logo1

logoT

 

Преобразователь для сабвуфера


ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО САБВУФЕРА

Двухканальный ШИМ контроллер IR2153 обладает высокой точностью работы, благодаря чему, стал широко применяться в импульсных блоках питания и преобразователях напряжения. Сегодня будет рассмотрен вариант импульсного преобразователя для автомобильного сабвуфера, на основе микросхем ТДА7293/94. Такой преобразователь предназначен для питания указанной микросхемы от бортовой сети автомобиля 12 вольт. С питанием +/-28...+/-30 вольт данная микросхема способна развивать номинальную мощность 80 ватт, максимальная мощность составляет 100 ватт, а пиковая доходит до 110-120 ватт. В архиве рисунки печатных плат, а ниже сама схема преобразователя.

Схема, плата и трансформатор

Преобразователь достаточно мощный и может питать сразу две микросхемы. Мускулами преобразователя являются полевые транзисторы серии IRFZ44, в плече использовано по 2 транзистора. Трансформатор от компьютерного блока питания. Сначала с него надо снять все заводские обмотки, затем мотаем новую - первичная состоит из 10 витков, имеет отвод от середины.

Сначала на каркасе мотают пробные 5 витков, для того, чтобы примерно узнать, сколько провода уйдет на намотку. Затем пробный провод снимают и получаем примерную длину провода намотки. Отрезаем 10 жил того же провода, провод 0,6-0,8 мм. Отрезки должны иметь идентичную длину. Из отрезков отделяем 5 жил и ими мотаем первую обмотку, точнее одну половину первичной обмотки. Состоит обмотка из 5 витков, мотают вверх по длине каркаса. Затем поверх мотают вторую половину обмотки, которая полностью идентична первой половине.

После мотают вторичную обмотку - 26 витков с отводом от середины, мотают по половинкам, точно так, как мотали первичную. Обмотка мотается 2-я жилами провода 0,7 мм. Выходная мощность преобразователя порядка 200-250 ватт, чего достаточно для очень мощного автомобильного сабвуфера. На выходе можно использовать любые импульсные диоды на 10 Ампер. Дроссель по питанию намотан на кольце от компьютерного БП (желтое кольцо из порошкового железа). Содержит дроссель 7 витков, намотана двумя жилами провода 1 мм. Остальные дроссели (после трансформатора) тоже намотаны на идентичных кольцах (можно также использовать ферритовые кольца и стержни, намоточные данные сохраняются), число витков 7, провод 2 жилы 0,7 мм.

Конечно в рамках небольшой статьи всех тонкостей не рассказать - поэтому заходите на форум по сабвуферам и спрашивайте что непонятно там.

Преобразователь для автомобильного сабвуфера.

Преобразователь напряжения — одна из основных частей автомобильных усилителей высокой мощности. Преобразователь напряжения обеспечивает нужные параметры питания для автомобильных усилителей высокой мощности. Любой электронщик знает, что от напряжения 12 Вольт (напряжение в бортовой сети автомобиля) не реально получить больше 18 ватт звуковой мощности на нагрузку 4 Ом, но для питания мощных сабвуферных головок 18 ватт явно мало, ведь иногда мощность головок по несколько тысяч ватт.

Преобразователь напряжения является блоком питания для усилителя и последующих частей (фильтр, сумматор, блоки предварительных усилителей и стабилизаторов).  Для строения автомобильных усилителей малой мощности (80-120 ватт) можно использовать схему довольно простого, но хорошего двухтактного преобразователя, построенной на микросхеме TL494.

TL494 — двухтактный ШИМ контроллер, посключен по схеме генератора импульсов, частота которого определяется подбором компонентов цепи R3/C4. Советуется настроить генератор на частоту 45-60кГц.

Трансформатор мотается на подходящем по размерам кольце, в моем случае использовано ферритовое кольцо (импортное) от импульсного источника питания с мощностью 150 ватт. С таким сердечником, можно получить мощность 200-220 ватт, но я делал инвертор для усилителя на микросхеме TDA7294, следовательно, инвертор имеет двойной запас по мощности.

