Ланзар на полевых транзисторах схема. Настройка усилителя мощности ланзар - принципиальная схема усилителя мощности, описание принципиальной схемы, рекомендации по сборке и регулировке
УНЧ Ланзар (Lanzar) представляет собой усилитель, построенный по классической симметричной схеме, работающий в классе АВ. Очень многие автомобильные усилители собраны по подобной схеме. Простая схема, «разжовонность» сборки и настройки этого усилителя на многочисленных форумах — это гарантия успеха для начинающих усилостроителей. Достаточно, чтобы руки росли из правильных мест, останется только все правильно впаять и выставить ток покоя, вот и вся настройка. Поэтому после сборок усилителей на микросхемах (TDA7294), следующим этапом вполне может послужить Ланзар. Звучание вполне приличное, неприхотлив и вынослив, может использоваться для работы с сабвуферами. В качестве выходных транзисторов можно использовать биполярные и полевые транзисторы.
Схема УНЧ Ланзар
Еще с Интерлавки повелось делать Ланзары по такой разводке . Э-э-э в свете последних тенденций в разводке ПП, то она просто ужасная…
Контуры шин питания и земляные очень длинные, а силовые проводники тонкие, разводить надо с точностью до наоборот. Хотя когда-то давно первым моим собранным и заработавшим УНЧ был Ланзар со всеми этими недочетами). А дальше у меня был некоторый прогресс в освоении разводки ПП в P-CAD с учетом рекомендаций на форумах. Получился вот такой Ланзар на полевичках, ПП двухсторонняя, верхний слой в основном зеляной ввиде сплошного полигона. Получилось компактно и по фэн-шую)
Разводка платы на биполярах с одной парой на выходе:
Сначала правильность разводки проверяем ЛУТ-ом, иначе пропустишь косяк и он размножится при заказе ПП на производстве… Вот так УНЧ Ланзар на одной паре биполярах выглядит в сборе. ПП двухстороннии, пришлось с утюгом покорячится, выравнивая распечатки по контрольным точкам булавками. В целом нормально получилось и запустились каналы сразу.
Раз ошибок в разводке не было, можно и на производстве ПП заказать, т.к. серия не планировалась пока, то для экономии без маски и маркировки:
Регулярно задают вопрос: «Как мотать выходную катушку «. Просто: берем сверло (оправка) диаметром 5.7-5.8 мм, эмальпровод 1-1.1 мм, мотаем 8 витков туда и 7 обратно. Зачищаем, по посадке формуем, все готово.
На две пары биполяров Ланзар тоже развел, спаял и запустил с полоборота:
Фото сохранилось только без оконечников, т.к. не успел впаять, усилитель «обрел» нового хозяина)
Если вы заинтересовались данной статьей, значит уже начитались положительных отзывов на сайтах и различных форумах. Уже немало радиолюбителей повторяло эту схему, и, как мы понимаем, не жалело о своем выборе. Оно и понятно, что по качеству звука транзисторные усилители превосходят усилители, реализованные на микросхемах. ЛАНЗАР имеет потрясающе низкий коэффициент нелинейных искажений, и при достаточно широком диапазоне питающего напряжения позволяет развивать на нагрузке 50…300 Ватт мощности. И даже при трехстах ваттах эти искажения не превышают 0,08% во всей полосе звукового диапазона. Кратко о параметрах усилителя:
Коф усиления – 24 дБ;
Коэф. нелин. искажений при 60% мощности - % 0,04%;
Скорость нарастания выходного сигнала - не менее 50 В/мкС;
Входное сопротивление – 22 кОм;
Отношение сигнал/шум, не менее - 90 дБ;
Напряжение питания, ± 30…65 В;
Выходная.мощность - от 40 до 300 Ватт (в зависимости от U питания)
Принципиальная схема усилителя Ланзар V3.1:
Обратите внимание на резисторы R3 и R6 - это токоограничивающие резисторы параметрических стабилизаторов, образованных этими резисторами и стабилитронами VD1 и VD2. Чем меньше напряжение питания, тем меньше номиналы этих резисторов.
