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無線電子工学および電気工学の百科事典 コンパクトなカーアンプ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / 自動車。 電子デバイス この記事では、スイッチング電圧コンバータを備えた単純なカー ステレオ アンプの設計について説明します。 この追加により、一般的な TDA7293 または TDA7294 マイクロ回路のアンプの出力が大幅に増加し、78 オーム負荷で最大 4 W まで増加し、既製のケースの使用により製造が大幅に簡素化されました。 よく言われることですが、車のヘッドユニットの音は経験の浅いリスナーだけを満足させることができます。 実際には、ほとんどの場合、PA 無線機の出力電力の実際の値は、20 オームの負荷でチャンネルあたり 4 W を超えず、バッテリー電源で動作する場合は 16 ワットまで低下することがわかります。 実際、そのようなパワーを備えていても、音楽信号のピークファクタがなければ、どんな車内でも高品質に鳴らすことができます。音楽信号のピークファクタは、いくつかの構成では20 ... 25 dBに達します。 したがって、カーラジオの内蔵 PA は、ダイナミック レンジを制限せずに、チャネルあたり最大 5 ワットを供給できます。 現代の PA のパラメータの質的成長を考慮すると、再生パスのアップグレードの問題は、内蔵 PA の最大出力パワーによるダイナミック レンジの物理的な制限にかかっており、その拡張の可能性は機器によって使い果たされています。メーカー。 車内の高レベルの騒音（外部からのノイズを含む）により、ダイナミック レンジが大幅に減少します。 本体の遮音性とスピーカーの音圧レベルの向上により、リスニングのダイナミックレンジが拡大します。 私の考えでは、近代化の初期段階で外部 PA を設置するのが最も労力がかかりません。 カーオーディオシステムの改良は、より優れたフロントスピーカーの設置から始まる必要があることに注意してください。 最新の自動車用マルチメディア デバイスには、外部アンプを接続するためのライン出力が装備されています。 業界では高品質の自動車用 PA が数多く提供されていますが、コストが高いことがアップグレードの大きな制約となっています。 私の意見では、PAをラジオに内蔵されたアンプの出力に接続することはお勧めできません。 提案されたデバイスは最小限の機能を備えていますが、強力な非安定化電源、優れたアンプ、最小限のパッケージ サイズ、低品質の入力アクティブ フィルター コンポーネントがないなど、多くの優れた特徴を備えています。 公称電源電圧は +/-25 V で、4 オームの負荷での電力を最大 78 ワットまで高めることができます。 インターネット上で説明されている多くの設計とは異なり、この 1 チャンネル PA は、図に示す標準的で手頃な価格の Gainta アルミニウム ケースに組み込まれています。 1. 幅 (図 100 のサイズ L) - 93,6 mm。 メインボードの寸法は 96xXNUMX mm で、ケースの特別なスロットに挿入できます。 今回のプロジェクトでは装置の小型化を優先し、表面実装部品を採用しました。
PA は、ライン出力の公称負荷が 10 kΩ である特定の CD プレーヤー用に設計されました。 このデバイスは、非安定化電圧コンバータ (PN) と 7293 つの TDA7294 マイクロ回路 (ピン配列の違いを考慮すると TDAXNUMX) に基づく PA、および外部信号リモート信号 STBY アンプの制御ユニットで構成されます。 増幅回路を図に示します。 2. ソフトスタート機能を備えたコンバータは、TL494 チップと電界効果トランジスタ上に組み込まれています。 変圧器の全体電力は約 300 W で、コンバータの各脚に 5000 対のトランジスタを使用することで、より多くの電力を負荷に供給できます。 トランスの計算と磁気回路の選択は、便利な無料プログラム EXCELLENIT1 [47] を使用して実行されました。 安定化なしのパルス PSU を備えた PA は、安定化 PSU を備えた PA よりも優れたサウンドを提供するという意見があります。 コンバータのパワー トランジスタのゲート回路には抵抗 (XNUMX オーム) が含まれており、インバータによって生じる干渉のスペクトルが狭まります。 小さいボードにはパワーオン コントロール ユニットと PN コントローラがあり、大きいボードには PN と PA があります。 PV の出力回路は、一次電源に電気的に接続されていません。
PA をオンにするには、12 V の電源電圧と、リモコンの入力に 9 V 以上の制御電圧が必要です。 リモコン入力からの電圧はツェナー ダイオード VD1 と抵抗 R7 を介してトランジスタ VT2 のベースに入り、トランジスタ VT5 を開きます。 コンデンサ C8 は、PA のオンを遅らせ、リモコンの入力でノイズをフィルタリングする役割を果たします。抵抗 R1 は、ツェナー ダイオード VD2 の動作に最小限の電流を供給します。 トランジスタ VT0,7 が開き、そのコレクタに約 1 V の電圧が設定され、HL1 LED が点灯し、トランジスタ VT1 が開き、DA5 チップに電力を供給して PN を起動します。 抵抗器 R1 は制御信号がない場合に VT6 に基づく閉電圧をサポートするために必要であり、R2 はトランジスタ VT1 の最大電流を制限するために必要です。 二次電圧 PN が存在する場合、エミッタ VT1 から R1 を介して電圧がフォトカプラ UXNUMX の放射ダイオードに供給され、フォトカプラのフォトトランジスタが点灯します。 DA1 マイクロ回路に電圧が印加されると、その出力 (ピン 14) に 5 V の電圧が現れ、この電圧がコンデンサ C3 を介して TL4 パルス幅制御のピン 494 に供給されます。 C3 が充電されると、負荷抵抗 R4 によりピン 2 の電圧が減少し、ピン 9、10 のパルス幅が増加します。 これが、PN のソフト スタートの仕組みです。 抵抗器 R2 は、マイクロ回路から流れる電流 (3 ～ 2 mA) によるコンデンサ C10 の充電を防ぐためにも必要です。 TL494 の内蔵誤差アンプは使用されず、DA2 の非反転入力 15、1 にはピン 5 から 14 V に等しい電圧 ION が供給され、反転入力は PN の共通線に接続されます。 抵抗 R3、R4、およびコンデンサ C4 は、PN のスイッチング周波数を約 50 kHz に設定します。 抵抗器 R4 の場所は、PN の周波数を補正できるようにボード上に確保されています。 コンデンサ C2 と C1 は RF 干渉をブロックします。 DA9 のピン 10、1 から、XP / XS1 コネクタ (NINIGI 製 ZL201-10G、ZL262-10SG) を介して電界効果トランジスタ (FET) 制御信号がメイン PA ボードの FET ゲートに供給されます。素子 R12 上にあります。 、VD4、VT4 (R13、VD5、VT5) FET ゲート容量再充電回路が組み込まれており、抵抗 R19 ～ R22 により FET のスイッチング速度が低下し、スイッチング ノイズが低減されます。 PT はトランス T1 の一次巻線にペアで接続されており、その中間点にはヒューズリンク FU1 と U 字型フィルター C6C7L1C10C13C14C18 を介して車両の車載ネットワークの電圧が供給されます。 コンデンサ C10、C13、C14、C18 は、干渉を低減するために、変圧器 T1 の巻線 I の中点に近接して接続されます。 ダイオード VD2 は、電源の逆極性に対する保護として機能します。 二次巻線 T1 からの交流電圧は、ダイオード アセンブリ VD7、VD8 によって整流され、コンデンサ C20 ～ C23 によってフィルタリングされてから、UMZCH マイクロ回路に供給されます。 さらに、抵抗Ｒ１４を介して＋２４Ｖの電圧がフォトカプラＵ１のトランジスタに供給され、遠隔制御装置の入力に電圧がある場合には、それがトランジスタＶ７３のベースに供給される。 要素 R24、VD14、VT1 は、リモート コントロール信号が失われた後、DA73、DA9 マイクロ回路の STBY、MUTE 回路内のコンデンサを確実に急速に放電するために必要です。 これは、ラジオの電源がオフになると、線形出力に大きな電圧サージが発生し、スピーカーでクリック音が発生するためです。 ほとんどの自作機器では、STBY MUTE 信号は正の電源回路に接続された制限抵抗を介して生成されるため、ラジオがオフになっても、電源回路内のコンデンサが放電されるまで PA は STBY モードになりません。 同じ設計では、PA はラジオからのリモコン信号が消えるとすぐにオフになります。 IP 上の負荷の対称性を確保し、ブリッジ モードで動作できるようにするために、11 つの PA チャネルが反転モードで動作します。 「電源」線の電圧降下によってもたらされる干渉を最小限に抑えるために、信号回路と電源回路の共通線は、抵抗器 R15、R16 を介して低電流部分でのみ接続されます。 要素 R9、C23、R11、C27、R32、および R17 (R8、C18、R12、C24、R29、R31、および R33、R2) は帯域制限フィルターを形成し、チャネル ゲインを設定します。 マイクロ回路 DA3、DA31 の組み込みが異なるため、チャネル内のゲインを均一にするために、OOS 抵抗器 (R33 および R31) の合計抵抗を調整できます。 基板上に抵抗 R33 を配置する場所はありません。必要に応じて R9 の上に取り付けます。 Microcap 80 ソフトウェア パッケージのオペアンプの形での超小型回路のシミュレーションでは、この抵抗器の抵抗は XNUMX kOhm であることが判明しました。 LF 領域の低下 (周波数 3 Hz で -17 dB) は、PA の範囲によるものです。 まず、フロント スピーカーは、そのサイズと音響設計により、低周波数での効率が大幅に低下します。 次に、車内での周波数応答の結果、通常、低周波数領域が数デシベル増加します。 トランスは、N29,5 材料で作られた Epcos 19x20x64290 (B756-L87-X87) トロイダル磁気コア上に組み立てられています。 一次巻線には、直径 8 mm のワイヤが 0,51 回巻かれ、3 つのストランドに折り畳まれており、中央にタップが付いています。 初期データと計算結果を図18〜図1に示します。 23. 二次巻線には、同じワイヤが 14 回巻き付けられ、9,5 つのストランドに折り畳まれ、中央からタップが付いています。 コイルはリングの周囲に均等に配置されます。 チョーク L90 は、鉄粉 T52-0,51 マイクロメタル製の 75xXNUMXxXNUMX mm の環状磁気回路に巻かれており、XNUMX つのコアに折り畳まれた PEV XNUMX ワイヤが XNUMX 回巻かれています。 インダクタのインダクタンスは異なる場合がありますが、過熱が XNUMX ℃を超えることを覚えておくことが重要です。 оこのようなスロットルの C は受け入れられません。
デバイスの組み立ては、図の図にある小さな基板（図4の2：1のスケールで描かれています）から始める必要があります。 その上にある 2 つの部分が一点鎖線の枠で囲まれています。 すべての部品を取り付けた後、1 V 電圧源を XP12 コネクタの接点に接続し、+9 V をピン 12 に印加し、ピン 1 ～ 4 を共通のワイヤに接続する必要があります。 次に、接点 9 と 10 を閉じると、LED が点灯します。 VT1 コレクタには約 11 V の電圧が発生し、ピン 14 DA1 には 5 V の電圧が現れ、ピン 4 には 0,5 V 以下になり、ピン 9、10 には振幅 11 V の蛇行が生じます。オシロスコープがない場合、出力 9、10 でのパルスの存在は、デジタル マルチメータによって 5 ... 6 V の定電圧として判断されます。
次に、PA チップ DA5、DA6 を除くすべての詳細を取り付けて、大きなボード (図 2、3) を組み立てます。 ワイヤー（絶縁）ジャンパーを取り付けることも必要です。 トランジスタを同じ高さにはんだ付けすることが望ましく、そうすることでトランジスタの固定が容易になります。 TO-220 パッケージ内の共通アノードを備えたペアのダイオードは不足しているため、ボードは DO-27 パッケージ内のダイオードと置き換えられる場所を提供します。
コネクタを使用してボードを接続し、電源とリモート コントロール イネーブル信号から指定された領域に 12 V を供給すると、コンデンサ C20 と C21 にそれぞれ +25 と -25 V の電圧が表示され、VT3 エミッタに表示されます。トランスの出力巻線の中点に対して約 +8 V。 この場合、コンバータの部品が加熱してはならず、消費電流が0,3 Aを超えてはなりません。PNを確認した後、DA2、DA3マイクロ回路ははんだ付けされます。 未使用のマイクロ回路リード線は 3 ～ 4 mm 短くなります。 マイクロ回路を基板に対して厳密に垂直に取り付けることが重要です。そうしないと、プレーン全体がケースに密着せず、過熱する可能性があります。 増幅回路への干渉の影響を軽減するために、低インピーダンス (低 ESR) の容量 26 uF の追加コンデンサ C28、C30 (C32、C470) がマイクロ回路の電源ピンの近くに追加されました。 干渉を減らすために、TDA7293 の前段および出力段の電源ピンからのトラックは、これらのコンデンサのピンのはんだ付け点に接続されています。 次に、外部コネクタを接続するためにワイヤがボードにはんだ付けされます。 電源コネクタ (Degson Electronics の端子ブロック DG58C-A-2P13) には、少なくとも 2 mm のワイヤが必要です2。 長さ 50 ～ 70 mm のセグメントが基板にはんだ付けされます。 基板とRCAコネクタ（XS3.1、XS3.2）を接続するケーブルも同様に半田付けします。 これを行うには、任意の柔らかいケーブルを使用します。 同様に、X4 出力コネクタ (Degson Electronics の端子台 DG58H-A-04P-13) にワイヤをはんだ付けします。 出力ワイヤの断面積は少なくとも 0,5 mm である必要があります2。 ワイヤーのはんだ付け箇所はホットグルーで強化する必要があります。 リモコンの信号線はサイドカバーに直径2mmの穴を開け、そこから長さ20cmほどの線を出し、PAケースの内側から結び目を作って固定すると良いでしょう。 。 次に、基板をケースの溝に挿入し、トランジスタやマイクロ回路を固定するためのネジ用の穴に印を付けます。 穴は直径 3,6 mm のドリルで開けられ、「皿」ネジを取り付けるために皿穴に加工されます。 PA の強力な FET、ダイオード、および出力マイクロ回路は、ネジ用の絶縁インサートを使用し、絶縁マイカ スペーサーを介して M7 ネジでケース (図 3 の写真) に取り付けられています。 マイクロ回路のガスケットには、KPT-8 などのサーマルペーストを塗る必要があります。
