Wzmacniacz mocy 2×70W z LM3886

Właściwości - wzmacniacz mocy 2×70 W z LM3886

• moc wyjściowa: ok. 2×68 W (±28 V/4 W)
• wbudowany układ zabezpieczenia termicznego
• wbudowany układ zabezpieczenia przeciwprzeciążeniowego
• wyciszanie podczas włączania i wyłączania zasilania
• zniekształcenia nieliniowe: <0,07% (60 W/4 W)
• zasilanie: ±12...±42 VDC
• wymiary płytki: 35×165 mm

Opis układu - wzmacniacz mocy 2×70 W z LM3886

Schemat ideowy wzmacniacza pokazany jest na rys.1. Aplikacja dwóch układów scalonych LM3886 jest bardzo prosta. Układ wyposażony jest w obwody ochronne (m.in. zabezpieczenia termiczne i zwarciowe), a także w bardzo przydatny system wyciszania trzasków przy włączaniu i wyłączaniu napięcia zasilajacego. Wszystko to jest możliwe dzięki rozwiązaniom zastosowanym w konstrukcji układu scalonego LM3886.

Wzmocnienie napięciowe wyznacza stosunek rezystancji R7, R3 oraz R8, R4 i wynosi około 30. Jest to typowa wartość w większości wzmacniaczy mocy. Do uzyskania pełnej mocy, na wejście trzeba podać z przedwzmacniacza sygnał o napięciu około 0,6 Vsk czyli około 1,8 V międzyszczytowo. Wzmacniacz zasilany jest napięciem symetrycznym, dzięki czemu nie ma potrzeby stosowanie kondensatorów separujących na wyjściu.

Rys.1 Schemat ideowy - wzmacniacz mocy 2x70W z LM3886

Głośniki dołączone są do wzmacniacza przez dławiki o indukcyjności 0,7 μH - kilka zwojów drutu nawiniętych na najzwyklejszych rezystorach. Dławiki zabezpieczają wzmacniacz przed wzbudzeniem od strony wyjść. Od strony wejść podobną rolę pełnią elementy R11, C3 oraz R12, C4. W układzie zastosowano kondensatory separujące w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego - są to elementy C13 oraz C14.

Odrobiny uwagi wymagają obwody R5C19 oraz R6C20. Współpracują one z wewnętrznym obwodem wyciszania. Gwarantują opóźnienie przy włączaniu zasilania, co skutecznie zapobiega stukom w głośnikach, tak charakterystycznym dla starszych wzmacniaczy. Czas opóźnienia przy włączaniu jest określony przez stałą czasową RC obwodu dołączonego do nóżki 8 i może być dobierany według potrzeb.

W aplikacji producenta układu przewidziano rezystory R5 i R6 mające wartość 47 kΩ, natomiast w zestawie AVT-2180 zastosowano rezystory o mniejszej wartości 20 kΩ , umożliwiające pracę także przy niższych napięciach zasilających (już od ±12 V). W razie potrzeby zwiększenia czasu opóźnienia włączania, na przykład przy współpracy z przedwzmacniaczem o długich czasach stanów nieustalonych, należy zwiększyć pojemności C19 i C20.

Montaż i uruchomienie - wzmacniacz mocy 2×70 W z LM3886

Układ wzmacniacza należy zmontować na płytce pokazanej na rys.2. Montaż nie sprawi trudności. W pierwszej kolejności należy wykonać zaznaczone zwory, a następnie zamontować pozostałe elementy. Przed wlutowaniem układów scalonych warto przygotować i przymierzyć radiator. Należy pamiętać, że metalowa wkładka radiatorowa układów scalonych jest połączona z nóżką 4, czyli minusem zasilania.

