LM3886 Leistungsverstärker, Dual oder Bridge (verbessert) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Ein kompakter Dual-Power- (oder Bridge-) Verstärker ist einfach zu bauen, wenn Sie etwas Elektronikerfahrung haben. Es werden nur wenige Teile benötigt. Noch einfacher ist es natürlich, einen Mono-Amp zu bauen. Die entscheidenden Themen sind die Stromversorgung und die Kühlung.

Mit den von mir verwendeten Komponenten kann der Verstärker ca. 2 x 30-40W an 4 Ohm liefern, und im Brückenbetrieb 80-100 W an 8 Ohm. Der Trafostrom ist der limitierende Faktor.

Der Verstärker ist jetzt (2020-10-17) neu gestaltet, wobei beide Kanäle im Dual-Modus nicht invertierend sind. Dies ermöglicht bei Bedarf auch einen hochohmigen Eingang.

Schritt 1: Elektronisches Design

Die Geschichte ist diese; In Schweden haben wir kommunale Müll- und Wiederverwendungsstationen. Hier lassen Sie alles, was Sie loswerden möchten (keine Lebensmittelabfälle). Also fand ich im Container für Elektronik etwas, das wie ein selbstgebauter Verstärker aussah. Ich habe es geklaut (weil es nicht nehmen darf, nur gehen lassen). Als ich nach Hause kam, überprüfte ich, was es war und stellte fest, dass der Leistungsverstärker-IC der wirklich beliebte LM3875 war. Ich habe damit angefangen, meinen eigenen Gitarrenverstärker zu bauen, aber die Beine des ICs waren kurz und etwas beschädigt, sodass ich am Ende aufgeben musste. Ich habe versucht, einen neuen zu bekommen, aber das einzige, was zum Verkauf stand, war der Nachfolger, der LM3886. Ich kaufte zwei und fing ernsthaft an. Die Idee war, eine kompakte Gitarren-Endstufe zu bauen, die zwei LM3886:s verwendet, entweder für zwei Kanäle oder in einer Brückenschaltung. Auf meinem eigenen Schrottplatz hatte ich einen CPU-Kühlkörper und einen PC-Lüfter, also war die Idee, den Kühlkörper und den Lüfter zu verwenden, um einen Verstärker ohne externen Kühlkörper zu bauen.

Schritt 2: Elektronisches Design (Leistungsverstärker)

Das Design der Endstufe ist wirklich geradlinig und folgt dem Datenblatt-Beispiel in der absolut exzellenten Application Note AN-1192 von Texas Instruments, die Ihre Bibel sein sollte, wenn Sie den LM3886 verwenden möchten.

Die obere Schaltung ist der nicht-invertierende Verstärker mit der Verstärkung 1 + R2/R1. Der untere Verstärker invertiert mit der Verstärkung von R2/R1 (wobei R2 der Rückkopplungswiderstand ist). Bei einem Brückendesign besteht der Trick darin, die Widerstandswerte so zu ermitteln, dass beide Schaltungen die gleiche Verstärkung haben. Mit hauptsächlich Standardwiderständen (einige Metallschichtwiderstände) und dem Messen des genauen Widerstands konnte ich Kombinationen finden, die funktionierten. Die nicht invertierende Schaltungsverstärkung ist 1+ 132, 8/3, 001 = 45, 25 und die invertierende Verstärkung ist (132, 8+3, 046)/1, 015 = 45, 27. Ich habe einen Verstärkungsschalter (SW1) eingeführt um den Gewinn steigern zu können. Es reduziert den R1-Wert, um eine viermal höhere Verstärkung zu erhalten.

Nicht invertierende Schaltung: 1,001 k parallel zu 3,001 k ergibt (1 * 3) / (1+3) = 0,751 Ohm. Verstärkung = 1+ 132, 8/0, 75=177, 92 = 178

Die invertierende Verstärkung beträgt 179, 1 = 179, akzeptabel!

Die kleine (und kostenlose) Anwendung "Rescalc.exe" kann Ihnen bei Widerstandsberechnungen (seriell und parallel) helfen

Ich wollte die beiden Verstärker separat nutzen können, daher war ein Schalter (SW2) zum Umschalten zwischen Stereo und Bridge erforderlich.

Der Schalter SW2 steuert den Dual-/Brückenmodus. In der Position "Brücke" ist der Verstärker B auf invertierend eingestellt, der positive Eingang ist geerdet und der Ausgang von Verstärker A ersetzt die Masse am Ausgang B.

Im Dual-Modus arbeiten beide Verstärker im nicht-invertierenden Modus. SW1C verringert die Verstärkung, sodass Amp A und B die gleiche Verstärkung haben.

Die Eingangs-Tele-Buchsen sind so verbunden, dass das Signal sowohl an Amp A als auch an Amp B (Dual Mono) gesendet wird, wenn kein Stecker in Buchse A steckt.

Im Low-Gain-Modus 1 ergibt eine 6-V-Spitze-zu-Spitze-Eingangsspannung die maximale Ausgabe (70 V pp), und im High-Gain-Modus sind 0,4 V erforderlich.

Schritt 3: Elektronisches Design (Stromversorgung)

Das Netzteil ist ein geradliniges Design mit zwei großen Elektrolytkondensatoren und zwei Folienkondensatoren und einem Brückengleichrichter. Der Gleichrichter ist der MB252 (200V /25A). Es ist auf dem gleichen Kühlkörper wie die Endstufen montiert. Sowohl der Gleichrichter als auch der LN3686 sind elektrisch isoliert, sodass keine zusätzliche Isolierung erforderlich ist. Der Transformator ist der 120VA 2x25V Toroid-Transformator aus dem Verstärker, den ich auf dem Schrottplatz gefunden habe. Es kann 2, 4A liefern, was eigentlich etwas niedrig ist, aber damit kann ich leben.

