Zasilacz z zabezpieczeniem głośników - projekt by taz

[taz]

Inspiracją do zbudowania tego układu był zasilacz pokazany przez borysa. Integracja dwóch układów na jednym PCB ma kilka zalet, dla mnie dwoma najważniejszymi plusami jest zaoszczędzone miejsce w obudowie oraz mniejsza plątanina kabli :)
Sam zasilacz jest dość prostą i klasyczną konstrukcja, koła nie wymyśliłem na nowo. Dodatkowe symetryczne wyjście +/- 24V znacznie ułatwia podpięcie innych elementów jak np. preamp. Niestety mało która aplikacja preampa ma możliwość zasilania z napięcia >35V (ograniczenie powodowane przez stabilizatory rodziny LM78xx, LM79xx czy LM3x7).
Zabezpieczenie głośników zostało zaprojektowane przez Irka. Schemat z którego skorzystałem jest czymś pomiędzy unizab1 a unizab2.
W skład zabezpieczenia wchodzą:
- zabezpieczenie DC
- opóźnione załączanie głośników
- szybkie odłączanie głośników
- zabezpieczenie termiczne, są dwa wejścia
- dwa wejścia na detektor zwarcia, tutaj wymagane jest odpowiednie wyjście na końcówce mocy

Schemat:


PCB:


Do prawidłowego działania zabezpieczenia termicznego wymagane są termistory NTC 100kOhm. Należy je umieścić na radiatorach na których są końcówki mocy. Montaż układu zaczynamy od zwór, są 3 i zostały oznaczone na PCB. Następnie rezystory, diody, złącza, małe kondensatory, tranzystory, przekaźnik, duże kondensatory. LEDy nie mają oznaczonej biegunowości, podpowiedź: gdy płytka leży w takiej pozycji jak na zdjęciu poniżej plusy LEDów są u dołu. Rezystancje R5 i R6 trzeba dobrać tak żeby przez LEDy płynął prąd ok 2 mA. Taki prąd wystarcza do "subtelnego" świecenia LEDów. Wartość 20 kOhm ze schematu powyżej sprawdza się dla transformatora o napięcia 2x30 VAC.


Na schemacie zaprezentowanym w zbiorowym zamówieniu pojawił się niestety błąd w podłączeniu zasilania do zabezpieczenia. Skutkuje to niedziałającym szybkim odłączaniem głośników po zaniku zasilania. Można to łatwo naprawić lutując rezystor R7 od spodu płytki, łączymy jedną końcówkę rezystora z zaciskiem AC1 gniazda ARK a drugą końcówkę podpinamy do anody diody D1.


Uwagi do układu i możliwe modyfikacje.

Jeśli ktoś nie potrzebuje pomocniczych napięć +/-24VDC nie musi lutować elementów R24, R25, D9, T2, C15 i R26, R27, D10, T3, C16. Możliwa jest również zmiana wartości pomocniczego napięcia, ja potrzebowałem +12 VDC. Wartość tego napięcia ustalają diody zenera D9 oraz D10. Jest też małe "ale", tranzystor pracujący w tym mało efektywnym układzie będzie się dość silnie nagrzewał. Maksymalnie co może wytracić bez radiatora to ok 2W.


Od napięcia diody D3 zależy próg zadziałania zabezpieczenia podnapięciowego. Wartość podana na schemacie, czyli 16V, jest dla trafa ok 2x30 VAC. Dla osób które będą stosowały ten zasilacz z trafami 2x45 VAC można napięcie tej diody zwiększyć o 15-20 Volt.

Schemat oraz wzór PCB został poprawiony i bardzo minimalnie różni się od tego co jest w zbiorowym zamówieniu. Zmianie uległy:
- podłączenie rezystora R7
- zsunięcie złącz ARK
- dodanie "+" przy LEDach
- drobna kosmetyka przy opisach

Poniższe pliki zawierają w/w poprawki.
Wzór pcb do prasowanki, warstwa opisowa oraz lista elementów:

[dolphin123]

Prosty układ, ale opis i dokumentacja zasługuje na pochwałę.

[Holgin]

Super! Pewniakiem pojawi się w moim następnym wzmaku :)

[taz]

Odkopię nieco swój temat.

Podczas budowy customowej wersji tego zasilacza dla jednego z użytkowników forum wyszedł jeszcze jeden feler. Mianowicie tranzystor T2 (dodatkowe ujemne napięcie zasilania) został źle wpięty. Do poprawnego działania układu należy zamienić kolektor z emiterem tego tranzystora. Uwaga ta tyczy się osób które brały udział w zbiorowym zamówieniu pcb. PRZEPRASZAM ZA SWÓJ BŁĄD.

Dokumentacja w pierwszym poście została poprawiona i nie zawiera w/w błędu.

[Micwoj]

Wczoraj skończyłem lutować zasilacz Taz-a na płytce z zamówienia grupowego. I mam kilka tematów w których chciałbym prosić o pomoc.