Rys.2 Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej -  wzmacniacz mocy 2x70W z LM3886

To znaczy, że w każdym przypadku trzeba zastosować izolację: albo odizolować radiator od blaszanej obudowy wzmacniacza, albo odizolować układy scalone od radiatora za pomocą przekładek mikowych lub z gumy silikonowej. Przy stosowaniu przekładek mikowych, należy w miejscu styku zastosować pastę przewodzącą ciepło. W przypadku umieszczenia radiatora wewnątrz (dobrze wentylowanej) obudowy, O temperatura radiatora przy pełnej mocy oddawanej może być rzędu +100°C.

Układ nie zawiera zasilacza. Należy wykonać go we własnym zakresie. Uzyskane parametry, zwłaszcza moc wyjściowa, będą zależeć od zastosowanego zasilacza. Teoretycznie, przy napięciu zasilającym ±42 V (pod obciążeniem), z głośnikiem 8W, można uzyskać moc wyjściową rzędu 95...100 W, a przy obciążeniu 4 W, jeszcze więcej. Do testów prototypu wykorzystano zasilacz (niestabilizowany), zawierający typowy transformator toroidalny 200 W 2×24 V, mostek prostowniczy 10 A i kondensatory filtrujące 2×10000 μF/40 V. Taki prosty zasilacz można też polecić do praktycznych zastosowań, choć jak wiadomo, nie zaszkodzi zwiększenie pojemności filtrujących do 15000 μF czy 22000 μF. Transformator toroidalny 200 W 2×24 V można kupić, choćby w sieci handlowej AVT. Można również zastosować zasilacz zbudowany z zestawu AVT2701.

Aby uzyskać większą moc, wystarczy zastosować transformator sieciowy mający napięcie wtórne w stanie spoczynku równe 2×30...32 V. Należy wtedy użyć kondensatorów filtrujących na napięcie 63 V. Jak wiadomo, w pierwszej chwili po włączeniu, puste kondensatory elektrolityczne ładują się prądem równym niemal prądowi zwarcia transformatora. Tak duży impuls może być groźny dla diod mostka prostowniczego, dlatego podczas prób zastosowano także rezystory ograniczające prąd i zbadano uzyskaną moc. Po dodaniu rezystorów (schemat zasilacza na rys.3) moc wyjściowa zmniejszyła się do 2×63,6 W, czyli nieznacznie. W praktyce warto więc zastosować rezystory (0,03...0,1 W minimum 1 W) dla ochrony diod mostka.

Rys.3 Schemat przykładowego zasilacza

Podczas testów zmierzono zniekształcenia nieliniowe przy mocy kanału 60 W - były mniejsze niż 0,07%. Zmierzono też szybkość zmian napięcia na wyjściu: przy obciążeniu 4 W i pełnej mocy szybkość narastania napięcia wyniosła 13 V/μs, a szybkość opadania 20 V/μs, co udowadnia, że wzmacniacz ma dobre parametry dynamiczne.

Przy pierwszym włączeniu zmontowanego i sprawdzonego wzmacniacza, należy zastosować środki bezpieczeństwa, choćby w postaci żarówki włączonej w obwód pierwotnego uzwojenia transformatora. W praktycznych zastosowaniach trzeba zwrócić szczególną uwagę na połączenia masy. Na płytce drukowanej jest kilka punktów masy, a ścieżki poprowadzone są w szczególny sposób.

Nie jest obojętne, gdzie zostaną dołączone poszczególne przewody. Przewód masy przychodzący od zasilacza należy dołączyć do jednego z punktów O lub O5. Przewody masy prowadzące do głośników trzeba dołączyć do punktów O3 i O4, natomiast przewód masy do przedwzmacniacza powinien być dołączony do jednego z punktów O1, O2. Przedwzmacniacz nie powinien mieć masy połączonej wprost do zasilacza (innym przewodem). Żeby uniknąć pętli masy i wyeliminować wpływ spadków napięć na przewodach, masa przedwzmacniacza powinna być dołączona tylko do jednego z punktów O1 lub O2.

Uwaga! Zestaw AVT2180 nie zawiera zasilacza sieciowego. Elementy zasilacza należy zamówić oddzielnie.