Переделка цифрового усилителя для сабвуфера Canton AS120SC: быстро!

Принес приятель в ремонт активный сабвуфер Canton AS120SC.
Сразу оговорюсь, что речь пойдет не о ремонте сабвуфера, хотя было бы неплохо привести в рабочее состояние именно этот любопытный экземпляр, являющийся творением датских инженеров.
Сабвуфер имел начинку в виде единой платы с расположенными на ней:
• цифровым усилителем,
• импульсным прямоходовым однополярным БП,
• отдельным преобразователем двухполярного напряжения для питания операционных усилителей;
• входную плату, на которой расположены:
• гнезда линейных входов и выходов, выхода фильтра,
• входов и выходов высокого уровня;
• схема фильтра и предварительного усилителя.

Ни одного радиатора в конструкции усилителя не замечено, выходные транзисторы оконечного мостового усилителя припаяны корпусами (D2pack) к проводникам печатной платы, как и силовой ключ блока питания. И это при мощности усилителя 200Вт.

↑ Думалось, что ремонт будет несложным

но при проверке выяснилось, что практически все узлы усилителя (от основного БП до платы предварительной обработки сигнала) серьезно повреждены, включая двухполярный преобразователь.
Платы усилителя проверялись индивидуально и результаты проверки были грустными. Не работала ни одна микросхема входной платы, все выходы микросхем (счетверенные и сдвоенные ОУ) имели КЗ на шины питания, множество оборванных резисторов.
На силовой плате картинка была не лучше. Блок питания после замены основных силовых и управляющих компонентов совершал попытки запуска, но выйти на рабочий режим мог лишь при отключении схемы привязки к двухполярному преобразователю.
Можно было, конечно, исключить эти цепи из схемы (к чему и склонялся), но возникли новые препоны в виде неустраняемых КЗ в цепях питания самого усилителя (издержки трехслойной разводки ПП).

Сложность ремонта усугублялась не только трехслойной разводкой плат (фирмы Bang&Olufsen), но и поверхностным монтажом, отсутствием принципиальной схемы (неполный вариант которой все же был найден в процессе ремонта).
В общем, ремонт обещал получиться дорогостоящим и нескорым. Приятель же настаивал на быстром ремонте, т.к. колонка (именно эта) требовалась для озвучки какого-то предстоящего торжества.

Тогда я предложил ему полностью заменить оригинальную начинку колонки на аналоговую до тех лучших времен, когда оригинальный усилитель будет отремонтирован. Получив согласие ("но что бы было громко"), я не особо задумывался по поводу замены, т.к. "быстрый" вариант усилителя - усилитель интегральный. Мощный, недорогой и традиционно надежный интегральный усилитель - TDA7293.

↑ Питание

В качестве БП было решено применить плату компьютерного БП, предварительно адаптируя ее схему для питания усилителя. За основу входной части сабвуфера взята стандартная схема, содержащая преамп, фазовращатель и регулируемый фильтр, а так же стабилизатор на паре стабилитронов и резисторов в том же количестве.
Применена плата от компьютерного питателя мощностью 450Вт, собранная на базе популярного ШИ-регулятора TL494. Блоки питания, собранные именно на этой микросхеме, легки в переделке практически под любые модификации, надежны и не дефицитны (так, на всякий случай). Допустимо использование прочих модификаций компьютерных БП, но следует учесть, что их переделка займет гораздо больше времени и сил. Так, например, выходная обмотка силового трансформатора рекомендуемого БП уже способна после переделки (всего лишь исключаются компоненты ШИ-регулировки и устанавливается диодный мост+ цепи фильтрации) выдать симметричное двухполярное питание +/-24-28В (в зависимости от трансформатора). В схеме БП с ШИ-регулятором SG6105 придется повозиться со встроенным супервизором, подавая "правильные" напряжения на его входы, для получения тех же результатов. То же самое касается схем компьютерных БП с ШИ-регуляторами 2003, 2005, КА3511, имеющими встроенные супервизоры.

Еще большую сложность в получении двухполярного питания представляют БП с однотактными преобразователями, где трансформаторы не имеют симметричных обмоток и не расчитаны на двухполупериодное выпрямление. Использование подобных БП для питания двухполярных устройств возможно лишь после доработки трансформатора.
Модификация схемы ШИ-управления на микросхеме TL494: выпаиваются все резисторы между 1 выводом микросхемы и плюсовыми/минусовыми шинами питания (это делается для того, чтобы резисторы в этой цепи не горели от повышенного напряжения питания, хотя в большинстве случаев эти резисторы высокоомные и их мощности хватает пережить изменившийся через них ток). Если резисторы выпаяны, то резистор, установленный между 1 выводом и общим проводом - не выпаивается. Если указанные резисторы не отпаяны (на собственный риск и страх), то вывод 1 следует "посадить" на общий провод перемычкой.