1. Przyjrzałem się z bliska płytce i zauważyłem że kilka pól (na zdjęciu akurat nóżka kondensatora filtrującego po stronie masy, ale też kilka było małych wyglądających podobnie)wygląda tak:

tzn jest duże pole oblane masą, ale wokół pola miedź jest przerwana i łączy się z masą tylko kilkoma cieniusieńkimi ścieżkami. Zwróćcie na to uwagę! Akurat w tym wypadku było łatwo, dolutowałem dodatkowy kabel od spodu.

2. Jak przetestować zabezpieczenia? Nie jestem elektronikiem i to co się dzieje na schemacie jest niestety poza moimi możliwościami analizy.
a) zabezpieczenie przeciwzwarciowe: Czy: zwieram wyjście głośnika do masy i w tym momencie napięcie na wyjściu zasilacza powinno być zero? Dobrze myślę?
b) zabezpieczenie przed dc: Czy jeśli włączę bateryjkę między wyjście głośnika a masę, powinno to rozłączyć przekaźnik?
c) zabezpieczenie termiczne: czy jeśli zewrę pola włączenia termistora, to powinno rozłączyć mi zasilanie wzmacniacza?
d) do czego służy wejście cur1, cur2?

3. Po podłączeniu zasilacza do prądu (pod trafo do uniego, +/-35 jałowo) wszystko hulało OK, głośniki się załączały/odłączały, napięcie główne prawidłowe, załączane po krótkiej chwili. Ale pomocnicze +24 zachowywało się tak, że zaczynało od mniej więcej 24 i powoli spadało. Po jakiejś minucie do 18 i leciało dalej. Podejrzewałem że coś się grzeje, ale nie mogę wyczaić co. Zauważyłem że któryś tranzystor się grzał, T1 albo T2, szczerze nie pamiętam.
Zaznaczam, że w T2 w trakcie montażu zamieniłem kolektor i emiter zgodnie z opisem.

4. W pewnym momencie wypadł mi kabelek podłączony do masy z ręki i zwarł gdzieś w okolicy R10-R12. Poszedł swąd, zasilacz przestał załączać głośniki, LED3 się nie pali. Najpierw zmieniłem T1 bez sprawdzania, ale po zwarciu był bardzo gorący, więc na wszelki wypadek, ale nowy się mocno grzał. Znalazłem i wymieniłem przebitą D4, w wyniki czego T1 przestał się grzać. Ale dalej nie działa tyle, że T1 się już nie grzeje tak mocno. Gdzie i w jaki sposób dalej szukać? Sprawdzić Q6, D8, led3 czy jeszcze na coś zwrócić uwagę? Gdzie co mierzyć żeby znaleźć winowajców?

[Micwoj]

Nikt nie pomoże?

[Micwoj]

OK, po dalszym oglądaniu schematu skreślam pytanie 2a i 2d, zamiast 2d zadam: Jak to działa? Jak to podłączyć pod końcówki typu BG1 itp?

[.3lite]

Ale o co ci chodzi z punktem pierwszym? Tak są łączone pola z polygonem, zależnie od opcji wybranych w programie - najwidoczniej taz stwierdził, że będzie się to lepiej lutować (gdy jest całe zalane to ciepło się rozprowadza po dużej części miedzi i trudniej przylutować).

Na co zwrócić uwagę? Wszystko jest dobrze...

[taz]

Czas odpowiedzieć:

1. Włączyłem opcję "thermals" żeby ułatwić lutowanie i dlatego tak a nie inaczej wyglądają pola lutownicze.

2a. Najpierw sugeruję sprawdzić czy działa samo zabezpieczenie na pcb zasilacza. W tym celu podpinamy sam zasilacz do trafa i zwierając do masy zasilacza jedno z wejść CUR sprawdzamy czy zabezpieczenie działa. Przekaźnik zostanie odłączony, zgaśnie LED3, jak usuniemy zwarcie po paru sekundach załączy się przekaźnik. Zabezpieczenie przeciwzwarciowe wymaga detektora zwarcia w końcówce mocy, Uniamp posiada takie coś.

2b. Wystarczy podpiąć baterię o napięciu co najmniej 2V do wejść INL lub INR i do masy zasilacza żeby sprawdzić to zabezpieczenie. Po ok 2 s przekaźnik zostanie wyłączony.

2c. Do sprawdzenia zabezpieczenia termicznego wystarczy zewrzeć jedno z wejść TEMP.

2d. Wejścia CUR1 i CUR2 służą do podłączenia detektora zwarcia z końcówki mocy. Niestety nie wszystkie wzmacniacze takowy posiadają.

3. Tranzystory T1,2 i 3 będą się grzały. Wszystko zależy od napięcia zasilania, napięcia jakie chcemy uzyskać i obciążenia. Ok 2W można bezpiecznie wytracić z obudowy takiego tranzystora bez ryzyka uszkodzenia.

4. Zwarcie R10, 11 i 12 nie powinno spowodować uszkodzeń. Pewnie gdzie indziej dotknął Ci ten kabel. Posprawdzaj Q1, Q2, Q3. Sprawdź czy zasilacz do zabezpieczenia daje 24V.

