Усилитель JLH (John Linsley-Hood)

(Class-A)

Предисловие

Версий усилителя довольно таки много, но я бы хотел описать конкретно вариант 2005 года с двухполярным питанием. Усилитель, собранный по этой схеме может развивать мощность до 20-25Вт. Напряжение питания от +-18 до +-28в, ток покоя 1.5-3.5А. КПД усилителя составляет в среднем 20%. Это значит, что, например, при выходной мощности 20Вт — кушать усилитель будет 100Вт!!!

Корпус

Усилители, работающие в классе «А» имеют достаточно большое тепловыделение. Фактически греется все, начиная от силового трансформатора в БП и заканчивая выходными транзисторами УНЧ. Это необходимо учитывать при проектировании корпуса усилителя. Прежде всего следует обеспечить хороший теплоотвод для выходных транзисторов. На каждый транзистор (для пассивного охлаждения) рекомендуется площадь около 1500 кв.см. Для активного охлаждения требования можно немного снизить. Температура внутри корпуса также будет повышаться, поэтому следует организовать хорошую вентиляцию воздуха в корпусе.

Вот основная часть моего корпуса: днище и задняя стенка выполнены в виде загнутого листа стали, толщиной около 1мм.

Вот более позднее фото, корпус окрашен, практически всё «железо» на местах, днище усилено DIN-рейкой:

Радиаторы крепятся к корпусу винтами, в днище, рядом с радиаторами насверлено несколько отверстий в ряд (на этих фотках не видно), для проникновения холодного воздуха в корпус. А благодаря перфорированной верхней крышке теплый воздух свободно выходит из корпуса.

Радиаторы площадью примерно 2500см2 достались мне с какого-то преобразователя 12В-100В.

Лицевой панелью и одновременно передней стенкой служит оргстекло, окрашенное с обратной стороны.

На задней стенке размещены входные и выходные разьёмы, выход на активный саб и сетевой разьём ~220V.

Питание

К блокам питания усилителей в классе «А» предъявляются несколько

отличные от усилителей в классе АВ требования. Прежде всего следует учитывать тот факт, что блок питания будет постоянно находиться под нагрузкой. Это влечет за собой повышенный нагрев трансформатора, и необходимость использования радиаторов на выпрямительных диодах. Достал я где-то на радиорынке вот такой трансформатор без вторичных обмоток, с габаритной мощностью около 300Вт.

Намотал 4 вторички проводом 0,6мм, сложенным втрое и одну слаботочную обмотку для мелкой электроники, после чего трансформатор искупался в лаке и запёкся в печи. Расчётный номинальный ток получившейся обмотки = 2,6А, что более, чем вдвое превышает потребляемый усилителем ток покоя в 1А. Благодаря такому запасу трансформатор не греется при длительной работе.

Каждый канал УНЧ питается от отдельных обмоток трансформатора.

Вот трансформатор с обмотками для одного канала:

Остальная часть БП находится собственно на одной плате с УНЧ.

В качестве выпрямителя был применен диодный мост BR1010 на ток 10А, но при длительной работе под нагрузкой в 1А даже такой мост довольно прилично греется, поэтому я поставил на него половинку радиатора от северного моста материнки.

Также на этой плате находятся электролиты и мощные резисторы, которые вместе образуют CRC фильтр (6800мкФ + 0,33R + 6800мкФ), который подавляет пульсации напряжения. Питание на усилитель подаётся через 3А предохранители.

В первичной цепи трансформатора используется схема «мягкого пуска» («Soft-Start») для ограничения зарядного тока конденсаторов в БП, через несколько секунд срабатывает реле и своими контактами шунтирует мощный резистор.

Схема «мягкого пуска»:

Усилитель

После долгих издевательств с проводами в корпусе, было решено сделать несколько устройств на одной плате, чтобы избавиться от проводов при монтаже. Печатная плата крепится параллельно радиатору, и содержит собственно УНЧ, защиту АС и блок питания. Вот электрическая схема собственно УНЧ + немножко БП:

А вот фото получившейся конструкции:

Первое включение:

Правильно собранный усилитель работает сразу, нужно лишь выставить ток покоя и уровень постоянки на выходе усилителя. Более подробно эти операции расписаны в FAQ (ссылка ниже).

Транзисторы BD139 и BD140 следует установить на небольшие радиаторы, при малом токе покоя эти транзисторы практически не греются. У меня каждый транзистор прикручен к алюминиевой пластинке 25х30мм.

Выходные транзисторы 2SC5200 впаяны с обратной стороны платы и прикручены к радиатору винтами М3, естественно всё промазано термопастой и проложена слюдяная прокладка между транзисторами и радиатором.

Защита АС

Это устройство защищает акустику при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения любой полярности при пробое любого из вых. транзисторов., а также устраняет щелчки при включении, подключая акустику через несколько секунд после включения усилителя. Питается защита от того же источника, что и усилитель, поэтому при отключении питания, реле защиты отключается практически сразу, всё благодаря тому, что усилитель в классе «А» всегда потребляет большой ток, поэтому при выключении конденсаторы быстро разряжаются, чего нельзя сказать об усилителях в классе «АВ». Вот схема защиты АС, если вдруг кому интересно:

Из дополнительных опций в усилителе имеется: 
— Регулятор громкости на микросхеме МАХ5440 с энкодером,
— Цифровая индикация температуры радиаторов,
— Световая сигнализация перегрева радиаторов свыше заданного уровня.

Регулятор громкости на микросхеме МАХ5440 с энкодером

Со временем в обычных потенциометрах изнашивается токопроводящий слой, из-за чего, при регулировании громкости возникают посторонние звуки, скрипы, щелчки и т.д., поэтому я решил избавиться от обычного потенциометра и собрать цифровой. Наткнулся на статейку у Радиокотов про эту МАХ5440, почитал, и решил остановиться на ней, т.к. знаний в программировании МК не имею, а эта микруха уже прошита, только схему собирай и готово. Но цена за такое удовольствие нехилая, я отдал 300 СВОИХ рублей!!!:-) Вот схема:

Цифровая индикация температуры радиаторов

Поскольку усилитель в классе «А» имеет дурную привычку греться, причём  всегда, то неплохо было бы знать температуру радиаторов, и чтобы не проверять на ощупь, я решил собрать вот такую схемку, на знакомой многим микросхеме ICL7107 (КР572ПВ2А).

Ну и от нефиг делать собрал ещё аварийную индикацию перегрева на двух ОУ:

У меня индикация чисто световая, но при желании можно вместо светодиода прикрутить например реле, симистор, или ещё что-нибудь управляющее, например отключением питания усилителя, или отключением акустики, что в моём случае бесполезно, т.к. для этого усилителя отключение нагрузки не значит ничего, УНЧ продолжит греться дальше, а вот для усилителей любого другого класса — пожалуйста.

Вся необходимая документация для сборки усилителя имеется в прикрепленном архиве.

Тема на форуме: Усилитель JLH (класс А)

Терещенко Дмитрий (Тера)

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

• JLH.rar (1307 Кб)