Zesilovač 2x 70W s elektronickou korekcí

 

Tento zesilovač používám už více jak rok coby zesilovač k PC ve spojení s reprobednami od Philipsu. S audiotechnikou prakticky vůbec nepracuji, ale jednoho dne mi odešly bedničky u kompu a nastalo ticho :) Já ticho nesnáším, tak jsem zmobilizoval síly a pustil se do stavby univerzálního zesilovače na párty i do bytečku. Při provozu v bytě jede zesilovač prakticky naprázdno, ale kdyby bylo třeba udělat disko, má dostatečnou výkonovou rezervu.

Zesilovač se skládá s několika oddělených částí. Výkonový stupeň obstarává dvojice integrovaných obvodů TDA7294. Pro řízení  hlasitosti ,basů, výšek a vyvážení kanálů jsem použil elektronickou korekci ve formě integrovaného obvodu LM1036. O napájení se starají dvě trafa 30V 2A + 18V 0,3A . Původně jsem chtěl zesilovač osadit toroidním trafem, ale od této myšlenky jsem upustil, pro vysokou cenu těchto transformátorů. Poslední větší částí je aktivní chladič s automatickým řízením otáček, určený původně pro PC.

Dlouhá cesta k úspěchu: Při stavbě se mi extrémně nedařilo, což si vyžádalo nemalé finanční ztráty, které z tohoto zesilovače učinily nejdražší zesilovač ve své třídě :) Původně měl být zesilovač osazen integrovaným obvodem LM4780. Jedná se o dvojitý zesilovač 2x 70W v ceně kolem 300kč za kus. Podařilo se mi zničit 2 kusy. Jeden díky zkratu na výstupu, ikdyž by měl být proti zkratu odolný. Druhý odešel při průrazu stabilizátoru v korekci, když se na vstupu objevilo napětí přes 20V. Upustil jsem od použití těchto drahých integráků a přešel na prakticky identické obvody TDA7294, které obsahují jen mono zesilovač. Takže jsem je musel použít dva. Cena je mnohem příznivější a pohybuje se kolem 70kč. Těchto obvodů jsem zničil 5 :) Jeden mi odešel díky špatnému označení vývodů z plošňáku (prohodil jsem výstup a vstup napájení) Další dva vylítly komínem při připojení indikátoru vybuzení ani nevím proč. Další páreček se s ohlušující ránou odporoučel, když jsem napojil repro na svorky omylem mezi dva výstupy místo výstupu a GND. A poslední jsem zničil, když jsem se vrtal pájkou v zapnutém zesilovači a ukápnul mi cín mezi vývody korekčního zesilovače. Odešel i integrák pro korekci v ceně asi 90kč. Celkové finanční ztráty byly kolem 1200kč, když započítám spálených pojistek do hrsti + další drobnosti. Nakonec jsem ale dospěl k požadovanému cíli :) Toto nepíši proto, abych vypadal jako debil, ale proto aby jste věděli na co si dát pozor.

Korekční zesilovač: Jeho srdce tvoří integrovaný obvod LM1036. Všimnul jsem si ho v jedné stavebnici v prodejně GESu. Je to celkem solidní obvod s elektronickým řízením hlasitosti, výšek, basů a vyvážení kanálů. Změna intenzity je v dostatečném rozsahu a jedná se o takzvanou fyziologickou regulaci. Při reálné konstrukci je třeba použít co nejkratší propojovací kablíky k regulačním potenciometrům, jinak se ve zvuku objeví šum. Takže ne jako na obrázku :)  

 

Výkonový zesilovač: Použité obvody TDA7294 v sobě ukrývají zesilovač třídy AB s tranzistory D-MOS v koncovém stupni umožňující použití relativně vysokého napájecího napětí +-50V. Obvod je vybaven také automatickým snížením výkonu při přehřátí a ochranou proti připojené nízké impedance či zkratu na výstupu. Celkové zkreslení THD je velice nízké při 5W (1khz sin.) se pohybuje kolem 0,005%. Při 50W je THD 0,1%. Tyto hodnoty jsou pro člověka s obyčejným uchem zcela dostačující :) Max výkon se pohybuje kolem 70W reálného výkonu. Zesilovač má vyvedeny vstupy na řízení funkce MUTE a STAND-BY. Tu jsem ještě doplnil o funkci soft startu, takže po zapnutí neuslyšíme lupnutí, ale zesilovač pomalu naběhne. Nepříjemné hvízdnutí při vypnutí napájení, které má původ v korekčním zesilovači se taky k reproduktorům nedostane, jelikož je ovládání MUTE je realizováno dvoupólovým vypínačem, který zároveň slouží jako hlavní vypínač napájení. Dříve než se vybijí velké filtrační kondenzátory, funkce MUTE odpojí reproduktory. Na výstupu zesilovače je připojen ještě dělič výkonu pro sluchátka a vypínač pro odpojení reproduktorů, pokud chceme slyšet zvuk jen ve sluchátkách. Použil jsem integrované obvody s vývody zahnutými do pravého úhlu pro montáž naležato k chladiči. Postavil dva shodné zesilovače a pak je propojil kablíky. Je třeba si dávat pozor na fakt že chladící destička u integráku je spojena se zápornou větví napájení. 