OK, po dalszym oglądaniu schematu skreślam pytanie 2a i 2d, zamiast 2d zadam: Jak to działa? Jak to podłączyć pod końcówki typu BG1 itp?

Niestety pod BG1 nie da się tego podłączyć. Ten wzmacniacz nie posiada detektora zwarcia.

Jeszcze jedna uwaga, zabezpieczenie zawarte na pcb NIE odcina zasilania wzmacniacza mocy. Przekaźnik odłącza tylko wyjście na kolumny głośnikowe.

[Micwoj]

Dzięki, Taz.
1. Nie wiedziałem że tak się robi żeby się łatwiej lutowało, zwróciłem tylko uwagę że przez te pola idą spore prądy więc się nieco zaniepokoiłem że to tak rozwiązane.
4. Gdzieś zwarło, gdzie to nie wiem. Ale wczoraj wieczorem jeszcze znalazłem jeden przebity tranzystor i dwie diody i poszło, działa OK.

3. Natomiast napięcie pomocnicze 24V i w + i w - dalej pływa. Objawia się to tak, że jak włączę multimetr na zaciski, zaczyna od 24V i spada powoli, stabilizuje się na jednym kanale na ok. 13V, na drugim ok. 16V. Jak odejmę sondy, odczekam minutę i podłączę jeszcze raz, napięcie lekko rośnie (np. z 13 na 18) i zaczyna spadać znowu. Jakaś strefa mroku. NB, napięcie na zasilaniu zabezpieczeń jest z kolei stabilne i trzyma się cały czas. A przecież powinno działać tak samo. Jeszcze raz popatrzę, czy czegoś nie pomyliłem. T2 i T3 się jednak nie grzeją (znaczy trochę, ale po 10min pracy są nieco cieplejsze niż palec, pozostałe elementy tego zasilacza są zimne). Główne napięcia stabilnie.

[gavron04]

Witam. Mała uwaga do posiadaczy tego zasilacza. Mi się to przydarzyło dwukrotnie, uprzedzam posiadaczy (chyba, że to tylko ja mam takie szczęście).

Wszystkie pady przy złączach ark - proponuję zeskrobać wokół pada soldermaskę i ocynować, dzięki czemu mamy pewność, że nóżka/nóżki złącza ARK przy dokręcaniu nie pękną między połączeniem pad<>lut przy nóżce. (zeskrobaną oraz pocynowaną soldermaskę zlutować z padem i nóżką)

Przymierzałem BG9 do obudowy od BG1 i się dziwiłem co mi tak złącze od strony trafa lata i czemu mi zasilacz nie działa - za mocno dokręciłem i poszło. Teraz wszystkie pady są poprawione, soldermaska zeskrobana i mam pewność, że nic nie strzeli. Roboty na 10min, a nerwy oszczędzone :)

Pozdrawiam

[taz]

Drodzy DIYerzy :)

Przekaźnik w zabezpieczeniu ma mieć dwa przełączane styki o obciążalności 8A każdy. Mogę to być przekaźniki: Relpol RM84-2012-35-1024, Hongfa HF115F-024-2ZS4 lub Zettler AZ742-2C-24DE.

[nik156]

@taz, masz może jeszcze jakieś PCB lub nawet "kit" ? Chętnie bym to skleił...

[taz]

Nie posiadam już pcb, a kitów nigdy nie miałem. Mam w 99% dopracowaną nową pcb z poprawionymi błędami (zarówno tymi opisanymi powyżej jak i innymi o których nie ma tu słowa), zamieszczę ją jak dopracuję brakujący 1% :)

[Holgin]

Hm, o jakich błędach mowa? Coś w układzie zabezpieczeń?

[taz]

Nie, nie chodzi mi o układ zabezpieczeń. Poprawiłem:
- rezystor R7
- tranzystor T2
- zsunięte złącza ARK
- powiększone pady
- grube ścieżki od głośników
- dodałem oznaczenia ledów
- poprzesuwałem też otwory montażowe żeby wymiary były w całkowitych mm, do tego rozmiar pcb jest w całkowitych mm

[taz]

PCB

Schemat

[Holgin]

Czemu C11 na 100 V? :)

[taz]

To tak z zapasem jest, wystarczy jak jego napięcie będzie takie samo jak C5 czy C6.

[nik156]

Ło plośe. Czy można prosić o wzrokową weryfikacje ? Sprawdzane "łomomierzem" i dokładnie opisane były rezystory. Ale może ktoś ma jakiś lepszy wzrok.



Uprzedzając pytania,
- Nie mam jeszcze nF (w "polomarkecie" [cybor-tech] koleżanka kupiła mi 100uF)
- Nad diodami się zastanawiam
- Elektrolity zaczekają mam 2x6800uF(tak wiem zworka za brak 4szt)
- BD243C zamieniony na BD911
- Nie korzystam z napięć pomocniczych.
Podziękowania dla użytkownika
gavron04