Modul zesilovače s LM3886TF - LaMa MKII
Citace - Ondřej Plachý:
"Jednoduchý, univerzálně použitelný modul 1 kanálu výkonového zesilovače, na kterém snad není co zkazit. Na desce s plošnými spoji je vše potřebné - stačí připojit zdroj signálu, napájecí transformátor a reproduktor. Jde o úpravu předchozího modulu LaMa popsaného na stránkách http://opamp.wz.cz. Většina věcí se shoduje, proto se v dalším textu zaměřím hlavně na změny.
Popis zapojení
Zapojení modulu vychází z doporučeného zapojení výrobce obvodu LM3886, firmy National Semiconductors. Nejde o žádné modifikace typu "gainclone" a spol., které často degradují elektrické i zvukové vlastnosti zesilovače. Nejsou vynechány ani zjednodušeny žádné prvky frekvenční kompenzace. Doporučuji prostudovat katalogový list obvodu LM3886.
Schéma zapojení:
Pro zvětšení klikněte na obrázek
Poznámky k součástkám a konstrukci
Vstupní kondenzátor je realizován dvojicí paralelně spojených foliových kondenzátorů 1u (C1, C17). Jde o běžně dostupné typy, které svou kvalitou naprosto vyhovují.
Rezistory R7, R8 jsou běžně dostupné typy na zatížení 2W.
Tlumivka L1 je vzduchová, tvořená 16 závity smaltovaného měděného drátu o průměru 1,2 mm, kterého je potřeba asi 45 cm. Jako kostřičku pro navíjení použijeme třeba dřík vrtáku nebo cokoliv jiného o průměru 10 mm. Indukčnost cívky je kolem 0,63 uH a odpor cca 7 miliohmů.
Přípojné body jsou realizovány šroubovacími svorkovnicemi typu ARK210. Umožňují použít vodiče až do průřezu 2,5 mm2.
Plošný spoj umožňuje osazení filtračními elyty o max. průměru 25,4 mm (např. běžně dostupný Jamicon). Doporučuje se použít typy s vývody snap-in (snesou vyšší nabíjecí/vybíjecí proudy).
Transformátor a chladič volíme podle požadavků na výkon modulu a podle zatěžovací impedance připojeného reproduktoru dle katalogového listu výrobce.
Rezistory R7, R8 jsou běžně dostupné typy na zatížení 2W.
Tlumivka L1 je vzduchová, tvořená 16 závity smaltovaného měděného drátu o průměru 1,2 mm, kterého je potřeba asi 45 cm. Jako kostřičku pro navíjení použijeme třeba dřík vrtáku nebo cokoliv jiného o průměru 10 mm. Indukčnost cívky je kolem 0,63 uH a odpor cca 7 miliohmů.
Přípojné body jsou realizovány šroubovacími svorkovnicemi typu ARK210. Umožňují použít vodiče až do průřezu 2,5 mm2.
Plošný spoj umožňuje osazení filtračními elyty o max. průměru 25,4 mm (např. běžně dostupný Jamicon). Doporučuje se použít typy s vývody snap-in (snesou vyšší nabíjecí/vybíjecí proudy).
Transformátor a chladič volíme podle požadavků na výkon modulu a podle zatěžovací impedance připojeného reproduktoru dle katalogového listu výrobce.
Důležitá upozornění:
Primár transformátoru musí být jištěn pojistkou typu T dimenzovanou na proud odpovídající cca dvojnásobku příkonu zesilovače! (velmi zhruba 2A pro stereo zesilovač)
Sekundární napětí trafa může být max. 2x29V naprázdno! Toto napětí platí spíše pro zátěž 8 ohmů, kdy umožňuje dosáhnout maximálního možného výkonu. Pro provoz se zatěžovací impedancí 4 ohmy vřele doporučuji použít sekundární napětí nižší, max. 2x23V - opět pro dosažení maximálního možného výkonu. Vyšší napětí pouze zvyšuje ztrátový výkon a tím i teplotu pouzdra LM3886, což v důsledku vede k brzké aktivaci tepelné ochrany čipu. Trvalý výkon do 4 ohmů při příliš vysokém napájecím napětí pak může být až neromanticky nízký, např. pouhých 8 wattů (ověřeno pokusem).
