Как сделать усилитель звука в машину своими руками: схема сборки устройства и его блока питания для автомобильного сабвуфера, магнитолы и колонок, рейтинг УМЗЧ

Теоретические основы построения автомобильных усилителей звуковой частоты. Особенности питания автомобильных систем. Практические схемы простых усилителей на транзисторах и интегральных микросхемах.

Содержание

Усилитель звука в авто своими руками

Автомобильные конструкции используются для работы с различными источниками звука. Это может быть магнитола, мобильный телефон или FM тюнер. Обычно уровня сигнала с выхода этих устройств достаточно для того чтобы раскачать выходной каскад, поэтому предварительный каскад в такой конструкции не требуется, тем не менее, регуляторы тембра в схеме должны присутствовать. Они могут быть пассивными или активными. Большой популярностью пользуются узлы регулировки тембра, собранные на операционных усилителях. Их недостатком является необходимость использования двухполярного питания. Пассивные регуляторы на дискретных элементах просты в изготовлении и не требуют настройки.

Мощный автомобильный усилитель звука, сделанный своими руками, должен обеспечивать такой уровень выходного сигнала, чтобы шум мотора не мешал нормальному прослушиванию. Все автомобильные электронные устройства получают питание от бортовой сети, поэтому схемы рассчитаны именно на это напряжение. Выходная мощность автомобильных систем обычно ограничивается 15-25 ваттами. Это связано с определённым напряжением, которое обеспечивается бортовой сетью автомобиля. Следует учитывать, что система зажигания создаёт импульсные помехи, поэтому входные цепи нужно хорошо экранировать, а по цепям питания ставить LC фильтры.

Существуют автомобильные системы, обеспечивающие выходную мощность 100-300 W и более. Для них требуется двухполярное питание 40-60 В, поэтому в схеме имеется импульсный преобразователь напряжения. Такие устройства содержат большое количество деталей, и они сложны в изготовлении и настройке. Мощный усилитель звука для авто своими рукам можно сделать на комплементарных парах кремниевых транзисторов. Сложные транзисторные схемы, питающиеся от импульсного преобразователя напряжения, обеспечивают выходную мощность 40-50 ватт на канал, линейную частотную характеристику в диапазоне 20 Гц-20 кГц и коэффициент нелинейных искажений порядка 0,05%.

Автоусилитель звука своими руками 760 Вт

Чтобы собрать автоусилитель звука своими руками, необходимо иметь желание и некоторое количество свободного времени, а также нужно всегда стремится к тому, чтобы получился качественный усилитель мощности, который возможно собрать своими руками. К тому же нужно обладать определенными знаниями и навыками, да и финансовые затраты тоже имеются.

Тем не менее конечный результат будет приятен, а усилитель порадует ваш слух чистым, прозрачным звучанием с достаточной выходной мощностью. В процессе конструирования автомобильного усилителя возможно будут возникать некоторые трудности с поиском необходимых электронных компонентов, в таких случаях можно будет воспользоваться их аналогами. Создание блочной конструкции усиления звука в аудиосистеме автотранспорта хотя процесс не быстрый но в итоге получается собрать пять компактных усилителя, мощность которых в сумме будет составлять 690 Вт. При желании есть возможность увеличить это значение до 760 Вт. p>

Необходимые требования к устройству

Вначале нужно определиться с техническими характеристиками, которые вы предполагаете получить в итоговом результате. Как правило это высокое качество звука, высокое значение мощности на выходе, технологически не сложная конструкция, при которой создается удобство в эксплуатации, невысокая себестоимость, возможность работы на двенадцать динамических излучателей и сабвуфер. Такие требования можно получить если изготовить автоусилитель своими руками в количестве пяти штук, в числе которых один должен работать на сабвуфер. Оптимальным решением этой задачи является изготовление отдельного усилителя мощности по принципиальной схеме Ланзара.

автоусилитель звука своими руками-2

Для сборки такого аппарата потребуется четыре микросхемы, а именно две штуки TDA 7384 — 4x40W и две штуки TDA 2005 — 1x20W. Эти микросхемы предназначаются для питания фронтальной акустической системы. Такое схематическое решения является наиболее экономичным в плане денежных затрат.

Эффективный преобразователь напряжения

автоусилитель звука своими руками-176

В автоусилителе звука наиболее важной и вместе с тем трудоемкой частью считается преобразователь напряжения. Поэтому именно с этого блока следует приступать к сборке всего комплекса усилителя звука. В качестве генератора импульсов преобразователя задействован известный двухтактный контроллер широтно-импульсной модуляции особой точности — TL494. В случае отсутствия в наличии такой микросхемы можно использовать ее аналог — 1114ЕУ3/4. В микросхеме отсутствует отдельный усилитель на выходе. В каждом плече каскада преобразователя установлены на тепло-отводных радиаторах по паре мощных полевых транзисторов IRF3205, которые закреплены через изолирующую прокладку с применением тепло-проводимой  пасты. Радиаторы для этой цели можно использовать от компьютерных блоков питания.

В цепи выпрямителя применены диоды КД 213А с максимальным током 10 А, но в дополнительном охлаждении они не нуждаются. Кроме этого потребуются пара электромагнитных реле рассчитанных на рабочий ток 20 А, но для верности лучше поставить на 50-60 А. Преобразователь напряжения имеет функцию remote контроля, что несомненно является эффективным устройством, так как при управлении питанием и включении сабвуфера не требуется дополнительная установка мощных переключателей. При появлении положительного напряжения на ремоут контроль, моментально включается реле и питание поступает на преобразователь.

автоусилитель звука своими руками-3

Собрать автоусилитель звука своими руками в принципе не очень трудно, но некоторые затруднения могут сложится при изготовлении трансформатора, то есть если в наличии нет ферритовых колец, тогда придется искать старые, подходящие источники питания. Отлично подходят для этих целей БП от компьютера. Там тоже придется немного поколдовать, так как две половинки ферритовых колец надежно склеены, то для их разъединения нужно немного подогреть стыки зажигалкой, а потом с осторожностью извлечь из каркаса и убрать штатные обмотки. Прежде чем приступать к намотке нужной нам обмотки, нужно удалить боковые стенки каркасов и затем соединить их друг с другом, что бы получился один длинный каркас, на который свободно уместятся все нужные витки обмоток.

автоусилитель звука своими руками-8

Первичная обмотка наматывается из расчета десять витков со средней точкой (2 х 5 Вит.)пятью жилами эмаль-провода диаметром 0,8 мм. Проще делать так: намотал 5 витков по всей длине каркаса, сделал отвод, а обмотку изолировал лакотканью, затем поверх намотал еще пять витков. Далее нужно произвести фазировку, то есть соединить начало первой обмотки с концом второй. Место соединения концов это и есть тот отвод, на который будет подаваться положительное напряжение от общего питания. После того как сделали фазировку, можно приступать к намотке проверочной вторичной обмотки с любым количеством витков, с помощью которой определим правильность фазировки.

автоусилитель звука своими руками-4

При включении преобразователя в сеть трансформатор не должен перегреваться на холостом ходу и не издавать посторонних звуков типа жужжания, транзисторы должны оставаться холодными. Далее подключаем в цепь вторичной обмотки лампу накаливания, при этом она должна засветится полным накалом, а транзистор не должен греться, только со временем он немного прогревается. Если после этого испытания никаких проблем нет, то убираем пробную обмотку и наматываем нормальную.

Сборка конструкции

автоусилитель звука своими руками-5

Когда все модули и блоки изготовлены и протестированы, то можно своими руками начинать монтаж автоусилителя звука. Корпус устройства можно изготовить из ненужных DVD. На место дисплея в корпусе монтируется блок светодиодной индикации. Печатные платы размещаются на днище корпуса и крепятся с использованием изоляционных шайб.

автоусилитель звука своими руками-7

Входные коннекторы подойдут от DVD, а клеммы выполнены из разъемов взятых с автомагнитолы. Охлаждение внутри корпуса выполняет кулер, поэтому радиаторы микросхем не имеют перегрева, а сабвуфер не требует охлаждения.

автоусилитель звука своими руками-9

Зачем нужен автомобильный усилитель звука?

При активации звучания на полную мощность автомагнитолы начинают издавать неприятные для человеческого слуха шумы и хрипы. Это связано с тем, что штатный усилитель для автомобильной аудиосистемы слишком слабый и не справляется с нагрузкой, которая на него возлагается. Особенно если аудиосистема дополнена сабвуфером. Для устранения сторонних и неприятных шумов могут использоваться усилители.

Усилительное устройство не должно изменять звучание, его предназначение заключается в поддержке качества звука на соответствующем уровне.

Канал Treicer100 наглядно дал ответ на вопрос, с какой целью в автомобили устанавливаются усилительные устройства.

Схема усилителя для авто

Принципиальная схема основана на силовых транзисторах 2N3055. В сочетании с регулятором НЧ (активный фильтр) звук просто уникален — дешевые TDA стоят на обочине)). Автомобильный сабвуфер оснащен инвертором питания 12 В в двухполярное повышенное.

Характеристики усилителя

Выходная мощность:

  • На нагрузке 4 Ома максимальная – 4 x 50 Втт.
  • На нагрузке 4 Ома номинальная – 4 x 45 Втт.
  • На нагрузке 2 Ома максимальная – 4 x 80 Втт.
  • На нагрузке 2 Ома номинальная – 4 x 75 Втт.
  • Напряжение питания от 8 до 18 Вольт.

Остальные характеристики смотрите в даташит.

Основа устройства

Начинающие радиолюбители в первую очередь задаются вопросом: из чего можно собрать простой усилитель звука в домашних условиях. Работа устройства основывается на транзисторах или микросхемах, либо возможен редкий вариант — на лампах. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Усилитель своими руками. Усилитель звука для сабвуфера в машину

Подключаем межблочные провода и управляющий (REM)

Чтобы проложить кабель, необходимо найти линейный выход на магнитоле. Линейный выход можно распознать по характерным «колокольчикам», что расположены на задней панели магнитолы. Количество линейных выходов отличается в разных моделях магнитол. Обычно их от одной до трёх пар. В основном они распределяются следующим образом 1 пара – можно подключить сабвуфер или 2 колонки (подписаны как SWF) Если их 2 пары можно подключить 4 колонки или сабвуфер и 2 колонки (выхода подписаны F и SW), и когда на магнитоле 3 пары линейных проводов можно подключить 4 колонки и сабвуфер (F, R, SW) F Это Front т. е. передние колонки, R Read задние колонки, и SW Sabwoorer я думаю и так всем понятно что.

У магнитолы нет линейных выходов? Ознакомиться со статьей «Как подключить усилитель или сабвуфер к магнитоле без линейных выходов».

Для соединения потребуется межблочный провод, на котором ни в коем случае нельзя экономить. Запрещается около силовых проводов укладывать межблочный кабель, так как при работе двигателя будут слышны различного рода помехи. Протянуть провода можно как под ковриками салона, так и под потолком. Последний вариант особенно актуален для современных машин, в салоне которых создающих помехи электронных принадлежностей.

Ещё необходимо подключить управляющий провод (REM). Как правило, он идёт вместе с межблочными проводами, но бывает что его и нету, приобретите отдельно необязательно чтобы он был большого сечения 1 мм2 вполне достаточно. Это провод служит управлением для включения усилителя т. е. когда выключаете магнитолу она автоматические включает ваш усилитель или сабвуфер. Как правило этот провод на магнитоле имеет синий цвет с белой полоской, если его нет то используйте синий провод. Подключается он к усилителю к клеме под названием REM.

Шаг 2: Узнаем особенности устройства

Нужно найти как можно больше информации о начинке усилителя.

В моем случае на заднем радиаторе установлено большое 24-контактное устройство. Очевидно, что это устройство питания.

В некоторых случаях вы можете обнаружить внутри дискретные усилители, они могут быть своего рода транзисторным массивом или H-мостом. Я ищу усилитель класса AB, потому что не вижу ни одной выходной фазы фильтрации, ни одного индуктора или большого электролитического конденсатора (кроме одной из 12-вольтовых батарей), которые характерны для усилителей класса D.

