LM3886 Eindversterker, Dual of Bridge (verbeterd): 11 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Een compacte dual power (of bridge) versterker is eenvoudig te bouwen als je enige elektronica-ervaring hebt. Er zijn maar een paar onderdelen nodig. Het is natuurlijk nog makkelijker om een mono versterker te bouwen. De cruciale zaken zijn de stroomvoorziening en de koeling.

Met de componenten die ik heb gebruikt, kan de versterker ongeveer 2 x 30-40W leveren in 4 ohm, en in de bridge-modus 80-100 W in 8 ohm. De transformatorstroom is de beperkende factor.

De versterker is nu (2020-10-17) opnieuw ontworpen met beide kanalen niet-inverterend in dual mode. Dit maakt het ook mogelijk om indien nodig een hoge impedantie-ingang te hebben.

Stap 1: Elektronisch ontwerp

Het verhaal is dit; In Zweden hebben we gemeentelijke afval- en hergebruikstations. Hier laat je alles achter waar je vanaf wilt (geen voedselverspilling). Dus in de container voor elektronica vond ik iets dat leek op een zelfgebouwde versterker. Ik heb het gepikt (omdat het niet mag nemen, alleen vertrekken). Toen ik thuiskwam, controleerde ik wat het was en ik ontdekte dat het IC van de eindversterker de echt populaire LM3875 was. Ik begon er mijn eigen gitaarversterker mee te bouwen, maar de pootjes van het IC waren kort en wat beschadigd, dus uiteindelijk moest ik het opgeven. Ik probeerde een nieuwe te krijgen, maar het enige dat te koop was, was de opvolger, de LM3886. Ik kocht er twee en begon serieus. Het idee was om een compacte gitaarversterker te bouwen, met behulp van twee LM3886:s, ofwel voor twee kanalen of in een brugcircuit. In mijn eigen schroothoop had ik een CPU-koellichaam en een pc-ventilator, dus het idee was om het koellichaam en de ventilator te gebruiken om een versterker te bouwen zonder enige externe koellichaam.

Stap 2: Elektronisch ontwerp (eindversterker)

Het ontwerp van de eindversterker is echt rechttoe rechtaan en volgt het datasheet-voorbeeld in de absoluut uitstekende toepassingsnotitie AN-1192 van Texas Instruments, wat je bijbel zou moeten zijn als je de LM3886 wilt gebruiken.

Het bovenste circuit is de niet-inverterende versterker met de versterking van 1 + R2/R1. De onderste versterker inverteert met de versterking van R2/R1 (waarbij R2 de terugkoppelingsweerstand is). Voor een brugontwerp is het de kunst om de weerstandswaarden zo te krijgen dat beide circuits dezelfde versterking hebben. Door meestal standaardweerstanden te gebruiken (sommige metaalfilmweerstanden) en de exacte weerstand te meten, kon ik combinaties vinden die werkten. De niet-inverterende circuitversterking is 1+ 132, 8/3, 001 = 45, 25 en de inverterende versterking is (132, 8+3, 046)/1, 015 = 45, 27. Ik heb een versterkingsschakelaar (SW1) geïntroduceerd om de winst te kunnen vergroten. Het verlaagt de R1-waarde om een vier keer hogere gain te krijgen.

Niet-inverterend circuit: 1, 001 k parallel met 3, 001 k geeft (1 * 3) / (1+3) = 0, 751 ohm. Versterking = 1+ 132, 8/0, 75=177, 92 = 178

De inverterende versterking is 179, 1 = 179, acceptabel!

De kleine (en gratis) applicatie "Rescalc.exe" kan je helpen met weerstandsberekeningen (serieel en parallel)

Ik wilde de twee versterkers apart kunnen gebruiken, dus een schakelaar (SW2) voor het schakelen tussen stereo en bridge was nodig.

De schakelaar SW2 regelt de dual/bridge-modus. In de "brug"-stand is de versterker B ingesteld op inverteren, de positieve ingang is geaard en de uitgang van versterker A vervangt de massa op uitgang B.

In dual-mode werken beide versterkers in non-verterende mode. SW1C verlaagt de versterking zodat versterker A en B een gelijke versterking hebben.

De ingang tele jacks zijn zo aangesloten dat wanneer er geen plug in jack A zit het signaal naar zowel Amp A als Amp B (dual mono) wordt gestuurd.

In de lage versterkingsmodus 1 geeft 6 V piek-tot-piek ingangsspanning een maximale uitvoer (70 V pp), en 0,4 V is vereist in de hoge versterkingsmodus.

Stap 3: Elektronisch ontwerp (voeding)

De voeding is een rechttoe rechtaan ontwerp met twee grote elektrolytische condensors en twee foliecondensors en een bruggelijkrichter. De gelijkrichter is de MB252 (200V /25A). Het is gemonteerd op hetzelfde koellichaam als de eindversterkers. Zowel de gelijkrichter als de LN3686 zijn galvanisch geïsoleerd, dus extra isolatie is niet nodig. De transformator is de 120VA 2x25V ringkerntransformator van de versterker die ik op de schroothoop vond. Het kan 2, 4A leveren, wat eigenlijk een beetje laag is, maar daar kan ik mee leven.

