Статьи

Переделка цифрового усилителя для сабвуфера Canton AS120SC: быстро!

Опубликовано: 27.08.2018

Принес приятель в ремонт активный сабвуфер Canton AS120SC.

Сразу оговорюсь, что речь пойдет не о ремонте сабвуфера, хотя было бы неплохо привести в рабочее состояние именно этот любопытный экземпляр, являющийся творением датских инженеров.

Сабвуфер имел начинку в виде единой платы с расположенными на ней:

• цифровым усилителем,

• импульсным прямоходовым однополярным БП,

• отдельным преобразователем двухполярного напряжения для питания операционных усилителей;

• входную плату, на которой расположены:

• гнезда линейных входов и выходов, выхода фильтра,

• входов и выходов высокого уровня;

• схема фильтра и предварительного усилителя.

Ни одного радиатора в конструкции усилителя не замечено, выходные транзисторы оконечного мостового усилителя припаяны корпусами (D2pack) к проводникам печатной платы, как и силовой ключ блока питания. И это при мощности усилителя 200Вт.

Думалось, что ремонт будет несложным

но при проверке выяснилось, что практически все узлы усилителя (от основного БП до платы предварительной обработки сигнала) серьезно повреждены, включая двухполярный преобразователь.

Платы усилителя проверялись индивидуально и результаты проверки были грустными. Не работала ни одна микросхема входной платы, все выходы микросхем (счетверенные и сдвоенные ОУ) имели КЗ на шины питания, множество оборванных резисторов.

На силовой плате картинка была не лучше. Блок питания после замены основных силовых и управляющих компонентов совершал попытки запуска, но выйти на рабочий режим мог лишь при отключении схемы привязки к двухполярному преобразователю.

Можно было, конечно, исключить эти цепи из схемы (к чему и склонялся), но возникли новые препоны в виде неустраняемых КЗ в цепях питания самого усилителя (издержки трехслойной разводки ПП).

Сложность ремонта усугублялась не только трехслойной разводкой плат (фирмы Bang&Olufsen), но и поверхностным монтажом, отсутствием принципиальной схемы (неполный вариант которой все же был найден в процессе ремонта).

В общем, ремонт обещал получиться дорогостоящим и нескорым. Приятель же настаивал на быстром ремонте , т.к. колонка (именно эта) требовалась для озвучки какого-то предстоящего торжества.

Тогда я предложил ему полностью заменить оригинальную начинку колонки на аналоговую до тех лучших времен, когда оригинальный усилитель будет отремонтирован. Получив согласие ("но что бы было громко"), я не особо задумывался по поводу замены, т.к. "быстрый" вариант усилителя - усилитель интегральный. Мощный, недорогой и традиционно надежный интегральный усилитель - TDA7293 .

Питание

В качестве БП было решено применить плату компьютерного БП, предварительно адаптируя ее схему для питания усилителя. За основу входной части сабвуфера взята стандартная схема, содержащая преамп, фазовращатель и регулируемый фильтр, а так же стабилизатор на паре стабилитронов и резисторов в том же количестве.

Применена плата от компьютерного питателя мощностью 450Вт, собранная на базе популярного ШИ-регулятора TL494. Блоки питания, собранные именно на этой микросхеме, легки в переделке практически под любые модификации, надежны и не дефицитны (так, на всякий случай). Допустимо использование прочих модификаций компьютерных БП, но следует учесть, что их переделка займет гораздо больше времени и сил. Так, например, выходная обмотка силового трансформатора рекомендуемого БП уже способна после переделки (всего лишь исключаются компоненты ШИ-регулировки и устанавливается диодный мост+ цепи фильтрации) выдать симметричное двухполярное питание +/-24-28В (в зависимости от трансформатора). В схеме БП с ШИ-регулятором SG6105 придется повозиться со встроенным супервизором, подавая "правильные" напряжения на его входы, для получения тех же результатов. То же самое касается схем компьютерных БП с ШИ-регуляторами 2003, 2005, КА3511, имеющими встроенные супервизоры.

Еще большую сложность в получении двухполярного питания представляют БП с однотактными преобразователями, где трансформаторы не имеют симметричных обмоток и не расчитаны на двухполупериодное выпрямление. Использование подобных БП для питания двухполярных устройств возможно лишь после доработки трансформатора.

Модификация схемы ШИ-управления на микросхеме TL494: выпаиваются все резисторы между 1 выводом микросхемы и плюсовыми/минусовыми шинами питания (это делается для того, чтобы резисторы в этой цепи не горели от повышенного напряжения питания, хотя в большинстве случаев эти резисторы высокоомные и их мощности хватает пережить изменившийся через них ток). Если резисторы выпаяны, то резистор, установленный между 1 выводом и общим проводом - не выпаивается. Если указанные резисторы не отпаяны (на собственный риск и страх), то вывод 1 следует "посадить" на общий провод перемычкой.

12-й вывод микросхемы желательно запитать только от дежурного источника питания, убрав диоды подпитки микросхемы от силового трансформатора. 4-й вывод должен быть свободен от всех компонентов, кроме электролитического конденсатора к 14-му выводу (плюсом) и штатного резистора на общий провод. В бОльших изменениях схема ШИ-контроллера не нуждается.

Далее следует удалить все микросхемы и пр. компоненты схемы контроля напряжений (дабы не получить неприятные запахи горелых компонентов, хотя все ненужное можно выжечь и не удаляя с печатной платы - тут уж вам выбирать).

В силовых цепях необходимо так же выпаять мешающие модификации компоненты: дроссели, резисторы, диоды, очистив шины питания.

В случае с используемым блоком питания из его печатной платы выпаивалось все, что имело отношение к шинам питания всех каналов.

После очистки платы от ненужных компонентов, на плату был впаян мост из отечественных диодов КД2997 (200В/30А), соединенный нейтральными плечами (~) с выходными "12-ти вольтовыми" полуобмотками силового трансформатора. Полярные плечи моста соединены катодами диодов с дросселем, припаянным вторым своим выводом к бывшей шине "+12В"; анодами -к другому дросселю, припаянному к бывшей шине "+5В", которая, понятно, в данном случае становится отрицательной. Сердечники дросселей позаимствованы от дросселей групповой стабилизации компьютерных питателей. Провод - оттуда же. Количество витков не менее 24. Конденсаторы в точку соединения диодов и дросселей - не ставить, а устанавливать только после дросселей! Иначе рискуете жизнью и нормальной работой БП. Для питания усилителя емкости конденсаторов на выходе БП - чем больше, тем лучше. В данном случае в каждое плечо установлены конденсаторы 3300мХ50В. "Коса" трансформатора - соединена, как и в предыдущей жизни БП - с общим проводом. В общем, ничего мудреного в этой переделке нет. Только лишнего выпаивать не надо.

Переделанный БП имеет на выходе +/-25В не стабилизированного напряжения (цепи ШИ-регулирования удалены в пользу получения максимального напряжения). Т.е., получился мощный электронный трансформатор с выходным максимальным током не менее 9А. При испытании БП долговременной нагрузкой 200Вт в течении получаса, напряжение падало относительно не нагруженного режима на 0,2В. Трансформатор в таком, вот нерегулируемом БП будет греться немного больше, чем если бы он работал в штатном режиме, но это - нормально. Трансформаторы для компьютерных БП изготавливаются с недостаточной индуктивностью.

Усилитель

собран по стандартной мостовой схеме, приведенной в даташите на TDA7294 . Единственное отличие от схемы на TDA7293 - распайка бустерного конденсатора. На TDA7293 он распаивается между выводами 6 и 8 микросхемы. Никаких других особенностей схема УМ не содержит.

Микросхемы усилителя смонтированы непосредственно (через слюдяные прокладки с применением теплопроводной пасты) на дюралевой панели колонки, имеющей площадь около 800кв.см. Элементы обвязки усилителя распаяны на выводах микросхем. Крупные компоненты приклеены друг к другу, к изолирующей стеклотекстолитовой прокладке силиконовым клеем для устранения вибрации, способной при большом сигнале вызывать нежелательные призвуки вибрирующих компонентов. По установочным размерам плата блока питания совпала с размерами оригинальной платы и установлена на ее место. Плата фильтра имеет жесткое соединение пайкой к входным гнездам, установленным на самой панели. Регуляторы громкости, фазы и частоты - штатные. Электролитические конденсаторы (4700мХ50В) по питанию распаяны так же непосредственно на выводах микросхем. Таким образом, суммарная емкость "питательных" конденсаторов составила 8000м в каждом плече.

Теперь о результатах

Музыкальная мощность по осциллографическим курсорным измерениям составила не менее 220Вт (катушка динамика - 2Ома). В случае подачи синусоидального сигнала в полосе от 20 до 200Гц - при максимальной громкости доходила до 270Вт. Напряжение на блоке питания при этом не проваливалось ниже 24,6В.

Усилитель проверялся так же и на слух в широкополосном режиме с подключенной параллельно основному динамику колонкой S-30B. Лично мне звучание усилителя в широкополосном режиме понравилось. Отдельно звучащий сабвуфер меня никогда не впечатлял, как, собственно, и в этот раз.

О преимуществах этой конструкции. Прежде всего - небольшой вес ввиду отсутствия трансформаторов и радиаторов. Больший вес отрицательно бы сказался на (бумажном) корпусе самой колонки. Низкая стоимость переделки. Практически никаких слесарных работ.

Минусы очевидны , а потому совершенно не призываю повторять все это безобразие, не имеющее коммерческой и эстетической ценности, но когда нужно быстро и просто, а так же (не умаляя собственно достоинств в виде надежности и неплохого качества продукта от производителей сотворивших и БП и микросхемы) достаточно качественно, - извольте.

Схемы не публикую - все уже давно выложено в различных источниках. Статья вовсе не о схемотехнике, и все, что здесь написано, применимо в любых других случаях, не имеющих противопоказаний к такому, вот, ваянию.

Если что-то упустил, не досказал - задавайте вопросы. Если что-то соврал - не корысти ради.

Ну, и, - с днем России всех!

Константин (riswel)

Россия, г. Калининград

C детства - музыка и электро/радио-техника. Перепаял множество схем самых различных по разным поводам и просто, - для интереса, - и своих, и чужих.

За 18 лет работы в Северо-Западном Телекоме изготовил много различных стендов для проверки различного ремонтируемого оборудования.

Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.

Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. - электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.