» » » Hi-Fi аудиоплеер на базе миникомпьютера «Raspberry Pi». Часть 4. Усилитель мощности на LM3886

 
 
 

Hi-Fi аудиоплеер на базе миникомпьютера «Raspberry Pi». Часть 4. Усилитель мощности на LM3886

📆29.12.17 | 🙋Sergiy_83 | 👀7 605 | 💬7

Всем привет камрадам! История продолжается.
Сегодня у нас: усилитель мощности, мягкий старт, блок питания для усилителя мощности.

Усилитель мощности LM3886

Рис. 2. Схема усилителя мощности на LM3886

Когда-то я делал усилитель на микросхеме TDA7294, теперь пришло время послушать LM3886. Схема классическая, неинвертирующая. Выполнил некоторые общеизвестные рекомендации. Конденсатор C3 — фильтр от высокочастотных помех. R6 — защищает неинвертирующий вход в момент выключения системы (когда внутренняя система защиты от пониженного напряжения питания выключена, есть вероятность выхода микросхемы из строя). Диоды D1 и D2 защищают выходной каскад от ЭДС индуктивной нагрузки. Конденсаторы С5 — С8 лучше ставить с бОльшей ёмкостью, но у меня критически не хватало места, и я поставил всего лишь 200 мкФ.

Я взял на себя смелость и изменил коэффициент усиления схемы в сторону уменьшения (21 → 11). Говорят, с его уменьшением растет вероятность самовозбуждения усилителя, но у меня все хорошо даже без цепочки R9-R10-C9. Я её так и не подключил. И без нее все вроде отлично, по крайней мере, на слух. Дело в том, что при данном коэффициенте усиления и при уровне громкости 0 dB (значение регулятора громкости), получается максимальная неискаженная выходная мощность 2×45 Ватт (синус на резисторах в качестве нагрузки). См. осциллограммы в разделе «Измерения».

Если громче, то попадаем в клиппинг. Исключить клиппинг — это, пожалуй, самый простой шаг в сторону качественного звучания системы. Можно изменить коэффициент усиления усилителя, поставив делитель на входе усилителя мощности. Можно было ограничить уровень сигнала в самом регуляторе громкости (занизить максимально возможную громкость программно в параметрах). Здесь каждый решает сам, как лучше.

Входной сигнал «MUTE» используем для исключения различных переходных процессов при включении и выключении плеера. Чтобы усилитель включить, нужно через резистор соединить 7-й вывод микросхемы с отрицательным источником напряжения и обеспечить ток хотя бы 1 мА. Неудобно по сравнению с TDA7294. Оптрон так и просился в схему. Напряжение 5V на разъём X2 придет с платы плавного пуска усилителя — см. рисунок 3.

Блок питания УЗМЧ


Рис. 3. Блок питания усилителя и схема плавного пуска

Обычно для первых запусков своих конструкций (усилителей, блоков питания) радиолюбители включают последовательно лампочку, чтобы ничего не стрельнуло в случае ошибок. Как-то раз я подумал — почему бы не оставить лампочку в устройстве навсегда. Только, естественно, лампочка должна быть маленькая, галогенная подойдет в самый раз.

Галогенная лампа 50 Вт на 220 В, тип G6.35


В моем предыдущем самодельном усилителе на TDA7294 я успешно обкатал схему плавного пуска на галогенной лампочке. Мне она так понравилась, что я решил применить ее вновь. Сразу отмечу, что лампочка со временем не перегорает, но при отсутствии аварийных ситуаций, все же, менее надежна, чем резистор.
Когда у меня вылетели TDA7294 (вероятно от статики), я понял, что данное решение работает ещё и как защита от короткого замыкания. Колонки при аварии не пострадали.

Суть схемы проста: балласт (лампочку) шунтируем, когда напряжения на выходных конденсаторах будут в норме (>27V). И наоборот – если устроить КЗ, то лампочка снова включается в цепь первичной обмотки трансформатора.

На каждое плечо БП установлена схема-компаратор на основе TL431. Оптрон OP1 обеспечивает небольшой гистерезис (меньше 15V — авария), OP2 — для удобства суммирования сигналов с 4–х плеч.

Схема начинает работать сразу после включения 5-вольтового блока питания аудиоплеера. Напряжение 5V подается на разъём X2, после чего реле К1 включает трансформатор через лампочку. После заряда конденсаторов на разъём X3 приходит сигнал, который выключает К1 и включает К2. Всё, плавный пуск завершен. Через некоторое время (задается цепочкой R2-C4) на разъёме X7 имеем 5V, которые открывают оптроны OP1 в усилителях мощности. При выключении аудиоплеера 5V на разъёме X2 исчезают и оба реле выключаются из-за отсутствия на них питания. Трансформатор полностью отключен!

Для снижения тепловой нагрузки на диоды — на каждый канал усилителя установлен отдельный выпрямитель.

