор пал на весьма известный и хороший по характеристикам усилитель Ланзар. Дальше месяц ушел на изучение всех возможных разновидностей схем этого усилителя и выбор оптимальной и подходящей по характеристикам.
Принципиальная схема УНЧ Ланзар
Она показалась мне относительно легкой в повторении и настройке, хотя наибольшее внимание на всех форумах уделяют как раз ей! Ну что же, поехал на радиорынок, закупился деталями, по цене он мне обошелся в 110 грн - немало, как для студента, скажу я вам, но конечный результат того стоил, об этом чуть позже... Взялся за изготовление печатной платы, с протравливанием на это ушло полтора часа. Травил хлорным железом, к нему еще не привык так как пользуюсь в основном медным купоросом. После подготовки платы будущего Ланзара взялся за пайку, прежде всего были впаяны перемычки, далее резисторы, конденсаторы, транзисторы...
Спаяв плату, переходим к главному - настройка тока холостого хода УМЗЧ. Здесь все было для меня просто - выставил подстроечник на среднее значение, запаял, проверил плату на сопли и включил. Даже без предохранителей (не то что лампочек). Ланзар завелся сразу, погонял его 15 минут до нагрева ВК, но подстроечник не дергал, замерял спад напряжения на пятиватних резисторах - он не изменился, никаких шумов, и других заметных искажений не было обнаружено с осциллографом, что показало высокую повторяемость данной схемы!
Теперь о впечатлениях от звука: раньше при прослушивании тда7294
хотябы час и последующим исключением было ощущение, будто с головы сняли туго натянутую каску, потом я понял, что это из-за нехватки средних частот у тда7294
.
Теперь пришла очередь нагрузить ланзар парой маломощных АС, так как питание у меня тестовое +-22В, то небольшие 25-ваттные колонки для него были как раз.
Фото готового УМЗЧ
Как видно из картинок, силовые конденсаторы по питанию не очень жирные, всего 470 мкф, но по вольтажу они с большим запасом, так как планируется в будущем питать Ланзар от +- 65В! Такие колоночки были подключены к усилителю в процессе настройки.
В этой статье я покажу свой усилитель Ланзар. Усилитель собирался пол года назад под заказ, но под конец заказчик передумал и я забросил работы по нему.
Вспомнил про него лишь сейчас, когда начался конкурс. Усилитель практически доделан, не хватает лишь пары полевиков в преобразователе и нужно добиться адекватной работы защиты, а так всё готово. К сожалению тесты усилителя в видео проводить я не буду, две основные причины это отсутствие мощного источника питания 12 вольт и вторая – тестовый динамик на 100 ватт при прошлых тестах приказал долго жить, диффузор просто выпрыгнул вместе с катушкой, теперь я без динамика:) за то замерил мощность, на 5 – почти 6 омах она была 300-310 ватт.
В этом усилителе меня удивляет один момент, при снимаемой мощночти 300 вт, выходные транзисторы не выгорают, хотя покупались на ибее за 100 рублей/пара.
Ниже приведена схема усилителя
Схема была взята в интернете, так же как и печатная плата.
Теперь посмотрим на схему преобразователя
Схему рисовал сам, тут мы видим преобразователь напряжения на IR2153, частота преобразователя 70 кГц, в качестве силовых транзисторов примененыIRF3205, по 2 штуки на плечо.
И – питания преобразователя можно кидать (через предохранитель конечно же) напрямую на аккумулятор, ведь включение преобразователя произойдёт только при подаче 12 вольт с магнитолы на контакт REM, а именно на ногу питания микросхемы. Вот такая хитрая схема запуска. Кстати кулер запитывается не напрямую от аккумулятора, а от отдельного выхода преобразователя специально, чтобы он включался только при включении самого усилителя, а не крутился бесконечно, что не слабо сократило бы ему жизненный ресурс.
Трансформатор намотан на двух сложенных кольцах проницаемостью 2000
Первичная обмотка содержит 5 витков на каждое плечо проводом 0.8мм в 10 жил. Основная вторичная обмотка имеет 26+26 витков тем же проводом в 4 жилы. Обмотка питания ФНЧ содержит 8+8 витков тем же проводом. Обмотка для питания кулера – 8 витков.
На выходе имеем двухполярное напряжение +- 60 вольт для питания самого усилителя и блока защиты, двухполярное стабилизированное +-15 вольт для питания ФНЧ и однополряное стабилизированное 12 вольт для питания кулера. Все напряжения выпрямляются диодными мостами. Основной выход – это 4 диода FCF10A40 10 Ампер 400 Вольт, они усаживаются на радиатор. Остальные мосты построены из ультрабыстрых 1 амперных диодов UF4007.
Схемы ФНЧ и защиты нет, но есть печатные платы со всеми номиналами компонентов.
Вот что в итоге у меня получилось
Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1. Это практически типовая симметричная схема, что позволило серьезно уменьшить нелинейные искажения до очень низкого уровня.
Для увеличения мелких рисунков нажмите на него - рисунок откроется в новом окне и ОЧЕНЬ хорошем качестве.
Широкий диапазон питающих напряжений делает возможным построение усилителя мощностью от 50 до 350 Вт, причем при мощностях до 300 Вт у УМЗЧ коф. нелинейных искажения не превышает 0,08% во всем звуковом диапазоне, что позволяет отнести усилитель к разряду Hi-Fi.
На рисунке 2 приведен внешний вид усилителя.
