LM3886 Amplificatore di potenza, doppio o bridge (migliorato): 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Un amplificatore compatto a doppia alimentazione (o bridge) è facile da costruire se hai esperienza di elettronica. Sono necessarie solo poche parti. Ovviamente è ancora più facile costruire un amplificatore mono. Le questioni cruciali sono l'alimentazione e il raffreddamento.

Con i componenti che ho utilizzato, l'amplificatore può fornire circa 2 x 30-40 W su 4 ohm e in modalità bridge 80-100 W su 8 ohm. La corrente del trasformatore è il fattore limitante.

L'amplificatore è ora (2020-10-17) ridisegnato con entrambi i canali non invertenti in modalità duale. Ciò consente anche di avere un ingresso ad alta impedenza, se necessario.

Passaggio 1: progettazione elettronica

La storia è questa; In Svezia abbiamo stazioni di raccolta e riutilizzo dei rifiuti urbani. Qui è dove lasci tutte le cose di cui vuoi liberarti (non gli sprechi alimentari). Quindi nel contenitore per l'elettronica ho trovato qualcosa che sembrava un amplificatore fatto in casa. L'ho rubato (perché non è permesso prendere, solo lasciare). Quando sono tornato a casa ho controllato cosa fosse e ho scoperto che il circuito integrato dell'amplificatore di potenza era il famosissimo LM3875. Ho iniziato a costruire il mio amplificatore per chitarra con esso, ma le gambe dell'IC erano corte e un po' danneggiate, quindi alla fine ho dovuto rinunciare. Ho provato a prenderne uno nuovo, ma l'unica cosa in vendita era il successore, l'LM3886. Ne ho comprati due e ho iniziato sul serio. L'idea era quella di costruire un finale di potenza per chitarra compatto, utilizzando due LM3886: sia per due canali che in un circuito a ponte. Nel mio mucchio di rottami avevo un dissipatore di calore della CPU e una ventola del PC, quindi l'idea era di usare il dissipatore di calore e la ventola per costruire un amplificatore senza dissipatore di calore esterno.

Passaggio 2: progettazione elettronica (amplificatore di potenza)

Il design dell'amplificatore di potenza è davvero semplice e segue l'esempio della scheda tecnica nella nota applicativa assolutamente eccellente AN-1192 di Texas Instruments, che dovrebbe essere la tua bibbia se vuoi usare l'LM3886.

Il circuito superiore è l'amplificatore non invertente con il guadagno di 1 + R2/R1. L'amplificatore inferiore sta invertendo con il guadagno di R2/R1 (dove R2 è il resistore di retroazione). Per un progetto di ponte, il trucco è ottenere i valori del resistore in modo che entrambi i circuiti abbiano lo stesso guadagno. Usando per lo più resistori standard (alcuni resistori a film metallico) e misurando l'esatta resistenza sono riuscito a trovare combinazioni che funzionassero. Il guadagno del circuito non invertente è 1+ 132, 8/3, 001 = 45, 25 e il guadagno invertente è (132, 8+3, 046)/1, 015 = 45, 27. Ho introdotto un interruttore di guadagno (SW1) poter aumentare il guadagno. Riduce il valore R1 per ottenere un guadagno quattro volte superiore.

Circuito non invertente: 1,001 k in parallelo con 3,001 k dà (1 * 3) / (1+3) = 0,751 ohm. Guadagno = 1+ 132, 8/0, 75=177, 92 = 178

Il guadagno invertente è 179, 1 = 179, accettabile!

La piccola (e gratuita) applicazione "Rescalc.exe" può aiutarti con i calcoli delle resistenze (seriale e parallelo)

Volevo essere in grado di utilizzare i due amplificatori separatamente, quindi era necessario un interruttore (SW2) per la commutazione tra stereo e bridge.

L'interruttore SW2 controlla la modalità dual/bridge. In posizione "ponte" l'amplificatore B è impostato su invertente, l'ingresso positivo è messo a terra e l'uscita dell'amplificatore A sostituisce la massa sull'uscita B.

In modalità dual entrambi gli amplificatori funzionano in modalità non-iverting. SW1C riduce il guadagno in modo che gli amplificatori A e B abbiano lo stesso guadagno.

I jack di ingresso tele sono collegati in modo tale che quando non è presente alcuna spina nel jack A, il segnale viene inviato sia all'Amp A che all'Amp B (dual mono).

Nella modalità 1 a basso guadagno, la tensione di ingresso picco-picco di 6 V fornisce l'uscita massima (70 V pp) e nella modalità ad alto guadagno è necessario 0,4 V.

Passaggio 3: progettazione elettronica (alimentazione)

L'alimentatore è un design semplice con due grandi condensatori elettrolitici e due condensatori a lamina e un raddrizzatore a ponte. Il raddrizzatore è l'MB252 (200V/25A). È montato sullo stesso dissipatore di calore degli amplificatori di potenza. Sia il raddrizzatore che l'LN3686 sono isolati elettricamente, quindi non è necessario alcun isolamento aggiuntivo. Il trasformatore è il trasformatore toroidale da 120VA 2x25V dell'amplificatore che ho trovato nella discarica. Può fornire 2, 4A che in realtà è un po' basso, ma posso conviverci.