Силовые ключи серии IRFZ44, можно заменить на любые другие, к примеру IRFZ40/46/48, IRF3205, IRL3705 или на любые аналогичные. Номинальна мощность инвертора с указанными ключами составляет 150 ватт, максимальная мощность — 200. Если заменить полевые ключи на IRF3205, то легко можно снять выходную мощность 300 ватт с одной парой транзисторов, но возможно, придется подобрать сердечник с более большими размерами.

В качестве сердечника для импульсного трансформатора, можно использовать ферритовые кольца с проницательностью от 1500 до 3000НМ, оптимальный вариант 2000НМ — с ним гораздо меньше потерь в трансформаторе.

Первичная обмотка намотана 5-ю жилами провода 0,8 мм и состоит из 2х5 витков. Обмотка растянута по всему кольцу. Точно также мотается и вторичная обмотка, которая состоит из 13 витков, намотана тем же проводом, но количество жил всего три.

ВАЖНО! первичную и вторичную обмотку обязательно мотать в том же направлении. После намотки нужно сфазировать обмотки.

Первичная цепь, по сути, состоит из двух равноценных обмоток по 5 витков каждая. Теперь нужно подключить конец одной из этих обмоток к началу второй обмотки, место стыковки у нас и есть отвод от середины. Точно по такому же принципу подключаем и обмотки во вторичной цепи, там уже место стыковки , это средняя точка — GND

Входной дроссель может быть намотан на кольце феррита, состоит из 7 витков провода 1,5 мм. Обмотку дросселя можно мотать также и на кольцах из порошкового железа или ферритовом стержне с диаметром не менее 4мм и длиной от 25мм.

Выходные дросселя использовал готовые, от компьютерных блоков питания. Намотаны на стержнях (ферритовых) с длиной 2,5см и состоят из 8 витков провода 1мм.

Автор; АКА КАСЬЯН

Преобразователь низких частот для сабвуфера

Главную часть сабвуферов представляет собой фильтр низких частот. Зачем требуется устанавливать ФНЧ? Сабвуфер излучает звуковые сигналы низкой частоты. Если подключить усилитель сразу на сабвуфер, звучание будет таким же, как и с обычными аудиоколонками.

Блок фильтров низкой частоты

ФНЧ срезает частоты, которые не нужны, передает на входной канал усилителя только низкочастотные колебания звуковой частоты. Многие фильтры срезают сигналы меньше 20 Гц и больше 200 Гц, при этом остается бас, который слышен из сабвуфера.

Базовые виды фильтров низких частот:

Фильтр пассивного вида включает в себя только резисторы и емкости.

Фильтры не имеют в составе компоненты усиления. Главное преимущество фильтра – это конструктивная простота, малое число компонентов.

Фильтры низких частот имеют негативную сторону. Проходящий через фильтр звук уменьшает громкость, и на выходе остается слабый сигнал, требующий усиления. Для усиления такого сигнала применяют усилитель, после которого сигнал идет на главный усилитель.

Фильтры пассивного вида производят первого порядка. Во втором каскаде фильтрации нет смысла, так как сигнал звука после него уменьшается в десятки раз.

Фильтры активного вида включают в себя пассивный фильтр и усилитель частот звука, который восполняет потери от фильтра, усиливает звук на выходе. ФНЧ можно изготовить с помощью одного транзистора. Фильтры изготавливаются на микросхемах, применяются усилители звука малой мощности.

Главное преимущество фильтра низкой частоты состоит в обеспечении высокого сигнала выхода, в регулировке частот необходимого интервала. Фильтры подключают к питанию. На главном трансформаторе создают обмотку питания фильтра.

Большое число радиодеталей, сложная схема являются вторым недостатком фильтров низкой частоты.