12-й вывод микросхемы желательно запитать только от дежурного источника питания, убрав диоды подпитки микросхемы от силового трансформатора. 4-й вывод должен быть свободен от всех компонентов, кроме электролитического конденсатора к 14-му выводу (плюсом) и штатного резистора на общий провод. В бОльших изменениях схема ШИ-контроллера не нуждается.
Далее следует удалить все микросхемы и пр. компоненты схемы контроля напряжений (дабы не получить неприятные запахи горелых компонентов, хотя все ненужное можно выжечь и не удаляя с печатной платы - тут уж вам выбирать).

В силовых цепях необходимо так же выпаять мешающие модификации компоненты: дроссели, резисторы, диоды, очистив шины питания.
В случае с используемым блоком питания из его печатной платы выпаивалось все, что имело отношение к шинам питания всех каналов.
После очистки платы от ненужных компонентов, на плату был впаян мост из отечественных диодов КД2997 (200В/30А), соединенный нейтральными плечами (~) с выходными "12-ти вольтовыми" полуобмотками силового трансформатора. Полярные плечи моста соединены катодами диодов с дросселем, припаянным вторым своим выводом к бывшей шине "+12В"; анодами -к другому дросселю, припаянному к бывшей шине "+5В", которая, понятно, в данном случае становится отрицательной. Сердечники дросселей позаимствованы от дросселей групповой стабилизации компьютерных питателей. Провод - оттуда же. Количество витков не менее 24. Конденсаторы в точку соединения диодов и дросселей - не ставить, а устанавливать только после дросселей! Иначе рискуете жизнью и нормальной работой БП. Для питания усилителя емкости конденсаторов на выходе БП - чем больше, тем лучше. В данном случае в каждое плечо установлены конденсаторы 3300мХ50В. "Коса" трансформатора - соединена, как и в предыдущей жизни БП - с общим проводом. В общем, ничего мудреного в этой переделке нет. Только лишнего выпаивать не надо.
Переделанный БП имеет на выходе +/-25В не стабилизированного напряжения (цепи ШИ-регулирования удалены в пользу получения максимального напряжения). Т.е., получился мощный электронный трансформатор с выходным максимальным током не менее 9А. При испытании БП долговременной нагрузкой 200Вт в течении получаса, напряжение падало относительно не нагруженного режима на 0,2В. Трансформатор в таком, вот нерегулируемом БП будет греться немного больше, чем если бы он работал в штатном режиме, но это - нормально. Трансформаторы для компьютерных БП изготавливаются с недостаточной индуктивностью.

↑ Усилитель

собран по стандартной мостовой схеме, приведенной в даташите на TDA7294. Единственное отличие от схемы на TDA7293 - распайка бустерного конденсатора. На TDA7293 он распаивается между выводами 6 и 8 микросхемы. Никаких других особенностей схема УМ не содержит.
Микросхемы усилителя смонтированы непосредственно (через слюдяные прокладки с применением теплопроводной пасты) на дюралевой панели колонки, имеющей площадь около 800кв.см. Элементы обвязки усилителя распаяны на выводах микросхем. Крупные компоненты приклеены друг к другу, к изолирующей стеклотекстолитовой прокладке силиконовым клеем для устранения вибрации, способной при большом сигнале вызывать нежелательные призвуки вибрирующих компонентов. По установочным размерам плата блока питания совпала с размерами оригинальной платы и установлена на ее место. Плата фильтра имеет жесткое соединение пайкой к входным гнездам, установленным на самой панели. Регуляторы громкости, фазы и частоты - штатные. Электролитические конденсаторы (4700мХ50В) по питанию распаяны так же непосредственно на выводах микросхем. Таким образом, суммарная емкость "питательных" конденсаторов составила 8000м в каждом плече.

↑ Теперь о результатах

Музыкальная мощность по осциллографическим курсорным измерениям составила не менее 220Вт (катушка динамика - 2Ома). В случае подачи синусоидального сигнала в полосе от 20 до 200Гц - при максимальной громкости доходила до 270Вт. Напряжение на блоке питания при этом не проваливалось ниже 24,6В.
Усилитель проверялся так же и на слух в широкополосном режиме с подключенной параллельно основному динамику колонкой S-30B. Лично мне звучание усилителя в широкополосном режиме понравилось. Отдельно звучащий сабвуфер меня никогда не впечатлял, как, собственно, и в этот раз.







О преимуществах этой конструкции. Прежде всего - небольшой вес ввиду отсутствия трансформаторов и радиаторов. Больший вес отрицательно бы сказался на (бумажном) корпусе самой колонки. Низкая стоимость переделки. Практически никаких слесарных работ.

Минусы очевидны, а потому совершенно не призываю повторять все это безобразие, не имеющее коммерческой и эстетической ценности, но когда нужно быстро и просто, а так же (не умаляя собственно достоинств в виде надежности и неплохого качества продукта от производителей сотворивших и БП и микросхемы) достаточно качественно, - извольте.

Схемы не публикую - все уже давно выложено в различных источниках. Статья вовсе не о схемотехнике, и все, что здесь написано, применимо в любых других случаях, не имеющих противопоказаний к такому, вот, ваянию.
Если что-то упустил, не досказал - задавайте вопросы. Если что-то соврал - не корысти ради.

Ну, и, - с днем России всех!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации