Транзисторный усилитель мощности низкой частоты LJM MX50 SE (мощность до 100 Вт)

Опубликовал | 04.12.2017

Обзор на радиоконструктор MX50 SE.
Лучший из несложных самодельных УНЧ средней мощности?
Вам интересно? Тогда читать обзор!
Мультиобзор: усилитель, корпус, предусилитель, конденсаторы и прочее.

Предисловие. Почему собрал этот УНЧ?
Была у меня идея по-быстрому собрать несложный компактный УНЧ не очень большой мощности. Первоначально планировал собрать УНЧ на LM1875 — mysku.ru/blog/aliexpress/51683.html. Приобрел китайский кит как базовый тестовый макет, корпус и трансформатор. После сборки конструктора выяснилось, что УНЧ на этой микросхеме на предельных напряжениях питания не может нормально работать на нагрузку 4 Ома — микросхема быстро нагревается, не успевает отдать тепло на радиатор. И отключается по теплозащите. Меня это не устраивало. Так как самые дорогие радиодетали (корпус и трансформатор) были куплены — то принял решение искать схему другого компактного УНЧ. В комментариях к обзору тов. Fizik и тов. KarlikNos (https://mysku.ru/blog/aliexpress/51683.html#comment2043615) порекомендовали сабж. Решил попробовать собрать этот УНЧ. Дело было в мае. Сейчас декабрь. УНЧ собран :-)

Перечислим параметры хорошего «народного» УНЧ
1. Должен быть дешев
2. Не содержать сильно дефицитных деталей
3. Прост в сборке и настройке
4. Обладать достаточной мощностью
5. Должен хорошо играть музыку и обладать хорошими характеристиками.

LJM MX50 SE — кандидат это звание. Радиоконструктор можно купить за 12$ на электронных площадках типа ebay и алиэкспресс. Обычная цена около 15-16$. Я указал другого продавца на ebay. Тот, у кого покупал, сейчас не продает этот товар.

Другие варианты этого кита
На али-ебее продают спаянные варианты этого кита (стоят на 8-10$) дороже. Есть киты с выходными транзисторами Сакен 2SA1295/2SC3264 или 2SA1186/2SC2837. Стоят сильно дороже. Оригинальность транзисторов проверить невозможно. Поэтому лучше купить дешевый кит, а транзисторы выходные потом купить в проверенном месте и установить на отлаженную плату.
Китайцы продают вариант MX100 (ищется по этому имени) — то же самое, что и MX50 SE, но на одной плате: два канала, БП и защита акустики от постоянки+задержка при вкл питания.

Продают в виде кита, собранной платы или даже собранного УНЧ. В эту версию тоже пихают перемаркированные KEC дорогие сакены:

Если бы не моя ситуация с готовым корпусом и трансформатором, то скорее всего купил бы готовый УНЧ и доводил его до ума. Как это можно сделать — см ниже. Во время работы над этим проектом не знал о существовании MX100.
Продают трансформаторы питания, клеймы для подключения, радиаторы под транзисторы, корпуса и проч. для этого УНЧ

Комплектация
Пришла посылка с небольшим пакетиком, двумя платами и деталями:

К качеству односторонней печатной платы претензий нет. Все сделано отлично. Легко паяется. Все подписано.


Тут есть плата, если кто-то захочет повторить с помощью ЛУТ-а (хотя при такой цене кита смыла в этом особого нет)

Выходные транзисторы южнокорейские KEC. Производятся по лицензии Тошибы. Стоят копейки. Соответственно, никто их не подделывает. Выводы не магнитятся.

Другие радиодетали, если кому-то интересно





На международном форуме народ отмечал хорошее качество радиодеталей за такую небольшую цену. Электролиты «Рубикон», филиппинские обычные конденсаторы и прочее. Как проверишь правда это или нет? Поверим международному сообществу радиолюбителей. Лишних деталей нет (подкладки под транзисторы не считаем). Положили все, что на плате указано.

Сборка
Собирается все это хозяйство не спеша за четыре-пять часов.

Трансформатору на 200-250 Ватт с двумя вторичными обмотками на 18 В переменки (у меня, правда, трансформатор с 4-мя вторичными обмотками на 18В — поэтому и два диодных моста). Блок питания — диодный мост и два электролита 4700 мкФ на 50 В на каждую из шин. Питание у УНЧ двухполярное. 26 Вольт на каждую шину после выпрямителя.