Provoz IO bez chladiče není dovolen ani pro "pokusné účely" či oživování modulu - z oživování by se brzy stal pohřeb žehem - samotné pouzdro neuchladí ani klidovou výkonovou ztrátu IO a nepomohou ani jinak neprůstřelné ochrany!
A samozřejmě - pozor na jakoukoliv manipulaci se síťovým napětím - nenesu a vylučuji jakoukoliv odpovědnost za to, co se může stát, když se nedodržují bezpečnostní předpisy, vyhláška 50 a to, co velí zdravý rozum či alespoň pud sebezáchovy!
Sekundární napětí trafa může být max. 2x29V naprázdno! Toto napětí platí spíše pro zátěž 8 ohmů, kdy umožňuje dosáhnout maximálního možného výkonu. Pro provoz se zatěžovací impedancí 4 ohmy vřele doporučuji použít sekundární napětí nižší, max. 2x23V - opět pro dosažení maximálního možného výkonu. Vyšší napětí pouze zvyšuje ztrátový výkon a tím i teplotu pouzdra LM3886, což v důsledku vede k brzké aktivaci tepelné ochrany čipu. Trvalý výkon do 4 ohmů při příliš vysokém napájecím napětí pak může být až neromanticky nízký, např. pouhých 8 wattů (ověřeno pokusem).
Provoz IO bez chladiče není dovolen ani pro "pokusné účely" či oživování modulu - z oživování by se brzy stal pohřeb žehem - samotné pouzdro neuchladí ani klidovou výkonovou ztrátu IO a nepomohou ani jinak neprůstřelné ochrany!
A samozřejmě - pozor na jakoukoliv manipulaci se síťovým napětím - nenesu a vylučuji jakoukoliv odpovědnost za to, co se může stát, když se nedodržují bezpečnostní předpisy, vyhláška 50 a to, co velí zdravý rozum či alespoň pud sebezáchovy!
Rozpiska součástek
|
Typ
|
Hodnota
|
Počet
|
Pozice
|
|
rezistor metalizovaný 2W
|
2R2
|
1
|
R7
|
|
rezistor metalizovaný 2W
|
10R
|
1
|
R8
|
|
rezistor metalizovaný 0,6W 1%
|
10R
|
1
|
R4
|
|
rezistor metalizovaný 0,6W 1%
|
1k
|
2
|
R1, R3
|
|
rezistor metalizovaný 0,6W 1%
|
10k
|
2
|
R9, R10
|
|
rezistor metalizovaný 0,6W 1%
|
20k
|
3
|
R2, R5, R6
|
|
kondenzátor keramický 500V
|
47p
|
1
|
C6
|
|
kondenzátor keramický 500V
|
220p
|
1
|
C2
|
|
kondenzátor keramický 500V
|
10n
|
3
|
C14, C15, C16
|
|
kondenzátor fóliový 100V RM 7,5mm CF4
|
100n
|
5
|
C3, C7, C9, C10, C11
|
|
kondenzátor fóliový 63V RM 5mm CF1 nebo MKS2
|
1u
|
2
|
C1, C17
|
|
kondenzátor elektrolytický radiální 63V RM 5mm
|
100u
|
3
|
C4, C5, C8
|
|
kondenzátor elektrolytický radiální 50V RM 10mm snap-in
|
4700u
|
2
|
C12, C13
|
|
usměrňovací můstek
|
B250C8000 (KBU8G)
|
1
|
D1
|
|
integrovaný obvod
|
LM3886TF
(LM3886T + izol. podložka) |
1
|
U1
|
|
svorkovnice
|
ARK210/2
|
3
|
J1, J2, J3
|
|
svorkovnice
|
ARK210/3
|
1
|
J4
|
|
cívka - 16 z. CuL 1.2mm na průměru 10mm
|
0,63uH
|
1
|
L1
|
Rozložení součástek:
Pro zvětšení klikněte na obrázek
Rozměry desky jsou 91,4 x 48,3 mm. Na desce jsou dvě drátové propojky (vodorovně, vedle sebe, nad U1).
