Patareitoitega toruvõimendi: 4 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Toruvõimendeid armastavad kitarrimängijad nende tekitatava meeldiva moonutuse tõttu.

Selle juhendi idee on ehitada väikese võimsusega toruvõimendi, mida saab kaasas kanda ka liikvel olles. Bluetooth -kõlarite ajastul on aeg ehitada kaasaskantavad patareitoitega toruvõimendid.

Samm: valige torud, trafod, patareid ja kõrgepinge

Torud

Kuna voolutarbimine toruvõimendites on tohutu probleem, võib õige toru valimine säästa palju energiat ja pikendada laadimiste vahelisi mängutunde. Mõni aeg tagasi olid olemas patareitoitega torud, mis töötasid väikestest raadiotest lennukiteni. Nende suur eelis oli nõutav väiksem hõõgniidi vool. Pildil on võrdlus kolme patareitoitega toru, 5672, 1j24b, 1j29b ja kitarri eelvõimendites kasutatava minitoru EF86 vahel

Valitud torud on:

Eelvõimendi ja PI: 1J24B (13 mA hõõgniidi vool 1,2 V, 120 V max plaadi pinge, venekeelne, odav)

Võimsus: 1J29B (32 mA hõõgniidi vool 2,4 V juures, 150 V max plaadi pinge, venekeelne, odav)

Väljundtrafo

Selliste väiksema võimsusega seadete jaoks saab kasutada odavamat trafot. Mõned katsed liinitrafodega näitasid, et need sobivad üsna hästi väiksematele võimenditele, kus alumine ots ei ole prioriteet. Õhupilu puudumise tõttu töötab trafo tõukamisel paremini. See nõuab ka rohkem kraane.

100V liinitrafo, 10W erinevate kraanidega

(0-10W-5W-2,5W-1,25W-0,625W ja sekundaarsel 4, 8 ja 16 oomi)

. Õnneks oli mu saadud trafol ka märete arv mähise kohta määratud, vastasel juhul oleks vaja teatud matemaatikat, et tuvastada piisavad kraanid ja kõrgeim saadaolev takistus. trafol oli igal kraanil järgmine pöörete arv (alustades vasakult):

725-1025-1425-2025-2925 esmasel ja 48-66-96 keerab sekundaarsel.

Siin on näha, et 2,5W kraan on peaaegu keskel, ühel küljel 1425 pööret ja teisel 1500. See väike erinevus võib olla probleemiks mõnes suuremas võimendis, kuid siin lisab see lihtsalt moonutusi. Nüüd saame anoodide jaoks kasutada 0 ja 0,625 W kraane, et saada suurim saadaolev takistus.

Esmase ja sekundaarse pöörde suhet kasutatakse primaarse impedantsi hindamiseks järgmiselt:

2925/48 = 61, 8 oomi kõlariga annab see 61^2 *8 = 29768 või umbes. 29,7 k anood-anood

2925/66 = 44, 8 oomi kõlariga annab see 44^2 *8 = 15488 või umbes. 15,5 k anood-anood

2925/96 = 30, 8 oomi kõlariga annab see ^2 *8 = 7200 või u. 7,2 k anood-anood

Kuna me kavatseme seda klassis AB kasutada, on toru tegelik takistus vaid 1/4 arvutatud väärtusest.

Kõrgepinge toiteallikas

Isegi need väikesed torud vajavad plaatidel kõrgemat pinget. Selle asemel, et kasutada järjestikku mitut akut või kasutada neid tohutuid vanu 45 V patareisid, kasutasin ma väiksemat lülitusrežiimi toiteallikat (SMPS), mis põhineb MAX1771 kiibil. Selle SMPS -i abil suudan ilma probleemideta korrutada akudest tuleva pinge väärtustele kuni 110 V.

Patareid

Selle projekti jaoks on valitud patareid Li-Ion, mis on hõlpsasti saadaval pakendis 186850. Nende jaoks on Internetis saadaval mitu laadimisplaati. Üks oluline märkus on tarbetute õnnetuste vältimiseks osta ainult tuntud häid patareisid usaldusväärsetelt müüjatelt.