● Напряжение питания ±70 Вольт – 3,3…3,9 кОм;
● Напряжение питания ±60 Вольт – 2,7…3,3 кОм;
● Напряжение питания ±50 Вольт – 3,2…2,7 кОм;
● Напряжение питания ±40 Вольт – 1,5…2,2 кОм;
● Напряжение питания ±30 Вольт – 1…1,5 кОм;
● Напряжение питания ±20 Вольт – лучше выбрать другую схему усилителя для сборки.
От номинала R1 зависит величина постоянного напряжения на выходе усилителя. На схеме номинал R1 указан 27 кОм, можно поставить 22 кОм. Зачастую его приходится подбирать в диапазоне от 15 до 47 кОм.
По 2 резистора, установленных в эмиттерах дифференциального каскада (R7, R12 и R9, R13) – номиналы этих резисторов напрямую зависят от того, как точно вы сможете подобрать коэффициенты усиления транзисторов VT1, VT3 и VT2, VT4. Чем точнее будут подобраны коэффициенты усиления этих транзисторов, тем меньший номинал можно использовать в эмиттерных цепочках, а чем меньше номинал этих резисторов, тем меньше нелинейные искажения, вносимые дифференциальным каскадом. Номиналы резисторов без подбора транзисторов должны составлять порядка 82…100 Ом. Если транзисторы подобраны – номиналы резисторов можно снизить до 10 Ом.
Номинал резистора R14 определяет коэффициент усиления усилителя.
Резистор, стоящий между эмиттерами транзисторов VT8 и VT9 – номинал 47 Ом. Изменять не рекомендуется.
Резисторы, стоящие в цепях баз выходных транзисторов, их номинал может находится в пределах 1…2,4 Ом.
Резисторы в эмиттерных цепях выходных транзисторов – мощность не менее 5 Ватт, номинал 0,1…0,3 Ом. Разумеется, номиналы этих резисторов должны быть одинаковыми.
Диоды VD3 и VD4 рассчитаны на ток 1…1,5 Ампера (марка - не принципиально), главное, чтобы они были одинаковыми.
На входе два электролитических конденсатора включены последовательно плюсовыми выводами наружу, они образуют неполярную емкость. А включенный параллельно им пленочный конденсатор совместно с ними создают минимальные искажения звукового сигнала во всем диапазоне частот. Похожая цепочка в цепи обратной связи усилителя.
Конденсатор С4 – помехоподавляющий. Номинал может быть от 330 до 680 пФ.
Конденсаторы С12 и С13 – номинал 33 пФ. Они служат для уменьшения быстродействия усилителя, поскольку без них нарастание выходного сигнала слишком велико, и усилитель становится склонным к самовозбуждению. Точно такой же конденсатор соединен в параллель резистору R25, определяющему коэффициент усиления.
Резистором R13 можно так же регулировать коэффициент усиления.
Резисторы в цепи базы транзистора VT7 – настройка тока покоя оконечного каскада. VT7 устанавливается на радиатор с выходными транзисторами для тепловой стабилизации тока покоя последних. Подстроечный резистор – многооборотный типа 3296.
Катушка – 10 витков провода диаметром 0,8 мм на оправке диаметром 12 мм.
Первое включение усилителя производится после проверки монтажа на наличие “соплей”. Движок резистора регулятора тока покоя в верхнем крайнем по схеме положении, это означает, что ток покоя транзисторов выходного каскада должен быть минимальным. Так же стоит ограничить ток, развиваемый источником питания, для этого последовательно с силовым трансформатором включается лампа накаливания 40…60 Ватт. Подаем напряжения питания на схему, и если после кратковременной вспышки лампочка потухла, или светится так, что нить накала еле-еле видно, значит грубых ошибок в монтаже нет. Проверяем наличие нуля на выходе усилителя и напряжение на стабилитронах VD1 и VD2. Далее выключаем питание и убираем из цепи лампу накаливания. Включаем питание снова. Подстраиваем переменным резистором ток покоя выходного каскада, он должен быть в диапазоне 70…100 мА.
Печатная плата усилителя Ланзар:
Есть еще альтернативная версия печатной платы данного усилителя, ее внешний вид показан на рисунках ниже (этот вариант платы не проверен, поэтому проверьте ее правильность перед тем как приступить к ее изготовлению, возможны ошибки):
Скачать схему и оба варианта печатной платы в формате LAY вы можете по прямой ссылке с нашего сайта. Так же в архиве вы найдете файл в формате PDF, из которого так же подчерпнете массу полезной информации. Размер файла для скачивания – 0,65 Mb.