In Abschnitt 4.6 von AN-1192 wird die Ausgangsleistung für verschiedene Lasten, Versorgungsspannungen und Konfigurationen (Single, Parallel und Bridge) angegeben. Der Grund, warum ich mich für das Brückendesign entschieden habe, lag hauptsächlich darin, dass ich einen Transformator hatte, der aufgrund der geringen Spannung nicht in einer Parallelschaltung verwendbar war. (Die 100-W-Parallelschaltung erfordert 2x37V, aber das Brückendesign arbeitet mit 2x25V).

Die kleine Applikation "PSU Designer II" von Duncan Amps ist sehr zu empfehlen, wenn man seriöse Trafowerte berechnen möchte.

Schritt 4: Elektronisches Design (Abwärtsregler und Lüftersteuerung)

Der Bedarf des Lüfters bei voller Drehzahl beträgt 12V 0, 6A. Das Netzteil liefert 35V. Ich habe schnell festgestellt, dass der Standardspannungsregler 7812 nicht funktioniert. Die Eingangsspannung ist zu hoch und die Verlustleistung von (ungefähr) 20V 0, 3A =6W erfordert einen großen Kühlkörper. Daher habe ich einen einfachen Abwärtsregler mit einem 741 als Controller und einem PNP-Transistor BDT30C als Schalter entworfen, der einen 220uF-Kondensator auf die Spannung von 18 V auflädt, was ein vernünftiger Eingang für den 7812-Regler ist, der den Lüfter mit Strom versorgt. Ich wollte nicht, dass der Lüfter mit voller Geschwindigkeit arbeitet, wenn er nicht benötigt wird, also entwarf ich eine Schaltung mit variablem Tastverhältnis (Pulsweitenmodulation) mit einem 555-Timer-IC. Ich habe einen 10k NTC-Widerstand aus einem Laptop-Akku verwendet, um das Tastverhältnis des 555-Timers zu steuern. Es ist auf dem Leistungs-IC-Kühlkörper montiert. Der 20k-Pot wird verwendet, um die niedrige Geschwindigkeit einzustellen. Der Ausgang des 555 wird vom NPN-Transistor BC237 invertiert und wird zum Steuersignal (PWM) an den Lüfter. Das Tastverhältnis ändert sich von 4, 5 % auf 9 % von kalt zu warm.

Der BDT30 und der 7812 sind auf einem separaten Kühlkörper montiert.

Beachten Sie, dass in der Zeichnung PTC anstelle von NTC (negativer Temperaturkoeffizient) steht, in diesem Fall von 10k bis 9, 5k, wenn ich meinen Finger darauf lege.

Schritt 5: Der Kühlkörper

Die Endstufen, der Gleichrichter und der PTC-Widerstand sind auf der Kupferplatte des Kühlkörpers montiert. Ich habe Löcher gebohrt und mit einem Gewindewerkzeug Gewinde für die Befestigungsschrauben gemacht. Das kleine Veroboard mit den Komponenten für die Endstufe wird oben auf den Endstufen montiert, um eine möglichst kurze Verkabelung zu gewährleisten. Die Verbindungskabel sind die rosa, braunen, lila und gelben Kabel. Stromkabel haben einen höheren Durchmesser.

Beachten Sie den kleinen Metallständer am roten Kabel in der unteren linken Ecke. Das ist der einzige zentrale Massepunkt für den Verstärker.

Schritt 6: Mechanischer Aufbau 1

Alle wesentlichen Teile sind auf dem 8 mm großen Plexiglas-Glasfuß montiert. Der Grund ist einfach, dass ich es hatte und ich dachte, es wäre schön, die Teile zu sehen. Auch Gewinde für die Montage der verschiedenen Komponenten lassen sich leicht in den Kunststoff einbringen. Der Lufteinlass befindet sich unter dem Lüfter. Die Luft wird durch den CPU-Kühlkörper und durch die Schlitze unter dem Kühlkörper gepresst. Die Schlitze in der Mitte waren ein Fehler und sind mit Plastik aus einer Klebepistole gefüllt.

Schritt 7: Verstärker ohne Gehäuse

Schritt 8: Mechanischer Aufbau 2

Die Frontplatte besteht aus zwei Schichten; eine dünne Stahlplatte von einem PC und ein Stück mintgrünes Plastik, das übrig blieb, als ich ein neues Schlagbrett für meine Telecaster machte.

Schritt 9: Frontplatte von innen

Schritt 10: Holzgehäuse

Das Gehäuse besteht aus Erlenholz von einem Baum, der im Sturm gefallen ist. Ich machte einige Bretter mit einem Zimmermannshobel und klebte sie zusammen, um die erforderliche Breite zu erhalten.

Die Aussparungen im Gehäuse werden mit einer elektrischen Holzfräse hergestellt.

Die Seiten, die Oberseite und die Vorderseite sind zusammengeklebt, aber ich habe die Konstruktion auch mit Schrauben durch die kleinen Stücke in den Ecken befestigt.

Um das Holzgehäuse abnehmen zu können, wird die Rückseite mit zwei Schrauben separat gehalten.

Die grauen Kunststoffteile haben Gewinde für die 4 Millimeter Schrauben für Boden und Rückseite.

Das kleine graue Stück in der Ecke ist ein kleiner "Flügel", der die Frontplatte verriegelt, damit sie sich beim Einstecken der Telebuchsen nicht nach innen verbiegt.

Schritt 11: Die Rückseite des Verstärkers

Auf der Rückseite befindet sich der Netzeingang, der Netzschalter und ein (nicht verwendeter) Anschluss für den Vorverstärkerstrom