Виды преобразователей частоты

Изобретение частотных преобразователей стало прорывом в приводах электрической машины. Изменился подход в конструировании систем приводов двигателей. Когда создавали сложную конструкцию регулирования значений момента и скорости, то за основу брали двигатели, работающие на постоянном токе. Автономные инверторы тока с двигателями переменного тока вытеснили моторы постоянного тока.

В электрических приводах двигатели короткозамкнутые, вытеснили двигатели с последовательным возбуждением постоянного тока.

Классы преобразователей частоты

Прибор, изменяющий напряжение определенной частоты входа в напряжение с другой частотой является преобразователем частоты.

Классы:

  • Двухзвенные.
  • Непосредственные.

Реверсивный частотник – непосредственный класс прибора. Преимущество состоит в прямом подключении без дополнительных сетевых приборов.

Тиристорный, транзисторный частотник – это двухзвенный инвертор. Он отличается от непосредственного инвертора. Для безопасной эксплуатации ему нужно звено постоянной величины. Для соединения с сетями общепромышленного вида нужен выпрямитель. Выпрямитель, частотник комплектуют совместно, для дальнейшей работы в одной управляющей системе.

Двухзвенные инверторы

Преобразователь частоты, с фильтром, выпрямителем, созданный с инвертором с токовым звеном, называется двухзвенным.

ЭМ – машина электрическая, АИН – инвертор автономного типа, Lф, Сф, — емкость и индуктивность, fнз – выходная частота, udз – выходного напряжения при применении выпрямителей, СУВ, СУИ – управляющие системы, uнз – определение напряжения, В – выпрямитель. Включенные связи изображены пунктиром, зависят от типа прибора.

Чтобы улучшить сглаживание и качество энергии применяют фильтр LC. Схема подключения Г-образная. В схеме применяют сдвиг фаз, обмотки трансформатора включают в звезду и треугольник.

Эта схема подключения имеет высокую стоимость, используется совместно с индивидуальным трансформатором.

Выпрямительный блок бывает управляемым и неуправляемым. При управляемом выпрямителе опция регулировки напряжения достается ему или автономному инвертору. Выпрямитель должен иметь реверс и полное управление для осуществления рекуперации электроэнергии (двухкомплектный). Управление инвертором осуществляется  методом импульсов. Широко применяемые способы – широтно-импульсные.

Автономные частотники используются в большей степени.

АИТ – автономный токовый инвертор, СУИ, СУВ – управление частотниками, УВ – управляемый блок выпрямителей, Lф – индуктивность, fнз – частота на выходе, іdз – ток на выходе звена постоянного тока.

В автономном частотнике выходная величина – это напряжение. В автономном токовом частотнике ток — регулируемое значение. Частота коммутации имеет значение в образовании сигнала выхода заданной частоты. При повышении частоты улучшается качество синусоиды, увеличиваются потери в инверторе.

Результат работы модели инвертора на транзисторах при разных коммутационных частотах:

Частота коммутации 800 Гц

Коммутационная частота 2000 Гц

Частота коммутации 8000 Гц

Уменьшение частоты ухудшает качество тока выхода. Частоту коммутации определяют, чтобы не было пульсаций.

Индуктивность подключена последовательно, емкость параллельно. Работа инвертора образует гармоники, для их снижения применяют фильтры.

Непосредственный частотник

Напряжение сети идет по вентилям управления электрической машины. На фазах подключены частотники с реверсом.

Инвертор низкой частоты изменяет 3-фазное напряжение в 1-фазное. В и Н комплекты включаются, на выходе напряжение двухполярное. Чтобы управлять инвертором применяют законы синуса и прямоугольника.

При прямоугольном законе порядок действия следующий. Полуволна напряжения проходит, на комплект идут импульсы. Комплект работает как выпрямитель с углом опережения. Для уменьшения тока переходят в режим инвертора. Ток снижают, чтобы не было замыкания в частотнике. После паузы вступает комплект №2.

При управлении с синусом выходное напряжение меняется по синусу, а управляющий угол постоянно меняется.