На стенде:

Транзисторы выходные через подкладки на радиатор устанавливаются, чтобы не было прямого контакта металлической пластины и радиатора.
Правильно собранный усилитель в настройке не нуждается и начинает работать сразу при подключении нагрузки и подаче сигнала. Но сразу включать страшно. Поэтому стандартная процедура проверки. Вместо нагрузки на выход мощный резистор на 8 Ом, вход закоротить. Первое включение через лампочку. Если лампочка вспыхнула и тут же погасла, ничего не задымилось и не взорвалось — то все ок. Иначе беда — проверяйте монтаж, сопли, транзисторы. Дальше проверяем питание на плате УНЧ и постоянное напряжение между выходом УНЧ и землей. Должно быть до 30 мВ. У меня в первом варианте было вообще все шикарно на обеих каналах:


Отключаем закороченный на землю вход и лампочку. Если вы все еще боитесь подключать динамики и подавать сигнал, тогда воспользуемся звуковым генератором и осциллографом. И подадим на вход тестовый сигнал — синус 1 кГц:

Должен быть ровный неискаженный синус. Получаем на нагрузку 8 Ом мощность максимальную Pмах=80 Ватт Prms=58 Ватт. При питании 26 В на одной шине. Дальше наступает клипинг. На вход подавался сигнал Vpp=1.6 В. При меньших мощностях с синусом тоже все ок на разных частотах.

Подадим прямоугольник:

Тут тоже все шикарно.

Вот теперь подключаем (лучше через схему защиты от постоянки на выходе) динамик и можно слушать музыку.

Все эти работы по сборке УНЧ и тестированию можно выполнить за выходной день — часов за 6 свободного времени. Отладки УНЧ почти никакой нет. Все сразу работает. Все — готово? НЕТ. Начинается самое неинтересное — доводка до готовой конструкции. Эта доводка занимает примерно 90% процентов усилий и времени, чем сборка схемы.

Первым делом выберем корпус для УНЧ. Все остальное диктуется корпусом. Самоделку начинают с корпуса, а потом все остальное — платы, БП и проч.

Корпус
Корпус был у меня такой:

Ищется на ebay «Full Aluminum amplifier chassis amp Enclosure DAC Box 260*270*90mm L163-67»
Стоил с доставкой около 4800 руб (75$). Самая дорогая радиодеталь.
Внешние размеры: width 260mm Height 90mm Depth 270mm
Внутренние размеры: Width 250mm Height 80mm Depth 205mm

В комплекте — фурнитура для сборки, ножки, колодка питания, кнопка переключения входов, ручка регулятора громкости, кнопка включения. Нет RCA разъемов и коннекторов для акустики.

Пришел в разобранном виде. Упаковано хорошо. Собирается нормально. Некриво. Отверстия все на месте. Покрашено аккуратно все. От малейшей царапины следа не остается. Достаточно прочная краска. В комплекте — платы переключателя входов на реле (крепится прямо на входные гнезда) и плата управления этим переключателем на микросхеме (12 В питание переменное).


Площадь одного бокового радиатора — 2,5*2*55*9+25*2*9~2900 см^2. Толщина подложки 6 мм.

Минусы корпуса:
1. Хилая кнопка питания SW-3. При неосторожной сборке может сломаться. Лучше купить на али ЗИП — «AC 250V 2A/8A Latching SPST Push Button Power 2Pin Switch SW-3 Switches»
2. Селектор каналов не запоминает включенный вход при выключении питания. Всегда включается центральный вход.
3. Так как блок реле напаивается прямо на разъемы, то получается сложно разбираемая схема.
4. Нет вентиляционных отверстий снизу корпуса. Только сверху.
5. Для того, чтобы все части корпуса были соединены вместе, нужно зачистить краску — иначе части корпуса не прозваниваются и не образуют экран.
6. Когда собрал окончательно УНЧ обнаружил, что если на вход не подключен источник сигнала или не стоит заглушка на землю в разъеме, то при переключении на этот вход на максимальной громкости очень тихо слышен сигнал с другого входа (разумеется если там он есть). Грешу на разводку земли на входных RCA разъемах — я их спаял все вместе и подключил к плате селектора. Возможно, было лучше тянуть отдельные провода от каждого RCA разъема на регулятор громкости или на общую точку земель? Если кто-то знает причину — подскажите.