Nüüd, kui osad on ligikaudselt määratletud, on aeg hakata vooluringiga töötama.

2. samm: vooluringi kallal töötamine

Hõõgniidid

Torude hõõgniitide toiteks valiti seeria konfiguratsioon. On mõningaid raskusi, mida tuleb arutada.

• Kuna eelvõimendil ja toitetorudel on erinevad hõõgniitvoolud, lisati osa voolust möödalaskmiseks järjestikku mõne hõõgniidiga takistid.
• Aku pinge langeb kasutamise ajal. Igal akul on täislaetuna esialgu 4,2 V. Nad tühjenevad kiiresti nominaalväärtuseni 3,7 V, kus nad aeglaselt vähenevad 3 V -ni, kui see tuleb uuesti laadida.
• Torudel on otsesed kuumutatud katoodid, mis tähendab, et plaadivool voolab läbi hõõgniidi ja hõõgniidi negatiivne külg vastab katoodipingele

Pingega hõõgniidi skeem näeb välja selline:

aku (+) (8.4V kuni 6V) -> 1J29b (6V) -> 1J29b // 300ohms (3.6V) -> 1J24b // 1J24b // 130 oomi (2.4V) -> 1J24b // 1J24b // 120 oomi (1.2V) -> 22 oomi -> Aku (-) (GND)

kus // tähistab paralleelset konfiguratsiooni ja -> järjestikku.

Takistid mööduvad hõõgniitide lisavoolust ja igas etapis voolavast anoodvoolust. Anoodvoolu õigeks ennustamiseks on vaja joonistada etapi koormusjoon ja valida tööpunkt.

Toitetorude tööpunkti hindamine

Need torud on varustatud põhilise andmelehega, kus kõverad on joonistatud ekraanivõrgu pinge 45 V jaoks. Kuna olin huvitatud kõrgeimast väljundist, mida ma sain, otsustasin toitetorusid 110 V (kui see on täielikult laetud) käivitada, mis ületab 45 V pinget. Kasutatava andmelehe puudumise ületamiseks proovisin torude jaoks vürtsimudelit rakendada paint_kip abil ja hiljem suurendada ekraanivõrgu pinget ja vaadata, mis juhtub. Paint_kip on tore tarkvara, kuid nõuab õigete väärtuste leidmiseks teatud oskusi. Pentoodidega suureneb ka raskusaste. Kuna ma tahtsin ainult ligikaudset hinnangut, ei kulutanud ma palju aega täpse konfiguratsiooni otsimisele. Katseseade ehitati erinevate konfiguratsioonide testimiseks.

OT impedants: 29k plaadilt plaadile või umbes. 7k AB klassi tööks.

Kõrge pinge: 110 V.

Pärast mõningaid arvutusi ja testimist võis määrata võrgu nihkepinge. Valitud võrgu nihke saavutamiseks on võrgu lekketakisti ühendatud hõõgniidi sõlmega, kus sõlme pinge ja hõõgniidi negatiivse külje vahe on erinev. Näiteks esimene 1J29b on B+ pingel 6V. Ühendades võrgu lekketakisti sõlmega 1J24b astmete vahel, on 2,4 V juures saadud võrgupinge GND joone suhtes -3,6 V, mis on sama väärtus, mis on näha teise 1J29b hõõgniidi negatiivsel küljel. Niisiis, teise 1J29b võre lekketakisti võib maapinnale minna, nagu tavaliselt muudes konstruktsioonides.

Faasimuundur

Nagu skemaatiliselt näha, rakendati parafaasiline faasimuundur. Sel juhul on ühel torul ühtsuse võimendus ja see pöörab ühe väljundastme signaali ümber. Teine etapp toimib tavalise võimendusastmena. Osa vooluahelas tekkivatest moonutustest tuleneb sellest, et faasimuundur kaotab tasakaalu ja ajab üht voolutoru teisest tugevamalt. Pingejagur etappide vahel valiti nii, et see ilmneb ainult põhimahu viimasel 45 kraadi juures. Takistusi testiti vooluringi jälgimise ajal ostsilloskoobiga, kus mõlemat signaali sai võrrelda.