Намотана на сверле 10мм и состоит из 10 витков провода 0,8мм, для жесткой фиксации витков можно на готовую катушку намазывать суперклей.
Эмиттерные резисторы выходных транзисторов подбираются с мощностью 5 ватт, в ходе работы они перегреваются. Номинал этих резисторов не критичен и может быть от 0,22 до 0,39 Ом.
После окончания сборки усилителя преступаем к стадии проверки. Тщательно прозваниваем выводы транзисторов и проверяем наличие замыканий 0 их не должно быть. Дальше еще раз смотрим на монтаж, проверяем плату на глаз - особое внимание уделяем правильности подключения транзисторов и стабилитронов, если некоторые транзисторы заменили аналогичными, то смотрите справочники, поскольку выводы используемых в схеме транзисторов и аналогов могут отличаться.
Сами стабилитроны при неправильном подключении работают как диод и есть вероятность угробить всю схему из-за неправильно подключенного стабилитрона.
Переменный резистор для настройки тока покоя выходных каскадов - желательно использовать (очень даже желательно) многооборотные резисторы с сопротивлением 1кОм, при этом сопротивление во время монтажа должно быть максимальным - 1кОм. Многооборотный резистор позволит с очень большой точностью настроить ток покоя выходного каскада.
Все электролитические конденсаторы желательно брать с рабочим напряжением 63, а еще лучше 100 Вольт.
Перед сборкой усилителя тщательно проверяем все компоненты на исправность, независимо то того, новые они или Б/У.
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.
От оригинальной схемы данный усилитель отличается и элементной базой и режимами работы элементов в усилителе, что позволило не только значительно увеличить выходную мощность, а так же снизить THD. Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1, краткие технические характеристики сведены в таблицу. Сразу следует оговориться, что собственный коэффициент усиления довольно высок (31 дБ) и при желании снизить уровень THD необходимо увеличить номинал резистора R9 до 680 Ом.
В этом случае собственный коэффициент усиления будет составлять 26 дБ, поскольку соотношение номиналов резисторов R9-R14 как раз определяет собственный коэффициент усиления усилителя. Уровень THD при использовании резистора на 680 Ом снизиться до 0,04 % для полностью биполярного варианта и до 0,02 % для варианта с полевыми транзисторами в предпоследнем каскаде на нагрузке 4 Ома и выходной мощности 100 Вт.
Схемотехника усилителя практически полностью симметрична, что позволяет добиться минимальных искажений и довольно высокой термостабильности. Сигнал с источника звукового сигнала подается на составной проходной конденсатор С1-С3. Подобное решение о выполнении проходного конденсатора вызвано тем, что электролитические конденсаторы при приложении обратной полярности имеют токи утечки.
В данном же случае два последовательно соединенных конденсатора С2-С3 позволяют полностью избавиться от этого эффекта. Кроме этого электролитические конденсаторы на частотах свыше 10 кГц уже довольно сильно увеличивают свое реактивное сопротивление и конденсатор С1 компенсирует этот уход параметров.
Далее сигнал входной переменный сигнал разделяется на два, практически идентичных, усилительных тракта - для положительной и отрицательной полуволн. После дифференциального усилителя на транзисторах TV1, VT3 (VT2, VT4) сигнал поступает на усилительный каскад на транзисторе включенным по схеме с общим эмиттером (VT5 и VT6) и уже окончательно приобретает необходимую амплитуду.
По сути усиление входного сигнала уже закончено - он уже приобрел достаточно большую амплитуду и осталось лишь усилить сигнал по току, для чего используются обычно эмиттерные повторители из мощных транзисторов. Однако токи баз мощных транзисторов имеют достаточно большие величины и без промежуточного повторителя подавать сигнал означает получить огромные нелинейные искажения.
В данном усилителе в качестве «промежуточного» усилителя тока могут использоваться как биполярные транзисторы так и полевые (VT8, VT9). Назначение этого каскада по возможности разгрузить предыдущий каскад, нагрузочная способность которого не велика. Использование в качестве VT8, VT9 полевых транзисторов довольно сильно разгружает каскад на VT5, VT6 что снижает уровень THD практически в 2 раза.