Nella sezione 4.6 di AN-1192 viene fornita la potenza di uscita per diversi carichi, tensioni di alimentazione e configurazioni (singola, parallela ea ponte). Il motivo per cui ho deciso di implementare il progetto del ponte è stato principalmente perché avevo un trasformatore che non era utilizzabile in un progetto in parallelo a causa della bassa tensione. (Il circuito parallelo da 100 W richiede 2x37V ma il design del ponte funziona con 2x25V).

La piccola applicazione "PSU Designer II" di Duncan Amps è altamente raccomandata se si desidera eseguire un calcolo serio dei valori del trasformatore.

Passaggio 4: progettazione elettronica (regolatore step-down e controllo ventola)

Il requisito della ventola a piena velocità è 12V 0, 6A. L'alimentatore fornisce 35V. Ho scoperto rapidamente che il regolatore di tensione standard 7812 non funzionerà. La tensione di ingresso è troppo alta e la dissipazione di potenza di (circa) 20V 0, 3A =6W richiede un grande dissipatore di calore. Pertanto ho progettato un semplice regolatore step-down con un 741 come controller e un transistor PNP BDT30C che funziona come un interruttore, caricando un condensatore da 220uF alla tensione di 18V, che è un ingresso ragionevole per il regolatore 7812 che fornisce alimentazione alla ventola. Non volevo che la ventola funzionasse a piena velocità quando non era necessaria, quindi ho progettato un circuito a ciclo di lavoro variabile (modulazione dell'ampiezza dell'impulso) con un timer IC 555. Ho usato un resistore NTC da 10k da un pacco batteria del laptop per controllare il ciclo di lavoro del timer 555. È montato sul dissipatore di calore del circuito integrato di alimentazione. Il potenziometro da 20k viene utilizzato per regolare la bassa velocità. L'uscita del 555 viene invertita dal transistor NPN BC237 e diventa il segnale di controllo (PWM) alla ventola. Il ciclo di lavoro varia dal 4, 5% al 9% da freddo a caldo.

Il BDT30 e il 7812 sono montati su un dissipatore di calore separato.

Nota che nel disegno c'è scritto PTC invece di NTC (coefficiente di temperatura negativo), in questo caso da 10k a 9,5k quando ci metto il dito sopra.

Passaggio 5: il dissipatore di calore

Gli amplificatori di potenza, il raddrizzatore e la resistenza PTC sono montati sulla piastra di rame del dissipatore di calore. Ho praticato dei fori e filettato per le viti di montaggio utilizzando uno strumento per filettare. La piccola veroboard con i componenti per l'amplificatore di potenza è montata sopra gli amplificatori di potenza per garantire un cablaggio il più corto possibile. I cavi di collegamento sono i cavi rosa, marrone, lilla e giallo. I cavi di alimentazione sono di sezione superiore.

Notare un piccolo supporto in metallo vicino al cavo rosso nell'angolo in basso a sinistra. Questo è l'unico punto di massa centrale per l'amplificatore.

Passaggio 6: costruzione meccanica 1

Tutte le parti principali sono montate sulla base in vetro plexiglass da 8 mm. Il motivo è semplicemente che ce l'avevo e ho pensato che sarebbe stato bello vedere le parti. È anche facile realizzare filettature nella plastica per il montaggio dei diversi componenti. La presa d'aria è sotto la ventola. L'aria viene forzata attraverso il dissipatore di calore della CPU e fuori attraverso le fessure sotto il dissipatore di calore. Le fessure nel mezzo sono state un errore e sono riempite con plastica da una pistola per colla.

Passaggio 7: amplificatore senza custodia

Passaggio 8: costruzione meccanica 2

Il pannello frontale è composto da due strati; una sottile lamina d'acciaio di un PC e un pezzo di plastica verde menta che è rimasto quando ho realizzato un nuovo battipenna per la mia Telecaster.

Passaggio 9: pannello frontale dall'interno

Passaggio 10: involucro di legno

L'involucro è realizzato in legno di ontano proveniente da un albero caduto durante una tempesta. Ho realizzato delle assi usando una pialla da falegname e le ho incollate insieme per ottenere la larghezza richiesta.

I ritagli nell'involucro sono realizzati con un router di legno elettrico.

I lati, la parte superiore e la parte anteriore sono incollati insieme, ma ho anche fissato la costruzione con viti attraverso i piccoli pezzi negli angoli.

Per poter rimuovere l'involucro in legno, il lato posteriore è tenuto separatamente in posizione da due viti.

I pezzi di plastica grigia hanno filettature per le viti da 4 millimetri per il fondo e il retro.

Il piccolo pezzo grigio nell'angolo è una piccola "ala" che blocca il pannello frontale in modo che non si pieghi verso l'interno quando si collegano le prese tele.

Passaggio 11: il retro dell'amplificatore

Sul retro c'è l'ingresso di rete, l'interruttore di alimentazione e un connettore (non utilizzato) per l'alimentazione del preamplificatore