К счастью, я нашел техпаспорт к одной из деталей. Её номер TA8272H, и из техпаспорта я узнал, что это линейный биполярный аудиоусилитель класса AB, как я уже догадался. Они не особо энергоэффективны, но производят меньше шума по сравнению с усилителями класса D.

Файлы

  • 1400.pdf

Основные характеристики усилителей звука для автомобилей

При выборе устройства для усиления громкости надо обратить внимание не только на производителя, но и на основные характеристики.

К ним относятся:

  • класс устройства;
  • число каналов;
  • величина номинальной выходной мощности;
  • параметр максимальной и минимальной воспроизводимой частоты;
  • чувствительность устройства;
  • величина гармонических искажений, а также соотношение шума и сигнала.

Класс устройства

В продаже можно встретить устройства классов:

  • А;
  • В;
  • С;
  • D;
  • АВ.

Последние два варианта более популярны, поэтому следует остановиться на них:

  1. Устройства класса АВ характеризуются высоким качеством выходных импульсов, но пониженным коэффициентом полезного действия. В результате этого величина выходной мощности будет невысокой, из 100 Вт на выходе не более 50 Вт. Габариты таких устройств больше, поскольку около половины мощности выделяется в виде теплового потока, который надо рассеять с помощью радиаторных устройств.
  2. В устройствах типа D не применяются мощные транзисторные механизмы. Но величина выходной мощности будет выше, а размеры усилительного прибора — меньше. Параметр КПД в D-усилителях составит до 95%, но стоимость такого оборудования значительно выше. Использование усилительного устройства класса D позволит потребителю подключить к машинной магнитоле мощный сабвуфер.

Канал Ensemb показал практические примеры и подробно рассказал о классификациях автомобильных усилительных устройств.

Число каналов

Усилительные устройства могут иметь разное количество каналов:

  1. Моноблоки или одноканальное оборудование используется для подсоединения сабвуфера к установленной в автомагнитоле. Моноблоки могут не иметь фильтрующего устройства повышенных частот, но важно, чтобы они оснащались низкочастотными фильтрами. Диапазон проигрываемых частот в подобных устройствах, как правило, смещается вниз, а параметр наибольшей мощности обычно не более 250 Гц. Если планируется подключение мощного саба, усилительный прибор должен оснащаться фильтрующим элементом сверхнизких частот, это позволит срезать вредные и неприятные звуки. Если в штатной аудиосистеме отсутствует регулятор уровня баса, то моноблок должен быть оснащен этой функцией.
  2. Двухканальное оборудование представляет собой более универсальный тип устройств. Такие усилители применяются для подсоединения двух динамиков либо одного мощного саба по схеме моста. Процедура усиления в двухканальном оборудовании выполняется в слышимом для человеческого уха диапазоне — от 20 до 20 тысяч Гц. Такие усилители оборудуются низко-, а также высокочастотными фильтрующими устройствами.
  3. Трехканальные устройства используются для подсоединения двух динамиков и саба. Такое оборудование в зависимости от производителя обычно оснащается дополнительными функциями для работы с сабами. Как правило, это фильтрующие элементы и регуляторы басов.
  4. Универсальный вариант — оборудование, рассчитанное на 4 канала, обычно применяется для создания полной аудиосистемы. Такой девайс выполнен из двух усилителей по 2 канала, которые установлены в один корпус. Каждое из устройств оснащается собственным кроссовером, что дает возможность применения оборудования для соединения с 4 динамиками либо с двумя колонками и одним сабвуфером. Иногда два канала применяется для проигрывания повышенных частот, а другие два — для воспроизведения пониженных.
  5. Устройства, рассчитанные на пять каналов. Такое оборудование используется для соединения с сабом и четырьмя динамиками.

Величина выходной мощности

Этот параметр — один из основных, который надо учитывать при покупке. Величина выходной мощности представляет собой значение, с которым оборудование может функционировать на протяжении длительного времени не менее 60 минут. Чтобы ввести потребителей в заблуждение, изготовители устройств могут указывать на упаковках числа, относящиеся к пиковой мощности. Эта величина представляет собой мощность, которую оборудование выдает кратковременно. Но длительное функционирование при таком параметре может привести к повреждению оборудования.