Osazování desky doporučuji provádět v následujícím pořadí (až na výjimky dle výšky jednotlivých součástek):
Osazování desky doporučuji provádět v následujícím pořadí (až na výjimky dle výšky jednotlivých součástek):
Ještě před zapájením do desky doporučuji trochu přihnout vývody LM3886 tak, aby zadní strana LM lícovala s okrajem desky plošného spoje. Usnadníme si tak montáž na chladič.
Budeme-li chtít připevnit k chladiči i můstek (což doporučuji - ani ne tak kvůli chlazení jako pro zpevnění konstrukce), je třeba tak učinit před osazením filtračního elytu C13.
Budeme-li chtít připevnit k chladiči i můstek (což doporučuji - ani ne tak kvůli chlazení jako pro zpevnění konstrukce), je třeba tak učinit před osazením filtračního elytu C13.
Výsledky měření:
Měl jsem možnost alespoň v rychlosti změřit jeden modul LaMa Mk2 na přístroji Audio Precision, zde jsou výsledky analýzy THD+N pro výkon cca 35W (popis pravé osy grafu neodpovídá):
Modul byl napájen z transformátoru, který byl zrovna k dispozici (transformátor ze zesilovače TESLA AZS223, sekundární napětí 2x 18V, cca 80 W) a pracoval do odporové zátěže 4 ohmy. Výsledek více než velmi dobrý, zejména s ohledem na to, že jde o monolitický integrovaný obvod s koncovým stupněm v kvazikomplementárním zapojení.
A zde je výsledek měření pro 1% předchozího výkonu, tedy cca 0,35W:
A zde je výsledek měření pro 1% předchozího výkonu, tedy cca 0,35W:
Hodnota je vyšší především proto, že díky menší výstupní úrovni se více uplatní šumy a brumy, jde o měření THD+N. Každopádně je vidět, že přechodové zkreslení, vznikající v každém koncovém stupni pracujícím ve třídě "skoro B" s malým klidovým proudem, se designerům tohoto obvodu povedlo výtečně eliminovat, klobouk dolů :-).
Nezbývá než uznat, že obvod LM3886 si svou velmi dobrou pověst právem zaslouží!
Nezbývá než uznat, že obvod LM3886 si svou velmi dobrou pověst právem zaslouží!
Zkušenosti a doporučení
Během doby bylo řadou zájemců úspěšně zhotoveno několik desítek modulů. Téměř všechny pracovaly na první zapojení, s jedinou výjimkou kmitajícího a hřejícího se modulu, kde byly omylem místo odporů 20k použity odpory 2k. Nicméně nedošlo k žádné destrukci a po výměně odporů za správné modul vesele funguje.
Na základě výsledků měření svých modulů i modulů dodávaných jinými firmami (EZK, MeTronix apod.) doporučuji připojit paralelně k rezistoru R2 foliový či keramický kondenzátor libovolného typu o kapacitě 470pF až 1nF (třeba ze strany spojů, vývody zkrátit na minimum) pro důkladnější potlačení vf rušení, kterého je bohužel všude kolem stále víc a víc. Tento kondenzátor zároveň zlepší přenos obdélníkových signálů (toto doručení platí též pro starší modul LaMa i pro výše zmíněné moduly jiných firem).
Na základě výsledků měření svých modulů i modulů dodávaných jinými firmami (EZK, MeTronix apod.) doporučuji připojit paralelně k rezistoru R2 foliový či keramický kondenzátor libovolného typu o kapacitě 470pF až 1nF (třeba ze strany spojů, vývody zkrátit na minimum) pro důkladnější potlačení vf rušení, kterého je bohužel všude kolem stále víc a víc. Tento kondenzátor zároveň zlepší přenos obdélníkových signálů (toto doručení platí též pro starší modul LaMa i pro výše zmíněné moduly jiných firem).
Plošný spoj
Pro bastlíře, kteří věří tomu, že si plošný spoj zhotoví svépomocí v lepší kvalitě než to dělá firma Kohout, jsem se nakonec rozhodl dát k dispozici obrazec plošného spoje. Prosím, použijte jej pro svou osobní potřebu, nikoli pro obohacení své kapsy masovou výrobou či pro jakékoli komerční účely."
Zdroj: opamp.wz.cz. Zkopírováno s laskavým svolením autora zapojení.
lol
(kovas, 23. 8. 2013 16:24)