次に、X4 出力コネクタがケースのプラスチック壁に取り付けられ、プリント基板からの対応するワイヤがそれらに接続されます (図 8 の写真)。 その後、信号ケーブルをアンプパネルのコネクタに接続し（図9写真）、システム全体の動作を再度確認します。 すべてが正常であれば、振動条件下でも機能するため、出力コネクタと XP / S1 コネクタ、コンデンサ全体、トランスのワイヤをホットグルーで接着することをお勧めします。 その後、本体が完全に組み立てられます。
自動車に搭載する前に、アンプを数十時間動作させて信頼性を確認することが望ましいです。 車内で直接電源を接続する場合は、断面積が少なくとも 2,5 mm のワイヤを使用して行う必要があります。2 できるだけ短くしてください (図 10)。 15 ... 20 A ヒューズを介してバッテリー端子に接続し、両方の線をプラス端子とマイナス端子からアンプに接続する必要があります。 多くの場合、車内の配線の品質が悪いため、干渉を避けるためにバッテリーからラジオまで配線する必要があります。
ケースサイズが小さいため（ヒートシンク面積約400mm）2) 動作中、PA は最大 40...50 ℃まで発熱します。 оC. これは、装置をキャビンに設置するときに空気循環が提供されている場合の、増幅装置の通常の温度です。 実際に自動車で使用すると、システムのサウンドと設置のしやすさが大幅に向上していることがわかります。 スピーカー Focal ポリグラス V1 の最大出力で長時間使用しても、PA ケースの温度は 60 °C を超えません。 当然のことながら、そのようなアンプに奇跡を期待すべきではありませんが、TDA7293マイクロ回路の特性を維持しながら、低価格帯の工芸品のほとんどを「再現」すると間違いなく主張できます。 PA の一部のパラメーターは、Right Mark Audio Analyzer 6.0 (RMAA) コンピューター プログラムを使用してチェックされました。 15 V の電源電圧で 12,6 W の出力電力の場合、チャネルの高調波歪みは 0,045 および 0,019%、相互変調歪みは 0,024 および 0,026% です。 信号対雑音比は約 90 dB です。 インターネット フォーラムでの一般的な意見に反して、(右チャネルに) マイクロ回路を反転して組み込むと、測定されたパラメータの点で最悪の結果が示されました。 マイクロ回路の参考資料 [2] に記載されている典型的な回路を使用することが最良の選択肢であることが判明しました。 可能な代替品: PN TL494 チップには類似品があります - YuA7500、MB3759、UPC494、IR3M02、KP1114EU4。 IRF3205 の代わりに、44 V を超える電圧に対応する最新の電界効果 N チャネル トランジスタ (IRFZ540、IRF111、BUZ80S、STP06NF1405、IRF50 など) を取り付けることができ、トランジスタを 817 ペアだけ使用することもできます。 BC2 トランジスタは 5550N100S、MMBT2222、MMBT2、1484SD807 に置き換えることができ、BC2 トランジスタは 2160STR17、BCX591、MMBT2907、PMBT51 に置き換えることができます。 トランジスタ BCX52 は、BCX53、BCX2、1027SB2、1313SB1123、SB3U を置き換えます。 必要に応じて、トランジスタの種類の選択は参考書[7]に従って行うことができます。 少なくとも 8 A の直流電流と 3 V 以上の電圧向けに設計された 80 つのダイオード アセンブリ VD302、VD304 は、5404 つのダイオード FR25 ～ FRXNUMX、UFXNUMX、RGPXNUMXG で置き換えることができます。 図上。 図１１は、筆者が使用したＰＡユニットのフロントパネルとリアパネルのエレメントとスイッチングユニットの配置図を示す。
文学
著者：Yu。Ignatiev、Ivano-Frankivsk
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