Однако снижается и общее КПД усилителя - при одном и том же напряжении питания усилитель с полевыми транзисторами выдаст меньше мощности не искаженного киплингом сигнала (ограничение выходного сигнала сверху и снизу), чем полностью биполярный вариант.
Так же было бы не справедливым умолчать и тот факт, что на слух эти усилители несколько отличаются, хотя и приборы этого не фиксируют, но все же звуковой окрас у каждого варианта свой, поэтому рекомендовать использовать именно полностью биполярный вариант или же с полевыми транзисторами было бы глупо - на вкус и цвет...
После предварительного усилителя тока, нагруженного на резистор R22 (нагрузка этого каскада не привязана ни к общему проводу, ни к нагрузке, т.е. является плавающей нагрузкой, что позволяет минимально изменяться току протекающему через этот каскад и ведет к дополнительному снижению THD) и уже подается на базу оконечного каскада.
В данном варианте используется по два транзистора включенных параллельно. Однако количество этих транзисторов может быть уменьшено при необходимости создания усилителя мощность до 150 Вт и увеличено до трех пар, при необходимости сборки усилителя на 450 Вт.
Параллельное включение оконечных транзисторов позволяет получить большую суммарную мощность, но следует обратить внимание на некоторые особенности такого решения. Транзисторы включенные в параллель должны быть не только одного типа, но и еще одной партии, т.е. выпущены за одну смену изготовления на заводе изготовителе.
Это позволит избавится от подбора транзисторов по параметрам, поскольку разброс параметров между транзисторами одной партии гарантирован менее 2% заводом изготовителем, что и на самом деле соответствует действительности. Другими словами - транзисторы для оконечного каскада следует покупать в одном месте и сразу все необходимое количество.
Так же следует обратить внимание на маркировку транзисторов - на транзисторах действительно фирмы Toshiba маркировка выполнена лазером, т.е. имеет охристый оттенок надписи и ее не очень хорошо видно. Шрифт надписей имеет некоторые особенности некоторые буквы и цифры разрезаны (рисунок 2).
Ну и наконец - в данном случае надпись 547 и значок овала, расположенный чуть левее этих цифр, есть номер партии, следовательно у всех транзисторов включенных в параллель должна быть такая же маркировка и такие же цифры и знаки. Кстати вместо овала может быть буква, цифра или цифра с буквой.
Подбор же параметров между транзисторами n-p-n и р-n-р структур желателен, но совсем не обязателен - как правило используя качественную комплектацию подобный разброс компенсируется действием отрицательной обратной связи.
На рисунке 3 приведен чертеж печатной платы усилителя, (вид со стороны дорожек, размер платы 127х88 мм), на рисунке 4-расположение деталей и схема подключения (вид со стороны деталей).
Номиналы резисторов R3, R6 зависят от используемого напряжения питания и могут колебаться от 1,8 кОм до 3 кОм. Индуктивность L1 мотается на оправке диаметром 10 мм и содержит 10 витков провода диаметром 1,2...1,3 мм.
Ток покоя оконечного каскада должен быть в пределах от 30 до 60 мА - регулировка производится подстроенным резистором R15. Выше поднимать не надо - при прогреве усилителя внутри корпуса возможно возникновение подвозбудов, т.е. возбуждение усилителя на верхушках синусоиды. На слух это не ощутимо, однако вызывает дополнительный нагрев оконечного каскада.
Ток покоя выставляют перед первым включением минимальным (движок подстроенного резистора ставится в верхнее по схеме положение). После включения выставляется необходимый ток покоя и после прогрева усилителя (примерно 2...3 минуты) производится дополнительная корректировка - транзисторы TV5, VT6 достигнут своей рабочей температуры и больше из температура подниматься не будет.
Транзисторы оконечного и предпоследнего каскадов крепятся на общий теплоотвод вместе с транзистором термокомпенсации VT7 через теплопроводящие прокладки (слюду). На транзисторы VT5, VT6 так же необходимо установить теплоотвод, который можно изготовить из листового алюминия толщиной 1...1,5 мм и размером 20x40 мм для каждого транзистора.
Установить этот теплоотвод можно сразу на оба транзистора, т.е. транзисторы зажимаются между алюминиевыми пластинами винтом, который вставляется в отверстие как раз между транзисторами.