Питание для УНЧ

Силовой трансформатор
Как известно, мощность и качество УНЧ определяется его питанием. Силовым трансформатором и блоком питания.
Силовой трансформатор — общая мощность 200-250 VA (Ватт) для двух каналов (стерео). Первичная — 220 В. Две вторичные обмотки. Питание ведь двухполярное. Вторичная зависит от нагрузки. На международном форуме появляется разработчик это кита под ником LJM_LJM. Он советует следующие напряжения вторичных обмоток для акустики сопротивлением:
2 Ома — 12 В переменного напряжения — после выпрямителя около 17 В
4 Ома — 18 В переменного напряжения — после выпрямителя около 26 В
8 Ом — 25 В переменного напряжения — после выпрямителя около 35 В

Естественно, акустику большего сопротивления можно подключать к УНЧ с меньшим питанием. Мощность уменьшится. Если подключит акустику 4 Ома к варианту питания 35В, то этот эксперимент приведет к выходу из строя выходных транзисторов KEC B817/D1047. Другие транзисторы нужно туда ставить. Поднимать питание выше 35В тоже не рекомендуют. Выход из строя транзисторов, ухудшение параметров, пересчет схемы, изменение схематехники… Народ с международного форума мучал схему в симуляторе и признали, что детали из набора — оптимальная схема. По параметрам, схемотехнике, деталям, цене. LJM_LJM написал, что если большая мощность нужна — купите другой кит.

Я решил остановиться на трансформаторе 250 Ватт с питанием вторички 18 В. Получаем УНЧ на 4 Ома (макс 100 Ватт) либо 8 Ом (макс 60 Ватт). В ЧиД был такой троидальный транс «Торэл ТТП250 (2х2х18В, 3.5A), Трансформатор тороидальный, 2х2х18В, 3.5A» — купил его за 2300 р. Четыре вторичные обмотки позволят либо сделать «двойное моно» либо использовать на каждое плечо две обмотки, использовав двухполупериодный выпрямитель. В ходе экспериментов сделал две схемы, но в итоге остановился на варианте «двойное моно» — отдельный БП на канал.

Между трансформатором и корпусом — изолирующая прокладка из силикона. Так как сверху трансформатора у меня расположен блок питания, то сверху тоже заизолировал такой же прокладкой.

У трансформатора от Торэл по окончанию сборки выяснилась такая особенность — он немного гудит, если включается в розетку в одной из комнат квартиры. Гудит слегка даже без нагрузки. С нагрузкой гудит так же. В закрытом корпусе почти не слышно. В той комнате, где отлаживался УНЧ, все было ок. Разные провода проводки от счетчика на входе в квартиру идут на разные комнаты. Грешу на качество проводки в квартире, электропитания в сети и качество трансформатора от Торел. На всякий случай, заказал еще один на замену. Как придет — попробую сначала протестировать. Если все ок будет, заменю. Первый раз с таким столкнулся.

Блок питания
Стандартный выпрямитель и конденсаторы фильтра.

Диодные мосты собраны на диодах Шотки MBR20100CT. Установил их на радиаторы небольшие. Даже на полной нагрузке они не греются. Конденсаторы фильтра — Nichicon Elko Low ESR 35В 4700 мкФ. Обычные, не для аудио. Брал в Германии на ebay. По два на плечо. Всего 8 штук. Общая емкость — 37600 мкФ.

Шунтирование SMD керамикой 0.1 мкФ. Запаяно прямо на выводы конденсаторов. Резисторы для разряда конденсаторов — 2 Ватта 4.7 кОм. Предохранители на 2А. Накосячил немного — диоды индикации питания на шинах надо было установить после предохранителей. Установил до. Переделывать не стал. Еще потом добавил по резистору 5 ваттному 0.68 Ома между конденсаторами фильтра для уменьшения пульсаций (CRC -фильтр) — но решил отказаться от них — закоротил. На уровень фона УНЧ они не влияли. Печатку сделал ЛУТ-ом:


На питании 220 В стоит предохранитель на 2А. Софт-старт устанавливать не стал. Предохранитель не перегорает от заряда батареи конденсаторов при включении. Так же установил после включателя питания перед трансформаторами EMI фильтр на 10А — ищется на ebay по словам «250VAC 10A Power Line EMI Filter Three Lines Metal Housing EMI Filter CW1B-10A-L»

Защита АС по постоянного напряжения и задержка при включении
Применил такой кит с ebay — «UPC1237 Speaker Protection Board DIY KIT Used Japan OMRON Relay for Dual Channel» стоимостью около 10$

Выбирал защиту исходя из габаритов. Сейчас думаю лучше было сделать две отдельные защиты самому для двойного моно. Защита оказалась не очень удобной — нет светодиода для индикации состояния срабатывания и светодиода индикации питания. Немного доработал, добавив функцию Mute (отключение звука временное) — подпаял тумблер (вывел его на переднюю панель) в разрыв дорожки от 7 выхода микросхемы UPC1237 или на первую ножку через тумблер питание подал от стаба на плате защиты — не помню сейчас уже как сделал.