Eelvõimendi etapp

Viimased kaks 1J24b toru koosnevad eelvõimendusahelast. Mõlemal on sama tööpunkt, kuna niidid on paralleelsed. Hõõgniidi ja maa vahel olev 22 oomi takisti tõstab hõõgniidi negatiivse külje pinget, andes väikese negatiivse nihke. Selle asemel, et valida plaattakisti ja arvutada nihkepunkt ning vajalik katoodipinge ja takisti, kohandati siin plaattakisti vastavalt soovitud võimendusele ja nihkele.

Kui vooluring on arvutatud ja testitud, on aeg selle jaoks trükkplaat valmistada. Skeemi ja trükkplaadi jaoks kasutasin Eagle Cad. Neil on tasuta versioon, kus saab kasutada kuni 2 kihti. Kuna ma tahvlit ise söövitada kavatsesin, pole mõtet kasutada rohkem kui 2 kihti. PCB kavandamiseks oli kõigepealt vaja luua ka torude mall. Pärast mõningaid mõõtmisi suutsin tuvastada õige vahe tihvtide ja toru ülaosas asuva anoodtihvti vahel. Kui paigutus on valmis, on aeg alustada tõelise ehitusega!

Samm: vooluringide jootmine ja testimine

SMPS

Esmalt jootke kõik lülitusrežiimi toiteallika komponendid. Selle korrektseks toimimiseks on vaja õigeid komponente.

• Madal takistus, kõrgepinge Mosfet (IRF644Pb, 250V, 0,28 oomi)
• Madal ESR, suure voolu induktiivpool (220uH, 3A)
• Madal ESR, kõrgepinge reservuaari kondensaator (10uF kuni 4,7uF, 350V)
• 0,1 oomi 1W takisti
• Ülikiire kõrgepinge diood (UF4004 50ns ja 400V jaoks või midagi muud kiiremat kui 200V)

Kuna kasutan kiipi MAX1771 madalama pingega (8,4V kuni 6V), pidin induktiivpooli suurendama 220uH -ni. Vastasel juhul langeb pinge koormuse all. Kui SMPS on valmis, testisin multimeetriga väljundpinget ja seadistasin selle 110V peale. Koormuse korral langeb see veidi ja on vaja uuesti reguleerida.

Toru ahel

Hakkasin džemprid ja komponendid jootma. Siin on oluline kontrollida, kas džemprid ei puuduta ühtegi komponendi jalga. Torud joodeti kopteri küljele pärast kõiki teisi komponente. Kui kõik oli joodetud, sain lisada SMPS -i ja testida vooluringi. Esimest korda kontrollisin ka torude plaatide ja ekraanide pinget, et veenduda, et kõik on korras.

Laadija

Laadija vooluring, mille ostsin ebayst. See põhineb TP4056 kiibil. I Kasutasin DPDT -d, et vahetada akude jada- ja paralleelkonfiguratsiooni vahel ning ühendada laadija või trükkplaadiga (vt joonis).

4. samm: ümbris, grill ja esiplaat ning viimistlus

Kast

Selle võimendi kasti valimiseks kasutan vanemat puidust kasti. Mis tahes puidust kast toimiks, kuid minu puhul oli mul ampermeetrist tõesti hea. Ampermeeter ei töötanud, nii et sain vähemalt kasti päästa ja selle sisse midagi nive ehitada. Kõlar kinnitati küljele metallrestiga, mis võimaldab ampermeetril kasutamise ajal jahtuda.

