Autozesilovač 2x70W

Automobil má palubní napětí dané použitým akumulátorem - tedy v naprosté většině případů 12V. Plně nabitý akumulátor 12V za jízdy dosahuje napětí až 14,4V. Napětí na reproduktoru připojeného na výstup autozesilovače může dosáhnout maximálně poloviční hodnoty napájecího napětí (protože je otevřen vždy jen jeden tranzistor koncového stupně). Z této hodnoty musíme ještě odečíst velikost saturačního napětí, tj. napětí na otevřeném tranzistoru, jelikož otevřený tranzistor není ideální spínač s nulovým odporem. Vyjde nám tedy:

UB = 0,5* UB - UCEsat = 6,7V

UZ - je napětí na zátěži (reproduktoru)

UB - je napětí autobaterie, které je v ideálním případě plně nabitého akumulátoru 14,4V

UCEsat - je saturační napětí tranzistoru koncového stupně

Efektivní hodnota napětí na výstupu bude:

Maximální výstupní výkon na 4zátěži RZ pak dosáhne hodnoty:

Což je skutečná hodnota, která však ani nesplňuje hi-fi normu. Takto zapojený nf koncový stupeň se však v novějších autorádiích téměř nevyskytuje, používá se totiž tzv. můstkového zapojení - jeden kanál obsahuje 2 koncové zesilovače buzené protifázově - výstup tedy není proti zemi, ale proti "zápornému potenciálu". Teoreticky se dá dosáhnout až 4 násobného výkonu, výpočtem podle předchozích vzorců dosáhneme výkonu 22,5W opět do zátěže 4Ohmy, skutečný (změřený) výkon se pohybuje kolem 20W, což je však při ještě akceptovatelném zkreslení (THD)10%. Je to naprosto stejná hodnota na jeden kanál, jaké dosahuje autorádio renomovaného výrobce s mohutnými nápisy na předním panelu 4x50W.

20W na kanál je pro většinu uživatelů již dostatečný výkon a pokud jsou v automobilu osazeny kvalitnější reproduktory s dostatečnou citlivostí (alespoň 90dB), je takový audiosystém poměrně kvalitní. Ovšem pokud chceme ještě vyšší výkony, jedinou možností je použít přídavný autozesilovač, který nejčastěji obsahuje spínaný měnič napětí pracující na vysoké frekvenci (z důvodu menších rozměrů transformátoru), který přeměňuje napětí autobaterie na např. ±50V a tímto napětím napájí vlastní koncový stupeň. Lze tak dosáhnout výkonu až stovek W, což však vyžaduje mnohonásobně větší výdaje - silnější alternátor, gelový akumulátor s vyšší kapacitou a externí kapacitor proti impulsním odběrům.

Popis zapojení:

Poslední variantou, jak dosáhnout vysokého výstupního výkonu je použití speciálního integrovaného obvodu TDA 1562Q, který pracuje ve třídě H. Obsahuje totiž vlastní měnič napětí, pracující na principu nábojové pumpy. Napájecí napětí koncového stupně pak dosahuje až 3x14,4V. Podrobný popis měniče je zde. Výstupní sinusový výkon na jeden kanál při napětí 14,4V do zátěže 4Ohmy a zkreslení 1% je 55W, při zkreslení 10% již 70W - což je velmi slušný výkon.

Zesilovač je zapojen podle katalogového listu obvodu TDA 1562Q. Kondenzátory pro měnič napětí jsem použil s dvojnásobně větší kapacitou než je doporučena, což zajistí ještě větší tvrdost napájecího zdroje. Stejně tak kondenzátory v hlavní napájecí větvi jsem použil 3x4700uF, které zmenšují krátkodobě velmi vysoké proudové odběry z autobaterie. Nejvhodnější by bylo použít externího "kapacitoru" s vysokou kapacitou - až jednotek Faradů. Na schématu není zakreslen ochranný transil, který jsem použil opět v hlavní napájecí větvi proti impulsnímu přepětí - má označení 1,5KE16V. Integrovaný obvod TDA 1562Q také disponuje vstupem pro přechod do režimu MUTE nebo STAND-BY. Přes kondenzátor 47u se napětí na řídícím vstupu postupně zvyšuje, takže z režimu STAND-BY(klidový režim) přejde zesilovač nejprve do režimu MUTE (umlčení) a poté do režimu POWER (zapnuto). Proudový odběr v klidovém režimu je v jednotkách mikroampér, v režimu POWER asi 300mA. Zesilovač je tedy trvale připojen na napájecí napětí (pomocí svorek +UR a +UL) a přes svorku ST.BY se ovládá (zapnut/vypnut). Obvod také obsahuje kompletní ochranu proti nežádoucím provozním stavům - tepelná pojistka 145°C, zkrat na výstupu a zkrat výstupu proti zemi nebo napájecímu napětí. Všechny tyto stavy jsou signalizovány pomocí LED, označené DIAG. Při přebuzení (limitaci) zesilovače LED bliká, při zkratu výstupu nebo překročení teploty svítí, při přechodu do režimu POWER krátce problikne. Ostatní 2 LED indikují provoz zesilovače.

Konstrukční uspořádání:

Důraz je kladen hlavně na mechanickou sestavu, která musí být maximálně odolná otřesům. Proto je třeba použít silové automobilové konektory a všechny součástky na DPS pevně přiletovat, případně přilepit - hlavně všechny elektrolytické kondenzátory. Ty jsem z konstrukčních důvodů umístil naležato a přilepil pevně k desce plošných spojů. K chlazení je třeba použít masivní hliníkový chladič, přestože výrobce tvrdí, že u zesilovače pracujícího ve třídě H je možné použít až o 50% menší chladič než u třídy B.

Krabice zesilovače se skládá ze 3 hlavních částí: nosná deska (dural tl. 4mm), hliníkový chladící profil a kryt (pozinkovaný plech tl. 1mm). Chladič je s nosnou deskou pevně propojen šrouby o průměru 3mm, kryt je odjímatelný a je připevněn opět šrouby o průměru 3mm přes distanční sloupky délky 36mm. Hlavní konektor je umístěn na DPS a prochází otvorem v krytu zesilovače. Konektor je shora odjímatelný.

Montáž do vozidla:

Zesilovač předpokládám přimontovat zespod zadního "plata" vyrobeného z dřevotřísky tloušťky alespoň 18mm. Repro doporučuji TVM 2xARN 6614 (hlubokotónový 70W, 89dB, 30-3000Hz) a 2xARV 089-00/4 (výškový 10W, 91dB, 1,5-16kHz). Výškové reproduktory zapojit přes výhybku se strmostí 6dB/oct. s dělící frekvencí 2kHz.

Silové vedení +12V je třeba provést vodičem průřezu alespoň 15mm2, vést jej přímo od autobaterie. I malý přechodový odpor způsobí velký úbytek napětí, protože naplno vybuzený zesilovač odebírá proud kolem 15A. Případný externí kapacitor umístit co nejblíže jednotce zesilovače. Signálové vedení od autorádia je nutné vést stíněným vodičem, který podstatně sníží rušení (např. od alternátoru). Řídící vstup ST.BY pro ovládání zesilovače se propojí s výstupem autorádia, určeným k ovládání automaticky vysunované antény - disponují jím všechna autorádia. Označuje se jako A.ANT, případně lze použít jiný výstup, který je při zapnutém autorádiu v úrovni +12V.

Autor: Dj Peak

Za případné újmy na zdraví nebo majetku způsobené elektrickým proudem neberu žádnou zodpovědnost.