Only Music 2.7 – такое название усилителю дал его разработчик – Илья Стельмах (Nem0). Only Music 2.7 – это высококачественный транзисторный усилитель мощности звуковой частоты, являющийся усовершенствованной версией своего более раннего аналога, усилителя «Оплеуха микрухам» (ОМ2). ОМ2 я также собирал и писал о своем опыте сборки в статье «Качественный усилитель 100Вт+100Вт».
Разработчик Only Music 2.7, в сравнении с версией усилителя ОМ2, добился более качественных характеристик, повысил повторяемость устройства за счет исключения из схемы труднодоступных элементов, а также улучшил надежность усилителя в том числе добавив защиту от короткого замыкания на выходе.
Основные технические характеристики усилителя OnlyMusic 2.7
Напряжение питания …. от ±20В до ±50В
Сопротивление нагрузки …. 4Ома
Чувствительность ….. 0.775В
Входное сопротивление ….. 15кОм
Выходная мощность (Rн=4Ома, Uпит=±42В) ….. 140Вт
Выходная мощность (Rн=8Ом, Uпит=±42В) ….. 70Вт
Уровень шума ….. не более -100дБ
Коэффициент нелинейных искажений:
при 75Вт, 5Ом, 1кГц ….. <0.0015%
при 75Вт, 5Ом, 20кГц ….. <0.009%
АЧХ усилителя:(АЧХ и некоторые другие материалы взяты с сообщества «[Nem0] Аудиотехника и Радиоэлектроника»).
Нижняя граница частоты при -1.5дБ (по отношению к 1кГц) равна 18Гц.
Схема усилителя OnlyMusic 2.7
С первого взгляда схема немного усложнилась, да, конечно без этого не удалось бы достичь очень малых нелинейных и интермодуляционных искажений, но габариты усилителя остались практически прежними.
В основе схемы лежит топология усилителя Лина. В нее входят три основных функциональных узла: входной каскад, каскад усилителя напряжения (КУН) и выходной каскад.
Входной дифференциальный каскад выполнен на малошумящих биполярных транзисторах (BC560) VT2 и VT6. Элементы VT3 и VT7, совместно со стабилитроном VD1 и токоограничивающим резистором R4, разгружают транзисторы дифференциального каскада по мощности и напряжению, так как транзисторы BC560 являются низковольтными (Uкэ не более -45В). Входной каскад питается от генератора стабильного тока (ГСТ) состоящего из VT1 и VT5. В коллекторах VT3 и VT7, для повышения линейности и динамических свойств, установлен токовый отражатель на элементах VT4 и VT8.
Подстроечным резистором R9 регулируется уровень постоянной составляющей на выходе усилителя.
Каскад усилителя напряжения (КУН) на транзисторе VT10 питается также от ГСТ, выполненного на элементах VT11 и VT13. Предельное напряжение перехода эмиттер-коллектор BC550 (VT10) 45В, поэтому по напряжению и мощности его разгружает транзистор VT9 и параметрический стабилизатор VD2 и R22.
На транзисторе VT12 выполнен узел установки тока покоя. Установка осуществляется подстроечным резистором R20.
Выходные каскады построены на трех транзисторах VT16, VT19, VT20 и VT17, VT18, VT21.
Защита от короткого замыкания выхода построена на элементах VT14 и VT15. В случае КЗ через резисторы R35 и R36 протекает большой ток и на этих резисторах образуется падение напряжения, достаточное для открытия транзисторов VT14 и VT15, которые в свою очередь шунтируют выход КУН.
На выходе усилителя RL цепочка (R38R39L1), которая повышает устойчивость усилителя при его работе на емкостную нагрузку, а цепь Цобеля R37C26 повышает устойчивость при работе на индуктивную нагрузку.
Компоненты схемы
Список компонентов СКАЧАТЬ
В списке компонентов указы возможные замены, которые рекомендует автор схемы.
При поиске компонентов для схемы у меня не было затруднений, за исключением SMD резисторов (R37-R39) типоразмера 2512, которые в моем городе не продают. Вместо них я установил обычные резисторы со стороны дорожек печатной платы.
Резисторы R35 и R36 мощностью 2Вт и желательно не проволочные. Остальные резисторы мощностью 0.25Вт металлопленочные.
Разработчик схемы рекомендует подобрать в пары резисторы R7 и R12, а также R6 и R11, с точностью 1%. Это снизит уровень «постоянки» на выходе.
