Przetwornica napięcia do wzmacniaczy samochodowych
Rys. 10. Widok ścieżek od strony lutowania
Ponieważ radiatory elementów T1 i D1 są połączone galwanicznie z ich strukturami, przed przymocowaniem ich do radiatora należy zadbać o odpowiednią izolację. Zalecane jest zastosowanie podkładek izolacyjnych wykonanych z miki lub teflonu, o wymiarach dostosowanych do obudów TO-220. Dodatkowo należy zastosować plastykowe przepusty izolujące śruby mocujące obudowy T1 i D1 od radiatora. Przekładkę izolacyjną należy z obydwu stron pokryć cienką warstwą pasty silikonowej, która znacznie podnosi wydajność chłodzenia. Wentylator najlepiej jest zasilić tym samym napięciem, które zasila przetwornicę (zaciski INP/GND).
Dławik L1 można wykorzystać gotowy (np. SAX-700 z oferty CoilCrafta), ale lepszym (a na pewno bardziej ekonomicznym) rozwiązaniem będzie wykonanie samodzielne. Wystarczy do tego dowolny karkas o średnicy ok. 40..50 mm i kilka metrów drutu emaliowanego DNE 0,7 mm lub 1,2 mm. Na karkasie trzeba nawinąć 30..34 zwojów drutu, przy czym można to zrobić pojedynczym drutem 1,2 mm lub dwiema (a nawet trzema) żyłami o mniejszej średnicy (0,7..0,9 mm). Przy nawijaniu kilkoma przewodami jednocześnie trzeba pamiętać, aby były one ułożone ze sobą równolegle i zgodnie w fazie (początki i końce wszystkich uzwojeń powinny być połączone ze sobą)!
Nawijanie dławika wymaga nieco precyzji, ponieważ jego niestaranne nawinięcie może powodować dokuczliwe piszczenie uzwojeń lub karkasu podczas pracy. Po nawinięciu można zalać całość żywicą epoksydową lub masą klejową z pistoletu.
Uruchomienie i regulacja układu wymaga zastosowania wydajnego zasilacza lub akumulatora 12 V o znacznej pojemności. Średni prąd obciążenia może osiągnąć wartość nawet 7 A, a w impulsie ok. 20 A. Nie zalecamy stosowania do tego celu prostych ładowarek akumulatorów bez wbudowanych układów filtrujących na wyjściu!
Drugim elementem niezbędnym do dokładnego przetestowania przetwornicy będzie aktywne obciążenie lub kilka rezystorów 5 ? o mocy min. 20 W każdy. Rezystory te wykorzystujemy do obciążenia wyjścia przetwornicy.
Jak pokazała praktyka, przetwornica nie wymaga po poprawnym zmontowaniu szczególnych zabiegów. Niezbędna jest oczywiście regulacja napięcia wyjściowego przy pomocy potencjometru P1. Aby bezbłędnie ustawić poprawną wartość tego napięcia zalecane jest obciążenie wyjścia przetwornicy np. rezystorami, które będą rozładowywać kondensatory wyjściowe C3 i C4.
Wzmacniacze mocy
Przetwornica opisana w artykule była testowana z dwoma wzmacniaczami mocy – jeden z nich wykonany w oparciu o układ scalony firmy National Semiconductor LM3875 (seria Overture). Przy zasilaniu 28 V osiągnięto moc wyjściową 18 W z głośnikami o impedancji 4 ?.
Drugi z testowanych wzmacniaczy wykonano na układzie TDA2030. Układ ten w typowej konfiguracji, przy zasilaniu 24 V dostarczał do głośników o impedancji 4 ? moc 14 W.
Zastosowanie nowocześniejszych układów (np. TDA2040, TDA2050, czy też TDA7262) pozwala osiągnąć jeszcze lepsze parametry – odpowiednio: 20 W, 22 W i 2×25 W.
Można oczywiście samodzielnie dobrać zupełnie inne układy scalone lub wykonać wzmacniacz z elementów dyskretnych. Podczas analizy parametrów zasilania należy pamiętać o tym, że sporo energii pobieranej przez wzmacniacze tracone jest w postaci ciepła. Straty te trzeba uwzględnić podczas robienia bilansu energetycznego.
Przebiegi przedstawione na rys. 6 i rys. 7 uzyskano przy pomocy oscyloskopu Infinium firmy Hewlett Packard, który został udostępniony redakcji przez firmę Malkom.
Wykaz elementów
Rezystory | |
R1 | 0,05 ? RB5/1 5% |
R2 | 20 k? |
R3 | 1,2 k? |
R4 | 1 k? |
P1 | 10 k? potencjometr miniaturowy |
Kondensatory | |
C1 | 1000 µF/16 V (serii EXR Hitano) |
C2 | 680 pF |
C3, C4 | 470 µF/35 V (serii EXR Hitano) |
Półprzewodniki | |
US1 | TL497 |
D1 | BYW29-200 |
T1 | BUZ10 |
Inne | |
L1 40 µH należy wykonać zgodnie z opisem w tekście | |
Radiator z wentylatorem 12V (np. od procesora komputerowego) | |
Dwie podkładki izolacyjne z miki lub teflonu pod obudowy TO-220 | |
Dwie tuleje izolacyjne dla śrub ?2,5 lub 3 mm | |
Dwie śruby o średnicy dostosowanej do tulejek izolacyjnych | |
Zaciski śrubowe ARK2 3 szt. |