 

 

Zdroj a chlazení: Zdrojová část je tvořena dvojicí shodných transformátorů propojených na primární straně paralelně a na sekundární do série. Tím vzniklo trafo 60V s odbočkou uprostřed potřebné pro získání bipolárního napájení. Při spojování transformátorů je třeba dodržet smysl vinutí aby byla výsledná napětí ve fázi a neodečítala se od sebe. O usměrnění se stará čtveřice rychlých diod pro pulzní provoz, protože ve zdroji k výkonovému zesilovači není o proudové impulzy nouze. Vyhlazení je realizováno pomocí dvou kondenzátorů 10 000uF 50V na každou větev jeden. Taková hodnota se možná zdá být zbytečně velká, ale bez pořádného kondenzátoru ve zdroji není zesilovač schopen, při větším výstupním výkonu, pokrýt proudové nárazy vznikající například při úderech bubnů v reprodukované hudbě.  Zvuk pak ztrácí na dynamice a objevuje se zkreslení zapříčiněné nedostatečnou tvrdostí zdroje. Na trafech, které jsem použil byly ještě pomocné vinutí. Na jednou je napojen zdroj pro korekční zesilovač a na druhém motor ventilátoru, aby nedocházelo k přestupu rušení od motoru do zesilovaného zvuku.

Možná se někomu zdá použití aktivního chladiče v zesilovači jako nevhodné, ale v mém případě se osvědčilo. K použití mě vedla hlavně cena chladiče na procák, který si se ztrátovým teplem zesilovače hravě poradí, a taky daleko menší rozměry oproti mohutnému a nekřesťansky drahému pasivnímu chladiči. Celý trik spočívá v aktivním řízení otáček v závislosti na teplotě. Při poslechu hudby v domácím prostředí je potřebný výkon velice malý a chladič se prakticky nehřeje. Regulace napětí pro motor ventilátoru je na minimu a ventilátor se vůbec netočí. Chladič funguje jako pasivní. Při zvýšení výstupního výkonu se zvyšuje teplota ventilátor pomalu přidává na obrátkách, ale zároveň s tím stoupá i hlasitost reprodukce a hluk ventilátoru se stává zanedbatelně malý v porovnání s tím co jde z  reprobeden. Takže  ve výsledku o ventilátoru ani  nevíme, protože když by ještě  slyšet šel, tak se netočí a když už se točí nejde slyšet :) Regulaci jsem realizoval na základě Nastavitelného regulátoru napětí LM317, kde je místo jednoho odporu v děliči použit termistor. Já jsem našel termistor s odporem 500ohm při pokojové teplotě, proto jsem ho zapojil jako první odpor v děliči. Druhý odpor je nahrazen trimrem, aby se daly nastavit potřebné otáčky odpovídající teplotě chladiče. 

     

Hotový zesilovač jsem vestavěl do dřevěné skříňky vlastní výroby. Na regulaci hlasitosti je použit 10 otáčkový potenciometr, protože s klasickým byla oblast vhodné hlasitosti pro bytový poslech velice malá. Zezadu skříňky je plech na kterém jsou přišroubovány vstupní a výstupní Cinch konektory + 4 šroubovací svorky pro připojení reproduktorů se zakončením v podobě holého drátu a konektor pro síťový kabel.

Zesilovač v prototypu bez povrchové úpravy

Hotový zesilovač v provozu, větráček jsem nasvítil ledkama a doplnil zesilovač o indikátory vybuzení.

Zadní plech jsem zatmelil eprosinem a zatřel tyto místa stříbřenkou.

Spodní strana zesilovače s výfukem chladícího vzduchu, + gumové nožky aby mohl vzduch ven, kdy je zesilovač v poloze naležato. U počítače mám zesilovač postaven nastojato. V této poloze má i přes kulaté hrany dobrou stabilitu díky transformátorům ve spodní části.

Tak nějak vypadá moje zvuková aparatura k PC. Reproduktory jsou pro výkon 50W.

Zesilovač v praxi:  nemůžu říct, že je zvuk nějak lepší je prostě takový jako na vstupu bez zkreslení. Dynamika zvuku je díky použitým obvodům a dostatečné výkonové rezervě velice dobrá. Zesilovač jsem měl možnost otestovat při trvalém plném výkonu na ozvučení sportovní haly našeho gymplu, když se konal fotbalový maraton a aparatura instalovaná v hale den předem odešla. Po dobu 8h jel naplno bez problémů. Ventilátor vyfukoval asi 40°C vzduch.