In paragraaf 4.6 van AN-1192 wordt het uitgangsvermogen gegeven voor verschillende belastingen, voedingsspanningen en configuraties (enkelvoudig, parallel en brug). De reden dat ik besloot om het brugontwerp te implementeren was vooral omdat ik een transformator had die vanwege de lage spanning niet bruikbaar was in een parallel ontwerp. (Het 100W parallelle circuit vereist 2x37V, maar het brugontwerp werkt met 2x25V).

De kleine applicatie "PSU Designer II" van Duncan Amps is een echte aanrader als je een serieuze berekening van transformatorwaarden wilt maken.

Stap 4: Elektronisch ontwerp (step-down regelaar en ventilatorregeling)

De vereiste van de ventilator op volle snelheid is 12V 0, 6A. De voeding levert 35V. Ik kwam er al snel achter dat de standaard spanningsregelaar 7812 niet zal werken. De ingangsspanning is te hoog en het vermogensverlies van (ongeveer) 20V 0, 3A =6W vereist een groot koellichaam. Daarom ontwierp ik een eenvoudige step-down-regelaar met een 741 als controller en PNP-transistor BDT30C die werkt als een schakelaar, een 220uF-condensator opladen tot een spanning van 18V, wat een redelijke ingang is voor de 7812-regelaar die de ventilator van stroom voorziet. Ik wilde niet dat de ventilator op volle snelheid zou werken als hij niet nodig was, dus ontwierp ik een variabel duty cycle circuit (pulsbreedtemodulatie) met een 555 timer-IC. Ik heb een 10k NTC-weerstand van een laptopbatterij gebruikt om de werkcyclus van de 555-timer te regelen. Het is gemonteerd op het power IC-koellichaam. De 20k-pot wordt gebruikt om de lage snelheid aan te passen. De uitgang van de 555 wordt geïnverteerd door de NPN-transistor BC237 en wordt het stuursignaal (PWM) naar de ventilator. De duty cycle verandert van 4,5% naar 9% van koud naar warm.

De BDT30 en de 7812 zijn op een apart koellichaam gemonteerd.

Merk op dat in de tekening PTC staat in plaats van NTC (negatieve temperatuurcoëfficiënt), in dit geval van 10k tot 9, 5k als ik mijn vinger erop leg.

Stap 5: Het koellichaam

De eindversterkers, de gelijkrichter en de PTC-weerstand zijn gemonteerd op de koperen plaat van het koellichaam. Ik heb gaten geboord en schroefdraad gemaakt voor de bevestigingsschroeven met behulp van een draadgereedschap. Het kleine veroboard met de componenten voor de eindversterker is bovenop de eindversterkers gemonteerd om een zo kort mogelijke bekabeling te garanderen. De aansluitkabels zijn de roze, bruine, lila en gele kabels. Stroomkabels zijn van een hogere dikte.

Let op een metalen standaard bij de rode kabel in de linker benedenhoek. Dat is het enige centrale massapunt voor de versterker.

Stap 6: Mechanische constructie 1

Alle belangrijke onderdelen zijn gemonteerd op de 8 mm plexiglas basis. De reden is gewoon dat ik het had en ik dacht dat het leuk zou zijn om de onderdelen te zien. Ook is het eenvoudig om schroefdraad in het kunststof te maken voor de montage van de verschillende componenten. De luchtinlaat bevindt zich onder de ventilator. De lucht wordt door het koellichaam van de CPU geperst en door de sleuven onder het koellichaam naar buiten. De spleten in het midden waren een vergissing en zijn gevuld met plastic uit een lijmpistool.

Stap 7: Versterker zonder de behuizing

Stap 8: Mechanische constructie 2

Het voorpaneel is gemaakt van twee lagen; een dun stalen plaatje van een pc en een stukje mintgroen plastic dat overbleef toen ik een nieuwe slagplaat maakte voor mijn Telecaster.

Stap 9: Voorpaneel van binnenuit

Stap 10: Houten behuizing

De behuizing is gemaakt van elzenhout van een boom die tijdens een storm is omgevallen. Ik heb wat planken gemaakt met een timmermansschaaf en ze aan elkaar gelijmd om de gewenste breedte te krijgen.

De uitsparingen in de behuizing zijn gemaakt met een elektrische houtfrees.

De zijkanten, de bovenkant en de voorkant zijn aan elkaar gelijmd, maar ik heb de constructie ook vastgezet met schroeven door de kleine stukjes in de hoeken.

Om de houten behuizing te kunnen verwijderen, wordt de achterkant apart op zijn plaats gehouden door twee schroeven.

De grijze plastic stukken hebben schroefdraad voor de 4 millimeter schroeven voor de bodem en de achterkant.

Het kleine grijze stukje in de hoek is een kleine "vleugel" die het voorpaneel vergrendelt zodat het niet naar binnen buigt wanneer je de tele-aansluitingen inplugt.

Stap 11: De achterkant van de versterker

Aan de achterkant bevindt zich de netingang, de aan/uit-schakelaar en een (niet gebruikte) aansluiting voor de voorversterker