Питание защиты — отдельный трансформатор на 12В. Одна вторичная обмотка этого трансформатора на защиту АС, вторая на питание модуля коммутации входов.

Защита срабатывает при появлении 2В постоянки на входе:

Схемотехника УНЧ. UPGRATE

Схематехнику УНЧ китайцы взяли из
Douglas Self Blameless 50w amplifier, Audio Power Amplifier Design Handbook, London, Jan 1997. Немного непринципиально ее изменили и применили недорогие детали, разработали печатную плату.

Это усилитель мощности В-класса. Ток покоя устанавливается резистором R17.

Напишу о возможных модернизациях. Идеи брал с международного форума и из статьей Jake Rothman «MX50 power amplifier kit — Part-1/Part-2» Everyday Practical Electronics 2017 год номер 5 и номер 6.

Полезные модернизации
1. Из китового набора заменить входной конденсатор на что-то более приличное емкостью от 1 до 4.7 мкФ. Место под большой конденсатор есть. Можно попробовать пленку типа Wima MKP, неполярные электролиты и прочее. Я пробовал разные варианты, которые у меня были. Больше всего звук понравился с неполярными электролитами Nichicon BP-S-GB 2,2uF 50V. Покупал в Швейцарии на Ebay.

2. С2 установил пленку Wima 330 пФ. С рекомендованной емкостью 470 пФ мне показалось, что слишком много баса.
3. Установить на выход УНЧ цепь Буше — резистор и катушка индуктивности — эмалированный провод на каркасе, намотанна на резистора 2 Ватт 4.7 Ом. Выводы катушки запаять на выводы резистора и установить в разрыв выхода УНЧ.

Нейтральные модернизации — которые пользу не принесли и
1. Менял остальные обычные конденсаторы на качественные — Wima. На звук и измерения изменений не заметил. Оставил те, что в составе кита шли.
2. Замена выходных транзисторов. Ставил оригинальные Saken 2sa1186/2sc2837 и Тошибу 2Sa1943/2Sc5200 (подозрение на подделку качественную) — изменений в звуке не заметил. Оставил KEC B817/D1047 — смысл тратиться и искать оригиналы, если и со стоком хорошо работает.
3. Менял T9 на 2SC3071 по совету из статьи Everyday Practical Electronics. Изменений не заметил. Постоянка на выходе до 40 мВ выросла.

Вредные модернизации
1. В статье Everyday Practical Electronics предлагают напаивать на предохранители в БП резистор — чтобы он задымился, в случае если сгорит предохранитель

Припаивать тяжело на предохранитель, и потом на каждый новый, если сгорит. Торчит он сверху. Не всегда удобно. Лучше светодиоды после предохранителей поставить.
2. В статье Everyday Practical Electronics предлагают установить защиту от короткого замыкания на выходе УНЧ:

Реализовал эту защиту, как допплату, которая крепиться над выходными транзисторами на отверстия для крепления платы усилителя:

Защита работает — пробовал накоротко замыкать выход. Отключалось. Убираем КЗ — все дальше играет, как ни в чем не бывало. Но от этой защиты резко увеличился уровень фона.
Без защиты:


С защитой:


Фон слышно из-за колонок, даже на небольшой громкости в паузах музыки. Я поначалу думал, что это из-за БП, земли или разводки проводов. Нет — это была эта самая защита. Фон был независимо от расположения платы с усилителем. Решил по этой причине не устанавливать эту защиту.
3. Предусилитель. Вдруг вам понадобился предусилитель к этому УНЧ. Рекомендуют такой предусилитель — ищется на али по словам «Mini P7 preamp Board for MX50»:
Я похожий собрал c Паяльника:

Резистором, который тут 22кОм, можно регулировать усиление этого преда. Я в 3 раза сделал. Какой резистор туда впаял — не помню. Планировал сначала встроить в УНЧ. Питал от первой версии БП (общее питание на два канала). На «семейной» фото первой версии усилителя БП (по центру) и пред (левый нижний угол):