Подстроечные резисторы R9 и R20 типа 3296W, представляющие из себя многооборотные подстроечники, которые позволяют производить плавную и безопасную настройку усилителя.
Перед впаиванием необходимо установить средний вывод R9 таким образом, чтобы между ним и крайними выводами была половина его сопротивления (по 100 Ом).
Средний вывод R20 нужно подтянуть к верхнему по схеме выводу, чтобы сопротивление реостата (R20), было максимальным. Если это не сделать, то при запуске, за счет очень большого тока покоя, могут выйти из строя транзисторы выходного каскада.
Типы и напряжение конденсаторов указаны в списке компонентов. Хотелось бы отметить, что по схеме и на печатной плате C8 является полярным электролитическим конденсатором, но в списке компонентов он указан как неполярный электролит. Автор схемы рекомендует применить неполярный электролит, но также допускает установку полярного конденсатора с соблюдением полярности.
Транзисторы входного каскада обязательно должны быть подобраны в пары с равным коэффициентом усиления по току. Подбору подлежат пары: VT2 и VT6, VT3 и VT7, VT4 и VT8. Подбор производить как можно точнее, коэффициенты должны отличаться лишь на единицы.
Транзисторы BC560 мне было затруднительно найти, и я заменил их на BC557, их параметры практически идентичны за исключением собственных шумов, у BC557 они выше.
Индуктивность L1 мотается на каркасе диаметром 8мм, содержит от 12 до 15 витков эмалированного провода диаметром 1?1.2мм.
Охлаждение
Транзисторы VT12, VT18, VT19, VT20, VT21 необходимо установить на общий радиатор. Площадь поверхности радиатора для 100Вт усилителя Only Music 2.7 не должна быть меньше 1000см2. Между радиатором и фланцами транзисторов (если их фланцы металлические), нужно установить изоляционные прокладки, смазанные с двух сторон теплопроводной пастой.
После установки радиатора, проверяем мультиметром отсутствие контакта между радиатором и коллекторами VT12, VT18-VT21 (фланцы конструктивно соединены с коллекторами).
На VT13 и VT9 можно установить небольшие пластинки или готовые теплоотводы, но их корпуса греются не так критично, поэтому можно их не ставить.
Выполняя тестовые запуски, я использовал радиатор с площадью поверхности 300см2, что очень мало. Даже при отсутствии сигнала, с установленным током покоя 70мА, радиатор обретал температуру около 400C. Но иногда я кратковременно «гонял» усилитель на полной мощности на нагрузку сопротивлением 4Ома при напряжении питания ±29В (на нагрузке), радиатор быстро набирал предельную температуру, но я успевал снять необходимые мне параметры.
Питание усилителя OnlyMusic 2.7
Питается усилитель двухполярным блоком питания, на выходе которого должно присутствовать напряжение постоянного тока от ±25В до ±50В. Выходное напряжение выбирается исходя из выходной мощности и сопротивления нагрузки. Данный усилитель не рекомендуется эксплуатировать на мощности более 100Вт.
Для 100Вт при работе на нагрузку 4Ома потребуется примерно ±36В, а на нагрузку 8Ом, при той же мощности, потребуется ±48В.
Также при выборе трансформатора необходимо понимать, что после выпрямления, напряжение на конденсаторе фильтра блока питания будет в ?2 (или 1.41) раз больше чем на вторичной обмотке. Так трансформатор с напряжением вторичных обмоток по ~25В каждая обеспечит блок питания выходным напряжением постоянного тока ±35В (на холостом ходу).
То есть, 25В?1.41=35В.
Трансформатор должен иметь две вторичные обмотки или одну вторичную обмотку со средним выводом. Его мощность должна быть не меньше выходной мощности усилителя, так например, для одного канала Only Music 2.7 мощностью 100Вт нужен трансформатор мощностью не менее 100Вт.
Диодный мост блока питания должен выбираться с запасом по току. Даже взяв двукратный запас, на цене моста это отразится совсем незначительно. Для двух каналов вполне подойдет диодный мост KBU610 (6А) или KBU810 (8А).
Конденсаторы фильтра блока питания должны быть рассчитаны на выходное напряжение выпрямителя плюс 20-30% запаса. Их емкость будет зависеть от мощности и количества каналов. Для одного канала вполне достаточно 10000-15000мкФ.