Реализация. Фотки


Рис. 4. Трансформатор

Трансформатор мотал сам. Когда-то сохранил, не выбросил, сгоревший буржуйский трансформатор, железо в нём шикарное. Каркас сделал из стеклотекстолита, окно получилось больше, чем с родным каркасом. Каждый слой всех обмоток отдельно пропитан обмоточным лаком и индивидуально высушен в печке при 100°С.

Рис. 5. Плата плавного пуска (вид сверху)



Рис. 6. Плата плавного пуска (вид снизу)


Платы теперь я покрываю акриловым лаком PLASTIK 71. Платы, покрытые лаком, выглядят изумительно, рекомендую.


Рис. 7. Диодный мост (вид сверху)



Рис. 8. Диодные мосты (вид снизу)



Рис. 9. Усилитель мощности


Плата усилителя получилась на редкость извращенной, всё это из-за дефицита места в корпусе. Пришлось загибать выводы микросхемы и делать плату двусторонней. Платы левого и правого канала немного различаются, некоторые компоненты пришлось сдвинуть, так как упирались в плату плавного пуска.


Рис. 10. Выходные разъёмы

Выходные разъёмы выполнены из старых мощных советских (военных) разъёмов, точнее из их штырьков (папа/мама).

Рис. 11. Выходной разъём, установленный в корпус


Рис. 12. Разъёмы 220V и Ethernet


Измерения УМЗЧ


Рис. 13. Фото в момент теста максимально-возможной выходной мощности


Все измерения сделаны осциллографом при нагруженных каналах на резистивную нагрузку 7,8 Ом. Цель – определить максимальную мощность при данном блоке питания.


Рис. 14. Напряжение питания (холостой ход)


Интересно, насколько просядет напряжение питания под максимальной нагрузкой. Напомню, что во время измерения, трансформатор у меня будет нагружен двумя каналами, а измерения питания получаются на диодном мосту одного канала, так как у меня для каждого усилителя свой диодный мост.

Рис. 15. Просадка напряжения питания одного канала под нагрузкой 45 Вт


Напряжение просело на 3,6 V. Между максимальным выходным значением синуса и напряжением питания около 3 V. Можно было конечно сделать ещё чуть громче, но дальше начинается клиппинг.


Рис. 16. Пульсации напряжения питания под нагрузкой 45 Вт

Пульсации не больше 1 V, наблюдается небольшая модуляция 1 КГц (тестовый сигнал 1 КГц).


Рис 17. Выход L R каналов 1КГц

На рисунке 17 долгожданные синусы 1 КГц, 2×45 Вт. (45 = 18.8×18.8 / 7.8)


Рис. 18 Выход L, R каналов 20 КГц

Не помешает посмотреть спектр, к ПК подключать лень, надо делать делитель. Глянем осциллографом да и всё. См. рисунок 19.

Рис. 19. Спектр сигнала 1 КГц (сверху), 20 КГц (снизу)

В качестве спектроанализатора 8-битный осциллограф уступает звуковой карте. Но, по крайней мере, в диапазоне 60 dB катастрофы не случилось и слава Богу.

Файлы

Архив файлов по статье — files.zip 🕗 03/12/17 ⚖️ 93,77 Kb ⇣ 59

Заключение

Теперь звуковой тракт полностью закончен. Откинувшись на спинку кресла, я слушаю свой плеер. Звучанием очень доволен. Слушаю на колонках 50АС-106. Чип LM3886 мне понравился больше TDA7294.
Осталось совсем немного: малость дописать код, да написать статейку о самом плеере. :bye:
Всем пока. С наступающим Новым 2018-м годом!
Сергей (Sergiy_83)
Беларусь. Жодино
Профиль Sergiy_83
Электроникой увлекся в старших классах школы.
Потом закончил Минский профтехнический колледж электроники.
Потом «БГУИР» — Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники. Инженер-электроник вот уже 11 лет.