В той версии был один БП на два канала. Пред питался от основных шин через линейные стабилизаторы на 12В. В результате УНЧ начинал самовозбуждаться (искажения по синусу — дергающийся синус) и через некоторое время сгорали выходные транзисторы. От внешнего питания — все ок. Вывод — если нужен пред — тогда отдельный транформатор или обмотка на основном трансе для него. У меня не было места для еще третьего трансформатора — поэтому сделал без преда. Если что внешний сделаю — например, этот mysku.ru/blog/china-stores/55414.html

Сборка
Модули УНЧ собрал по следующей схеме:

Все сигнальные кабели — экранированы. Экраны подключены к корпусу. Регулятор громкости — ALPS 50кОм RK27. Питание усилителя и подключение акустических систем — акустическим кабелем сечением 1,5 мм^2. Общий провод акустических систем подключен к платам усилителей, а не к модулю защиты АС. На защите АС общая земля на два канала — сигналы смешиваются и теряется стереоэффект. Поэтому подключил таким образом.

Другие фото без верхней крышки



Получился в корпусе вот такой усилитель:

Другие фото




Взвесим:

По сравнению с Hi-Fi корпусом 480 мм:

Измерения
Измерим ток покоя.
Сразу после включения. Резистор в разрыве цепи питания 0.5 Ом. Ток покоя по закону Ома = 40.8 мА:

Через 20 мин. Ток покоя по закону Ома = 36.8 мА:

В клипинг усилитель входит при входном сигнале 1.6 В (между макс и минимумом сигнала).

Стандартные сигналы. Нагрузка — резистор 8 Ом. 1 кГц.
Синус (на входе сигнал 1.5 В между макс и мин сигнала):


Подсчитаем мощность. Pmax=54 Ватт. Prms=27 Ватт.

Прямоугольник:

Треугольник:

Искажений типа «ступенька» не наблюдается на разных мощностях и частотах.

Замеры в программе RMAA делались на мощности Pmax=34,5 Ватт, Prms=17,25 Ватт. При больших мощностях начинаются искажения на спектре. При меньшей — уменьшаются.





Оценка звука
Фона нет. Точнее на максимальной громкости при замкнутых входах на землю, фон около 100 Гц перестает быть слышным в 10 см от колонки. На максимальной громкости через час мои радиаторы нагреваются градусов до 30 — можно руку держать на них. На маленькой обычной — холодные. Звук чистый. Бас, высокие — все есть в норме. Звук четкий и прозрачный. На основных моих полочных колонках Mission M51 играет нормально. На колонках AEG LB 4720 mysku.ru/blog/europe-stores/51939.html низкие жестко долбят, как молотком. В впрочем, такой же эффект есть и у других усилителей (кроме JLH1969). По сравнению с другими УНЧ играет (субъективно) лучше усилителей на микросхемах TDA2030/TDA2050/LM1875 (https://mysku.ru/blog/aliexpress/51683.html https://mysku.ru/blog/china-stores/49185.html), LM3886(https://mysku.ru/blog/china-stores/49022.html), TDA7294(https://mysku.ru/blog/china-stores/55393.html). JLH1969 (https://mysku.ru/blog/aliexpress/47677.html) играет приятнее и «детальнее», «теплее». Клон Naim NAP250 играет четче, более жестко и динамичней. Все оценки субъективные :-)

Общая оценка
На 5 характеристик хорошего «народного» УНЧ данная отлично схема подходит. Так ее и характеризуют, все кто повторял ее. Для озвучки комнаты мощности хватает. Так же на основе (из-за компактности плат, небольших радиаторов) ее собирают радиолюбители для встраивания внутрь акустики, многоканальные усилители или ресиверы.

Общая стоимость конструкции обошлась около 12 тыс рублей (200$). По качеству этот достаточно компактный УНЧ запросто переигрывает промышленные стерео УНЧ стоимостью 500$.

Другие варианты сборки в корпус c международного форума








Полезные ссылки
Тема про этот УНЧ на Паяльнике
Ветка на международном форуме
Jake Rothman «MX50 power amplifier kit — Part-1/Part-2» Everyday Practical Electronics 2017 год номер 5 и номер 6
Douglas Self Blameless 50w amplifier, Audio Power Amplifier Design Handbook, London, Jan 1997

Планирую купить 0 Добавить в избранное 0

(c) 2017 Источник материала

Рекламные ссылки