Первый запуск усилителя OnlyMusic 2.7
После выполнения монтажа всех компонентов схемы усилителя, необходимо тщательно проверить весь монтаж на правильность установленных компонентов, в соответствии с их цоколевкой и полярностью. После чего, тщательно смываются все остатки флюса (обязательно) и проводится визуальный контроль на предмет отсутствия коротких замыканий дорожек печатной платы (непредусмотренные схемой) кусочками олова, также проводится визуальный контроль на предмет некачественной пайки («соплей»).
Внимание! Перед подачей питания необходимо проверить положение подстроечных резисторов R9 и R20. Как уже говорилось выше, средний вывод R9 должен находиться посередине, а средний вывод R20 должен находиться в верхнем (по схеме) положении, обладая полным сопротивлением (200Ом).
Далее замыкаем вход на общий провод (sGND), а к выходу подключаем милливольтметр постоянного тока.
Убедившись в правильности монтажа и положении подстроечных резисторов, первый запуск необходимо выполнять с ограничением тока питающего напряжения. Для этого, в разрыв сетевого провода блока питания устанавливают лампу накаливания (220В 40-60Вт) и в случае неисправности (КЗ) лампа будет ярко светить, рассеивая лишнюю мощность.
Заместо лампы можно установить после выпрямителя ограничивающие ток резисторы, их нагрев также будет сигнализировать о неисправности, исключив искры, пожар и уменьшит вероятность выхода из строя компонентов схемы.
Также, можно использовать двухканальный лабораторный блок питания, ограничив ток нагрузки в районе 100?200мА.
Подав питание на усилитель Only Music 2.7, лампа должна ярко засветить и погаснуть. Если она продолжает ярко светить, то нужно незамедлительно отключить питание. Постоянное яркое свечение лампы свидетельствует о чрезмерном потреблении тока, а значит о неисправности.
Если все нормально и компоненты усилителя не имеют чрезмерного нагрева, то отключаем питание и убираем лампу накаливания. Далее запускаем усилитель (без лампы), измеряем уровень постоянного напряжения на его выходе. Если оно находится в диапазоне 0?10мВ, то это хорошо. Если больше, то плавным вращением движка подстроечного резистора R9 выполняем подстройку ноля.
Я выставил значение равное менее 1мВ, хотя изначально было около 35мВ.
Установив на выходе необходимое постоянное напряжение (0?10мВ), приступаем к установке тока покоя.
Установка тока покоя усилителя OnlyMusic 2.7
При установке тока покоя, вход усилителя Only Music 2.7 должен быть также замкнут на общий провод sGND, как и в случае установки ноля.
Щупы милливольтметра постоянного тока подключаем к эмиттерам VT20 и VT21, после чего полученное напряжение делим на сопротивление R35+R36, получившееся значение будет соответствовать току покоя. Например, 30мВ/0.44Ома=68мА.
Плавным вращением движка R20 производим установку тока равного примерно 50мА (соответствует напряжению на эмиттерах 22мВ). После хорошего прогрева устанавливаем описанным выше способом ток в диапазоне 70?100мА.
Для удобства выполнения вышеописанной операции, я припаял один провод к эмиттеру VT20, а второй к эмиттеру VT21 и крокодилами подключил к ним мультиметр, включенный в режим милливольтметра.
Мои впечатления
Усилитель запустился сразу, без лишних танцев с бубном. Настройка усилителя также прошла налегке. Вообще, все собранные мною схемы усилителей от Ильи запускались легко.
При тестах я питал Only Music 2.7 от трансформатора с двумя вторичными обмотками по 25В и током 1.8А. Нагрузкой служил резистор 4Ома, установленный на радиатор. Синусоидальный сигнал значением 0.6В и частотой 1кГц был подан с генератора. На выходе усилителя чистая синусоида наблюдалась до мощности 60Вт, а далее начинался клиппинг. Причиной клиппинга были слишком малые емкости фильтра блока питания, всего 2200мкФ в плече, что даже смешно. При этом на мощности 60Вт напряжение питания проседало с 35В до 29В в плече. Естественно, в дальнейшем будет полноценный выпрямитель с необходимой емкостью фильтров и корпус с хорошим теплоотводом.
На акустической системе усилитель звучит мощно и чисто, без всяких там вуалей, бархатного звука и теплых нот, проникающих вглубь самой души. Короче без всякого аудиофильского мудачества, усилитель Only Music 2.7 хорош своей повторяемостью, чистым и мощным звуком, наличием защиты и малыми габаритами. За это спасибо разработчику.
Перечень компонентов схемы СКАЧАТЬ
Печатная плата усилителя Only Music 2.7 СКАЧАТЬ