Часто тянет что-нибудь изобрести.
Люблю программирование (Си, С++).
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрил 71 читатель.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель шунта на ОУ. Помогите со схемой разобраться... Здравствуйте, уважаемые датагорцы! Помогите пожалуйста с усилителем шунта на ОУ. Собираю источник...
Схема на Датагоре. Новая статья Даташит CS4350 pdf datasheet 192-kHz Stereo DAC with Integrated PLL... Давненько наш справочник не пополнялся полезняшками. Предлагаю возобновить традицию: нашли...
Схема на Датагоре. Новая статья Hi-Fi аудиоплеер на базе миникомпьютера «Raspberry Pi». Часть 1. Блок питания для Raspberry Pi (5V, 2A)... Всем привет! Давным-давно в голову мне пришла идея сделать стационарный аудиоплеер, как в старые...
Схема на Датагоре. Новая статья Варианты цепей защиты входа интегратора УМЗЧ... Учитывая, что напряжение питания усилителя мощности обычно превышает напряжение питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-4. Токовая помпа Хоуленда в выходном каскаде УМЗЧ... Не мечтай, действуй! Особенность построения УМЗЧ настоящего проекта заключается в том, что его...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-1. Улучшаем УМЗЧ Питера Смита... Не мечтай, действуй! В заключительной пятой части проекта проведем серию экспериментов по улучшению...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой активный фильтр для двухполосного усилителя... В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в...
Схема на Датагоре. Новая статья LM3886. Опыт приготовления... Всё началось до банальности просто. Была пятница, за ней два выходных. Была микросхема и нужные...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA8920... TDA8920 - высококачественный усилитель мощности класса "D" с очень низким уровнем рассеяния....
Схема на Датагоре. Новая статья TDA1514A: 50-ваттный усилитель за 15 минут... Одна из разработок фирмы «Philips» - микросхема TDA1514A – может помочь в создании Hi-Fi усилителя...
Схема на Датагоре. Новая статья Стандарты измерения выходной мощности... В этой статье вкратце рассказывается о мощности. Разъясняются такие параметры как номинальная и...
Схема на Датагоре. Новая статья LM3886... Overture™ Series High Power Solutions. LM3886 это однокристальный одноканальный усилитель низкой...
<

MVV

Владимир Мосягин Читатель Датагора
  • Автор
Комментарий # 1 от 29-12-17, 20:58.
Ответить
  • С нами с 21.09.2011
  • 200 комментариев
  • 43 публикации
 
Сергей, с интересом читаю вашу публикацию о высококачественном аудиоплеере.

Добавлю немного информации об УМЗЧ на LM3886.
При сопротивлении нагрузки Rн=4 Ом (8 Ом) и микросхеме в изолированном корпусе TF напряжение питания не должно превышать ±26 В (±36 В), для микросхемы в обычном корпусе TA - ±30,5 В (±38 В).

Для уменьшения искажений результирующее сопротивление резисторов, подключенных к инвертирующему и неинвертирующему входам микросхемы, должно быть одинаковым. Целесообразно, например, выбрать R4=R8=33 кОм, R5=R6=2,7 кОм, С3=36 пФ.

Коэффициент передачи составит Ku=13,22 (22,43 дБ). Рекомендуемое в даташите усиление с замкнутой петлей отрицательной обратной связи составляет Ku=20…200; тем не менее, там же приводится пример расчета схемы в неинвертирующем включении с Ku=13.

Входное напряжение для указанного коэффициента передачи составит Uвх=2,36 В, при выходной мощности Pвых=60,94 Вт и Kг=1% (Rн=8 Ом).

Снабберной RC цепочкой (0,1 мкФ; 2,7 Ом) лучше не пренебрегать.

Диоды MP854 можно заменить высокоэффективными выпрямительными диодами HER305, HER306.

<

Sergiy_83

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 29-12-17, 21:15.
Ответить
  • С нами с 16.10.2012
  • 65 комментариев
  • 7 публикаций
 
Для уменьшения искажений результирующее сопротивление резисторов, подключенных к инвертирующему и неинвертирующему входам микросхемы, должно быть одинаковым. Целесообразно, например, выбрать R4=R8=33 кОм, R5=R6=2,7 кОм, С3=36 пФ.

Спасибо, не знал. Намотал на ус!

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 3 от 30-12-17, 7:06.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 159 комментариев
  • 271 публикация
 
Сергей и Владимир, с Наступающим! Счастья, здоровья, достатка! :guitar-man:

Сергею спасибо за ёмкое продолжение интересной темы и отличное оформление материала.
Понравилось оптронное управление цепей «Mute» и супер-микро плата. lol
Открыл для себя существование гологенок на 220 Вольт, таких миниатюрных G6.35.

Владимиру спасибо за полезное дополнение, «вишенку на тортик».

<

kpmic

Владимир Киба Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 4 от 31-12-17, 17:47.
Ответить
  • С нами с 18.02.2017
  • 2 комментария
  • 0 публикаций
 
В названии статьи написано про RASPBERY PI и что это четвертая часть. Интересно посмотреть части где про RASPBERY PI.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 5 от 01-01-18, 0:21.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 159 комментариев
  • 271 публикация
 
Владимир, интересно посмотреть - смотрите. wink Используйте блок "Связанные материалы" под статьёй и поиск по сайту, наконец.

<

sergei_sms

Сергей Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 6 от 22-01-18, 18:56.
Ответить
  • С нами с 3.07.2009
  • 5 комментариев
  • 0 публикаций
 
Сергей, про радиаторы пожалуйста поподробнее...

<

Sergiy_83

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 7 от 22-01-18, 20:01.
Ответить
  • С нами с 16.10.2012
  • 65 комментариев
  • 7 публикаций
 
Купил на рынке. Это был оооочень большой радиатор. Ножовкой по металлу я его распилил. Потом ровнял напильником, потом наждачкой, потом шлифовал автомобильным полиролем.

Игорь, спасибо. С наступившим! Здоровья.

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.