Сабвуферный усилитель в автомобиль

Качественный усилитель на 100 ватт в автомобиль для сабвуфера, собранный на микросхеме ТДА7294, имеет мощность выше, чем на микросхеме ТДА1562 (на 50 Вт). В усилителе используют преобразователь на 12 вольт на две колонки по 40 Вт. В нем фильтр низких частот, размещен на плате с одной стороны, в схеме три блока.

Преобразователь сети сабвуфера

Прибор создан на драйвере КА7500. Существует блокировка перенапряжения, идет отключение, если на входе U больше 15 В. Защита недостающего напряжения уберегает от чрезмерного разряда, драйвер отключается при падении постоянного напряжения до 9 В.

Защита тока предотвращает от неисправностей транзисторов, защищает всю схему. Индикация диода зеленого цвета показывает работу в нормальном режиме, диод красного цвета сигнализирует отключение драйвера. Плавный пуск по схеме дает возможность плавно запустить преобразователь, хотя на выходе большие емкости.

Трансформатор можно изготовить самому, взять готовый от компьютера. Используются выходы на 12 и 5 В, коэффициент трансформации 2,4. Если подается напряжение 14 вольт на линию в 5 В, то получается больше в 2,4 раза. На линии 12 В выходит напряжение 33 В для питания усилителя. Частота тока переключения 50 Гц, изменяется установкой емкости.

Полевые транзисторы можно заменить мощностью выше 100 Вт на выходе.

ФНЧ и усилитель

Схема простая на одном усилителе операционного вида ТL072. Питание подается двухполярное, 12 В, стабилитроны формируют напряжение 12 вольт.

Мощный усилитель на микросхеме

В схеме применена микросхема ТДА 7294 по типовому подключению. Через необходимые цепочки R-C подключены контакты ST и MUTE.

Полезные советы сборки усилителя

  1. В силовых схемах применяйте провод достаточного сечения. Конденсатор входа С4 берите на 4700 мкФ. От него зависит мощность. На линии аккумулятора применяйте предохранитель на 10 А. Пуск инвертора предполагает знание оборудования, питание с ограничителем тока.
  2. Масса подключена удачно, без шума, фона. Легкий гул фильтра создавала микросхема LМ358, она не подходит для звука в качественном режиме. Микросхема TL072 для этих целей подходит.
  3. Частотник защищен от замыкания линии выхода питания. Корпус усилителя изготавливается по своему усмотрению, на качество звука не влияет.

Фильтр низких частот для сабвуфера

Автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ

Автомобильный преобразователь на TL494  для усилителя НЧ, схема которого приведена ниже, преобразует бортовое напряжение +12В в двухполярное +-35В.  На самом деле выходное напряжение зависит от параметров трансформатора.

Номиналы элементов и параметры трансформатора, которые будут указаны ниже, рассчитывались для мощности в 150Вт, что позволяет запитать усилитель НЧ на TDA7293 или на TDA7294. Я же запитал данным преобразователем один канал TDA7293, поэтому мощности преобразователя в 150Вт мне было достаточным.

Схема автомобильного преобразователя на TL494 для усилителя НЧ

Схема преобразования двухтактная. Применяется такая схема в основном в повышающих преобразователях. Дефицитных компонентов в ней нет, за исключением диодов Шоттки КД213, в своем городе я их не нашел. Поставил импульсные диоды FR607, но они слабые, на 6 ампер. Еще один минус этих диодов, у них нет охлаждения, как у сборок. Для одного канала TDA7293 или TDA7294 диодов FR607 в принципе хватает.

Мозгом нашего автомобильного преобразователя является ШИМ контроллер TL494. Я использую китайские TL494, работают они у меня без нареканий.  Есть вариант сэкономить немного денег и выдернуть ШИМ из старого блока питания ПК, очень часто они построены на TL494. Параметры и характеристики контроллера можете прочесть в даташите.

Список Элементов.