Схема усилителя полностью симметрична от входа до выхода. Двойной дифференциальный каскад (VT1-VT4) на входе и каскад на транзисторах VT5, VT6 обеспечивают усиление по напряжению, остальные каскады - усиление по току. Каскад на транзисторе VT7 стабилизирует ток покоя усилителя. Чтобы устранить его "несимметричность" на высоких частотах, он зашунтирован конденсатором C12.
Каскад драйвера на транзисторах VT8, VT9, как и положено предварительному каскаду, работает в классе A. К его выходу подключена "плавающая" нагрузка - резистор R21, с которого снимается сигнал для возбуждения транзисторов выходного каскада. В выходном каскаде использовано две пары транзисторов, что позволило снимать с него до 300 Вт номинальной мощности. Резисторы в цепях базы и эмиттера устраняют последствия технологического разброса характеристик транзисторов, что позволило отказаться от подбора транзисторов по параметрам.
Напоминаем, что при использовании транзисторов одной партии разброс по параметрам между транзисторами не превышает 2% - это данные завода-изготовителя. Реально крайне редко праметры выходят из трех процентной зоны. В усилителе используются только "одно партийные" оконечные транзисторы, что совместно с балансынми резисторами позволило максимально выровнять режимы работы транзисторов между собой.
Относительно схемотехники остается лишь добавить, что подобное схемотехническое решение дает еще один плюс - полная симметрия избавляет от переходных процессов в оконечном каскаде (!), т.е. в момент включения на выходе усилителя отсутсвуют какие бы то ни было выбросы, характерные большинству дискретных усилителей.
Рисунок 1 - принципиальная схема усилителя.
Рисунок 2 - внешний вид усилителя.
Принципиальная схема мощного эстрадного усилителя мощности 200 Вт 300 Вт 400 Вт умзч на транзисторах высокого качества Hi-Fi УМЗЧ
|
ПАРАМЕТР |
НА НАГРУЗКУ |
||||
|
2 Ома |
|||||
|
Максимальное напряжение питания, ± В |
|||||
|
|||||
|
|||||
|
|||||
|
390 |
|
||||
|
240 |
|
|
|||
|
Коф усиления, дБ |
|||||
|
Не линейные искажения при 2/3 от максимальной мощности, % |
|||||
|
Скорость нарастания выходного сигнала, не менее В/мкС |
|||||
|
Входное сопротивление, кОм |
|||||
|
Отношение сигнал/шум, не менее, дБ |
|||||
K ак видно из характеристик - данный усилитель очень универсален и может с успехом использоваться в любых усилителях мощности, где требуются хорошие характеристики УМЗЧ и высокая выходная мощность.
Режимы работы были несколько откорректированы, что потребовалось устанавить радиатор на транзисторы VT 5-VT 6. Как это сделать показано на рисунке 3, пояснений пожалуй не требуется. Подобное изменение существенно снизило уровень искажений по сравнению с оригинальной схемой и сделало усилитель менее капризным к напряжению питания.
На рисунке 4 приведен чертеж расположения деталей на печатной плате и схема подключения.
Рисунок 4
Можно конечно довольно долго расхваливать этот усилитель, однако самохвальством как то не скромно заниматься. Поэтому мы решили посмотреть отзывы тех, кто слышал как это работает. Искать долго не пришлось - на форуме Паяльника это усилитель уже давно обсуждают, так что смотрите сами:
Были конечно и отрицательные, но первый от неправильно собранного усилителя, второй от недоведенного варианта на отечественной комплектации...
Тем, кто хочет собрать усилитель самостоятельно рекомендуем посетить эту страницу - там изложено несколько рекомендаций, приведен чертеж печатной платы в jpg и lay . Будет так же полезно почитать теорию от А до Я и немного слов по поводу тюнинга этого усилителя - обычно отпадает огромное количество вопросов...
Довольно часто задают вопросы как звучит усилитель. Надеемся, что не надо напоминать, что на вкус и цвет товарищей нет. ПОэтому, чтобы не навязывать Вам своего мнения мы не будем отвечать на этот вопрос. Отметим одно - усилитель действительно звучит. Звук приятный, не навязчивый, детализация хорошая, при хорошем источнике сигнала.
Усилитель мощности звуковой частоты УМ ЛАНЗАР на базе мощных биполярных транзисторов позволит Вам за короткий промежуток веремени собрать очень высококачественный усилитель звуковой частоты.
Конструктивно плата усилителя выполнена в монофоническом варианте. Однако ни что не мешает приобрести 2 платы усилителя для сборки стереофонического УМЗЧ или же 5 - для сборки усилителя 5.1, хотя конечно высокая выходная мощность больше импонирует сабвуферу, но для сабвуфера он слишком хорошо играет...
Учитывая то, что плата уже запаяна и проверена Вам остается только закрепить транзисторы на теплоотводе, подать питание и отрегулировать ток покоя, в соответствии с Вашим напряжением питания.
Сравнительно низкая цена уже готовой платы усилителя мощности на 350 Вт Вас приятно удивит.
Усилитель мощности УМ ЛАНЗАР хорошо зарекомендовал себя как в автомобильной аппаратуре, так и в стационарной. Особенно популярен среди небольших самодеятельных музыкальных коллективов не обремененных большими финансами и позволяет наращивать мощность постепенно - пара усилителей + пара акустических систем. Чуть позже еще раз пара усилителей + пара акустических систем и уже выигрыш не только по мощности, но и по звуковому давлению, что так же создает эфект дополнительной мощности. Еще позже УМ ХОЛТОН 800 под сабвуфер и перевод усилителей на СЧ-ВЧ звено и в результате уже в сумме 2 кВт ОЧЕНЬ приятного звука, что вполне достаточно для любого актового зала...
www.interlavka.narod.ru