Toru grill

PCB koos torudega kinnitati kõlari vastasküljele, kuhu puurin augu nii, et torud on väljastpoolt nähtavad. Torude kaitsmiseks tegin väikese grilli alumiiniumplekiga. Ma tegin mõned karmid jäljed ja puurisin väiksemaid auke. Kõik puudused parandati lihvimisfaasis. Esiplaadile hea kontrasti andmiseks värvisin selle lõpuks mustaks.

Esiplaat, lihvimine, tooneri ülekandmine, söövitus ja uuesti lihvimine

Esiplaat tehti sarnaselt PCB -ga. Enne alustamist lihvisin alumiiniumlehte, et tooner oleks karedam. 400 on antud juhul piisavalt karm. Kui soovite, võite minna kuni 1200, kuid see on palju lihvimist ja pärast söövitamist on neid veelgi rohkem, nii et jätsin selle vahele. See eemaldab ka lehe kõik viimistlusmaterjalid.

Prindisin peegelpildiga esikülje toonerprinteriga läikivale paberile. Hiljem kandsin joonist tavalise triikraua abil üle. Sõltuvalt rauast on erinevad optimaalsed temperatuuriseaded. Minu puhul on see teine säte, vahetult enne max. temperatuur. Ma kannan selle 10 minuti jooksul üle. umbes, kuni paber hakkab kollakaks muutuma. Ootasin jahtumist ja kaitsesin plaadi tagakülge küünelakiga.

Võimalik on lihtsalt toonerile pihustada. Samuti annab see häid tulemusi, kui saate kogu paberi eemaldada. Paberi eemaldamiseks kasutan vett ja rätikuid. Lihtsalt olge ettevaatlik ja ärge eemaldage toonerit! Kuna siinne disain oli ümberpööratud, pidin esiplaati söövitama. Söövitamisel on õppimiskõver ja mõnikord on teie lahendused tugevamad või nõrgemad, kuid üldiselt, kui söövitus tundub piisavalt sügav, on aeg peatuda. Pärast söövitamist lihvisin selle, alustades 200 -st kuni 1200 -ni. Tavaliselt alustan 100 -ga, kui metall on halvas seisus, kuid see oli vajalik ja oli juba heas korras. Vahetan liivapaberitera 200 -lt 400 -le, 400 -lt 600 -le ja 600 -lt 1200 -le. Pärast seda värvisin selle mustaks, ootasin ühe päeva ja lihvisin uuesti 1200 teraga, et eemaldada liigne värv. Nüüd puurisin potentsiomeetrite jaoks augud. Lõpetuseks kasutasin läbipaistvat katet.

Viimistlus

Patareid ja osad keerati puitkasti külge pärast esiplaadi asetamist kõlari poolelt. Parima SMPS -positsiooni leidmiseks lülitasin selle sisse ja kontrollisin, kus heliahel oleks vähem mõjutatud. Kuna heliplaat on karbist palju väiksem, piisas EMI müra kuuldamatuks muutmisest ja õigest suunast. Seejärel keerati kõlarite deflektor kohale ja võimendi oli mängimiseks valmis.

Mõned kaalutlused

Patareide otsa lähedal on märgatav helitugevuse langus, enne kui ma seda ei kuulnud, kuid minu multimeeter näitas, et kõrgepinge langes 110 V -lt 85 V. Akuga väheneb ka kütteseadmete pingelangus. Õnneks töötab 1J29b probleemideta, kuni hõõgniit jõuab 1,5 V -ni (2,4 V 32 mA seadistusega). Sama kehtib ka 1J24b kohta, kus pingelangus vähenes aku tühjenemisel 0,9 V -ni. Kui pingelangus on teie jaoks probleem, on võimalus kasutada teist MAX -kiipi, et muuta see stabiilseks 3,3 V pingeks. Ma ei tahtnud seda kasutada, sest see oleks selles vooluringis veel üks SMPS, mis võiks lisamüra tekitada.

Arvestades aku kasutusaega, sain mängida terve nädala, enne kui pidin seda uuesti laadima, kuid mängin vaid 1–2 tundi päevas.