ОБОЗНАЧЕНИЕТИПНОМИНАЛКОЛИЧЕСТВОКОММЕНТАРИЙ
ШИМ контроллерTL4941
VT1,VT2Биполярный транзисторBC5572
VT3,VT4MOSFET-транзисторIRFZ44N2
VD3-VD6Диод ШотткиКД2134FR607 и мощнее
VD1,VD2Выпрямительный диод1n41482
R1Резистор 2Вт18кОм1
C1Электролит47мкФ 16В1
С2,С11,С12Конденсатор неполярный0.1 мкф3Керамика любое напряж.
С3Электролит470 мкФ 16В1
C4Конденсатор неполярный1нФ1Керамика любое напряж.
C5,С6Электролит2200 мкФ 16В2
C7,С8Конденсатор неполярный0,01 мкФ2Керамика любое напряж.
C9,С10Электролит2200мкФ 50В2
R1Резистор1 кОм 0.25Вт1
R2Резистор4.7 кОм 0.25Вт1
R3Резистор11 кОм 0.25Вт1
R4Резистор56 Ом 2Вт1
R5,R6Резистор22 Ом 0.25Вт2
R7,R8Резистор820 Ом 0.25Вт2
R9,R10Резистор22 Ом 2Вт2
F1Предохранитель15А1

Скачать список элементов в PDF формате.

Частота ШИМ задается элементами C4,R3. С помощью этого калькулятора вы сможете рассчитать приближенную частоту. На выходах она делится на два, но трансформатор работает именно на той частоте, которую мы рассчитываем и задаем.

Изначально я рассчитывал ШИМ и трансформатор под частоту 50кГц (С4-1нф, R3-22кОм), но видимо марка сердечника трансформатора, фактически отличалась от заявленной марки продавцом, плюс погрешности в расчете. В итоге, количество витков первичной обмотки было недостаточным, вследствие чего, в обмотке протекал очень большой ток холостого хода, ключи ужасно грелись, и был слышен писк.  Пришлось повысить частоту до 100 кГц, симптомы болезни исчезли.

Если у вас случится подобная ситуация с неточным расчетом, то необходимо  увеличить, либо уменьшить частоту элементами C4,R3. Если на холостом ходу горячие ключи и горячий трансформатор, то следует повысить частоту, либо добавить витки в первичной обмотке. Совсем забыл, это  если во вторичке нет короткого замыкания и нет ошибок в выходном выпрямителе, а то если есть КЗ на выходе, то естественно все будет греться и сгорит, так как в данной схеме нет защиты от КЗ.

Если на холостом ходу ничего не греется, а при нагрузке происходит чрезмерное выделение тепла в трансформаторе, значит нужно понизить частоту элементами C4,R3, либо уменьшить количество витков первичной обмотки.

Расчет и намотка трансформатора автомобильного преобразователя.

Теперь приступим к самой увлекательной части, намотке трансформатора!

Габариты моего кольцевого сердечника 40мм-25мм-11мм, марка 2000МН.

Скачиваем и запускаем программу Lite-CalcIT(2000).

Схему преобразования выбираем Пуш-пул, схема выпрямления двухполярная со средней точкой, тип контроллера TL494, частоту ставьте 50-100 кГц, в зависимости от частотозадающих элементов C4,R3, далее выбираем нужное нам на выходе и на входе напряжения, выбираем также диаметр провода.

Пару слов скажу про напряжение. При расчете я указал входное напряжение 10В-11В-13В, а после того как собрал преобразователь, при испытаниях замерил напряжение на клеммах аккумулятора 13,5 Вольт, в итоге на выходе получил не +-35В а +-46В на холостом ходу.  Поэтому номинальное ставьте не 11В, а 13,5В. Минимальное и максимальное соответственно 11В и 14,5В.

В ходе расчета, я получил количество витков первичной обмотки 5+5, провод диаметра 0.85мм сложенный в пять жил. И как же это понять, спросите меня вы! Но тут ничего сложного, итак, приступим…

Мотаем первичную обмотку.

Сначала, обмотаем наше колечко диэлектриком.

Все обмотки будем мотать в одну сторону, в какую, выбирать вам. Единственное правило, в одну сторону!