Параметр выходной мощности представляет собой величину, обратно пропорциональную значению внутреннего сопротивления установленных колонок. Если показатель их сопротивления возрастает в два раза, то мощность снижается на 50%. При подсоединении двух колонок к одному каналу усилителя величина сопротивления изменится. При необходимости применения пары каналов надо удостовериться, что оборудование позволяет выполнить такое подключение.

Частота воспроизведения

Параметр частоты проигрывания охватывает весь воспроизводимый диапазон 20-20000 Гц. Возможно превышение этих значений, но по факту это роли не играет. В одноканальном оборудовании, использующимся для работы с сабвуферами, величина наибольшей частоты может составить до 300 Гц. Этого достаточно для качественной работы саба, большую частоту проигрывать нет смысла.

Сергей Лебедев подробно рассказал о регулировке параметра частоты при работе автомобильного усилительного устройства.

Параметр искажений и соотношение шума и сигнала

Если потребитель ценит высокое качество звучания, важно обратить внимание на эти характеристики. Величина искажения представляет собой шум, который привносится в воспроизводимые импульсы. Повышенное значение искажений может проявляться исчезанием чистоты звучания. Сам звук при этом будет более глухим, проявляется шипение, в частности, при увеличении громкости.

Параметр гармонических искажений представляет собой соотношение величины вносимой гармоники к амплитуде полезных импульсов. Обеспечение высококачественного звука возможно при 1% гармонических искажений на любых частотах. Слух человека не сможет различить гармоническое искажение меньше 0,5%, поэтому покупать дорогие усилители, обладающие меньшим параметром, нет смысла.

Помимо гармонического шума, усилительное оборудование воспроизводит и случайный, в качестве источника могут быть:

  • пониженная разрядность центрального процессора магнитолы;
  • тепловой шум, появляющийся в результате перегрева оборудования;
  • самовозбуждение устройства;
  • различные паразитные связи и т. д.

Величина этого шума характеризуется соотношением звука с импульсом. Данное значение определяет, каким будет шум, если на входе оборудование импульс равен нулю. Для качественного звучания эта величина должна составить не менее 75 децибел. Если в автомобиле установлена элитная магнитола премиум класса, то этот параметр должен быть не менее 95 децибел.

Чувствительность

Параметр представляет собой значение входного импульса, при котором оборудование позволяет воспроизводить сигналы номинальной мощности. Машинные приборы для усиления оборудуются регуляторными устройствами, что позволяет их устанавливать на любые мультимедийные системы. Если потребитель планирует подсоединить усилительное устройство к выходу предусилителя магнитолы либо другого оборудования или кроссовера, надо учесть один момент. Подобранный прибор должен обладать функцией настройки параметра чувствительности. А выходной импульс девайса, установленного в цепочке до усилка, должен быть в диапазоне чувствительности оборудования.

Чтобы выбрать качественное устройство, надо убедиться в наличии защит, добавленных производителем в оборудование. Желательно, чтобы усилительный прибор был защищен от перенагрузки и замыкания в электроцепи. При покупке надо учесть и размеры оборудования. Мощное устройство характеризуется большими габаритами, поэтому перед установкой нужно продумать, где его разместить. Место установки должно быть защищено от воздействия влаги и пыли, но иметь свободный доступ воздуха для охлаждения радиатора.

Канал Vinokurov Audio подробно рассказал о настройке параметров чувствительности в автомобильных аудиосистемах.

Схема усилителя

Простой усилитель мощности 4x50 Вт

Схему включения микросхемы всегда можно посмотреть в

даташит

. Все просто и очевидно: слева четыре входа, справа четыре выхода на акустические системы. Естественно входа можно замыкать между собой, но не выхода. Каждый выход микросхемы должен быть нагружен на свою акустическую систему.

С этим, я думаю, вопросов не возникнет. Единственное, что стоит пояснить так это вывода «ST-BY» и «MUTE». «ST-BY» – это ждущий режим, обычное его сразу соединяют с плюсом питания и усилитель всегда активен. «MUTE». – это режим выключенного звука, обычное его так же соединяют с плюсом питания и усилитель всегда становится активен. На плате для того стоят перемычки.

Плата усилителя

Простой усилитель мощности 4x50 Вт

Платы можно сделать обычным ЛУТ за несколько десятков мину. Скачать ее можно тут:

После спайки и сборки усилителя не забудьте установить микросхему на радиатор, желательно большой если вы меломан, который любит громкость.

Простой усилитель мощности 4x50 Вт

Применение усилителя

Микросхема изначально разрабатывалась для применения как усилитель мощности звука в автомагнитолах. Поэтому использовать данный усилитель в машине — это отличный выбор. Но учтите, что желательно использовать толстые провода питания. Так же возможно потребуется солидно увеличить емкость фильтрующих конденсаторов питания.

Усилитель на микросхеме отлично подходит и для домашнего использования. Питать его можно от старого компьютерного блока питания, как это делал я в свое время. А охлаждающий радиатор использовать с вентилятором – это существенно уменьшит его размеры.

Думаю, ничего сложного тут нет, но если кому-то чего-то не понятно – жду ваши вопросы в комментариях. Всем спасибо!

Простой усилитель мощности 4x50 Вт

Смотрите видео теста усилителя

Дополнительные советы

Опытные радиолюбители могут добиться еще более чистого звучания усилителя, если создадут схему самостоятельно. Сделать это без вспомогательных инструментов довольно сложно.

Усилитель своими руками. Усилитель звука для сабвуфера в машину

Чтобы не запутаться, рекомендуется пользоваться программой Sprint Layout. Она обладает следующими функциями:

  • проектирование схем слабой и средней степени сложности;
  • проектирование разводки;
  • просмотр моделей в трехмерном изображении;
  • возможность создания библиотеки деталей.

Усилитель своими руками. Усилитель звука для сабвуфера в машину

Можно скачать и установить русифицированную программу с дополненным функционалом бесплатно. Для этого следует искать 6 версию ПО (не официальную, а именно переведенную). Она совместима со всеми версиями англоязычной вплоть до пятой.

Усилитель своими руками. Усилитель звука для сабвуфера в машину

Программа поможет создать наглядные планы, куда более полезные в деле, чем фото самодельных усилителей звука и их схем.

Усилитель своими руками. Усилитель звука для сабвуфера в машину

Шаг 6: Громкость

У меня нет регулятора громкости, но это не проблема, я просто могу регулировать громкость на источнике, например на iPod, телевизоре и т.д. Или можно добавить стерео потенциометр на линию с входом, а при желании можно сделать совсем модно, и добавить цифровой регулятор громкости с дистанционным управлением.

Видео «Рекомендации по подключению и настройке усилка»

Канал Avtozvuk в видеоролике дал подробные советы по регулировке основных параметров и настройке автомобильного усилителя после установки.

Загрузка ...

 Загрузка …

Способ третий

В данном способе я еще хотел бы рассказать об одном варианте как из автомагнитолы сделать усилитель для более современных устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки и тому подобные имеющие в наличии Bluetooth адаптеры.

Усилитель для автомагнитолы Bluetooth

В этом случае нас выручит переходник WirelessBluetoothMusicReceiver, лишь бы у вашего головного устройства присутствовал порт AUX-IN. В противном же случае всегда можно воспользоваться иными переходниками, адаптерами и FM модуляторами способными имитировать дополнительные стереофонические аудиовходы усилителя мощности звуковой частоты. Ну, если же вы относите себя к числу нормальных ребят, которые не боятся сложностей и всегда идут в обход то я могу вам предложить вариант не для ленивых в следующим способе.

Шаг 9: Готово!

В следующий раз можно внедрить в усилок для колонок в машину светодиод для индикации работы, пульт дистанционного управления и Bluetooth.

Если устройство собрано правильно

В том случае, если предварительный усилитель своими руками собран правильно, при подаче питания и подключении телефона колонки заработают в штатном режиме.

Обратите внимание на то, что транзисторные усилители, функционирующие в стерео режиме, обладают конструкционным включением из двух независимых устройств.

Схема из трех каскадов является наиболее функциональной, так как в ее работе каскады передают мощность друг другу – от первого до последнего. На самый последний каскад следует монтировать радиатор.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...