Мотаем одним куском проволоки 5 витков. Берем еще кусок проволоки, и виток к витку мотаем еще 5 витков, и так далее виточек к виточку, пока не получим 5 витков в 10 жил (5+5 жил).

Далее разделим по 5 жил и скрутим выводы.

Кладем изоляцию на первичную обмотку.

Сразу зачищаем хвосты, скручиваем и усаживаем в термоусадку.

Все, первичная обмотка у нас готова.

Объясню, что мы получили. Нам нужна первичная обмотка, имеющая 10 витков в 5 жил с отводом от середины (5+5 витков). Мы могли намотать так, сначала мотаем 5 витков 5 жилами, распределенными равномерно по всему кольцу, далее делаем отвод , кладем изоляцию, и сверху еще 5 витков 5 жилами. Получим тоже самое 5+5 витков проводом в 5 жил., ну или 10 витков с отводом от середины, кому как нравится называть. Минус данного способа в том, что обмотки могут быть не одинаковыми, а это плохо, так же чем больше слоев у трансформатора, тем ниже его КПД.

Поэтому, мы мотали сразу 10 жилами 5 витков, далее разделили, и получили две одинаковых обмотки имеющих по 5 витков из 5 жил. Давайте разберемся, как соединить данные обмотки. Тут ничего сложного, начало одной обмотки соединяем с концом другой. Главное не перепутать, и не соединить начало одной обмотки с её же концом.)))))

В статье “Расчет и намотка импульсного трансформатора” описан именно такой метод намотки вторичной обмотки понижающего преобразователя, предлагаю посмотреть.

Соединяются выводы первички на самой плате. Если все правильно соединили, то средняя точка должна прозвониться с верхним и нижним плечом , показав нулевое сопротивление на мультиметре.

Ну, вроде бы объяснил. Друзья простите если много воды!

Мотаем вторичные обмотки.

По расчетам я получил 16+16 витков, проводом диаметр, которого равен 0.72мм, сложенным в 2 жилы. То есть 32 витка с отводом от середины.  Запомните, если есть отвод от середины, то значит каждую половину нужно распределять по всему кольцу, а не на половине кольца.

Берем двойной провод и мотаем 16 витков в ту же сторону, что и первичную обмотку. У меня влезло 17 витков, я не стал перематывать и оставил 17 виточков. Далее выводы зачистил, скрутил и посадил в термоусадку.

Берем двойной провод и мотаем еще 16 витков (у меня 17 витков) между витками предыдущей обмотки, в том же направлении. Посадил в термоусадку другого цвета, чтобы не ошибиться при соединении.

Вторичная обмотка соединяется на плате, аналогично первичной обмотке (начало одной соединяется с концом другой).

Далее кладем изоляцию.

С трансформатором вроде бы закончили. Ура, Ура, Ура!

Дроссель мотается на желтом колечке, двумя жилами проводом, диаметр которого составляет 0,85мм, имеет 11 витков. Колечко выдернуто из БП ПК.

Если найдете диоды Шоттки КД213, ставьте их. Можно попробовать спаять по два штуки FR607. Либо переделать схему выпрямления и установить сборки из диодов Шоттки, которые можно поставить на радиатор.

Получился вот такой автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ.

В итоге после испытаний, пришлось по два виточка с каждой вторичной обмотки убрать.

В итоге после испытаний, пришлось по два виточка с каждой вторичной обмотки убрать. Данное действие вызвано большим выходным напряжением. В результате получил 15+15 витков во вторичной обмотке.

В архиве под статьей две печатные платы, одна под КД213, вторая под FR607. Изначально плата под КД213 была взята из интернета, переработана и адаптирована мной под FR607. При желании вы можете сами развести печатную плату под ваши типоразмеры элементов, трансформатора и внутренние размеры корпуса.

Калькулятор расчета частоты TL494 СКАЧАТЬ

Список элементов в PDF СКАЧАТЬ

Даташит на TL494 СКАЧАТЬ

Печатная плата СКАЧАТЬ


Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf