Активная АС с комбинированным питанием. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Из-за малых размеров портативных цифровых устройств (таких, как планшетные компьютеры, ноутбуки, портативные ЖК-телевизоры, навигаторы и т. п.) качество звучания встроенной в них акустики оставляет желать лучшего. Для громкого и достаточно хорошего звучания в стационарных условиях к ним обычно подключают внешние усилители мощности ЗЧ (УМЗЧ) с акустическими системами (АС), активные АС (с встроенными УМЗЧ). Последние часто могут питаться только от сети 230 В. Чтобы в случае отключения или отсутствия электроэнергии не довольствоваться звучанием встроенных в мультимедийные аппараты "пищалок", можно воспользоваться описываемой далее активной двухполосной АС с комбинированным питанием.

Схема предлагаемой АС показана на рис. 1. По сравнению с конструкциями [1, 2] она более функциональна, может работать как от имеющегося в ней сетевого блока питания, так и от встроенного литиевого аккумулятора G1. Его подзарядка происходит автоматически при включении устройства в сеть. Кроме того, АС оснащена USB-розеткой XS2, к которой можно подключить для питания и подзарядки аккумуляторов различные "карманные" мультимедийные звуковоспроизводящие аппараты, при этом, в отличие от [1], питание внешних устройств и работа встроенного в АС УМЗЧ возможны одновременно.

Рис. 1. Схема АС (нажмите для увеличения)

Входной сигнал поступает на вилку XP1, проходит через сумматор R2R3, RLC-фильтр L1C11R14, разделительный конденсатор C14 и далее на вход микросхемы TDA7052A (DA3), представляющей собой мостовой усилитель мощности ЗЧ с однополярным питанием и электронной регулировкой громкости. Микросхема может работать при напряжении питания 4,5...18 В, ее максимальная выходная мощность - 1,1 Вт, максимальная рассеиваемая мощность - 1,25 Вт. Громкость регулируют переменным резистором R16. Демпфирующие цепи R23C25, R25C26 и резистор R26 предотвращают возможное самовозбуждение микросхемы на ультразвуковых частотах. К выходу усилителя подключены динамическая головка BA1 и рупорный пьезокерамический звукоизлучатель BA2, предназначенный для воспроизведения верхних звуковых частот. При напряжении питания 6,3 В максимальная амплитуда сигнала на головке BA1 - около 6,5 В.

Питается УМЗЧ напряжением 5,3 или 6,3 В через LC-фильтр L4C23C20. Включенная в разрыв общего провода УМЗЧ цепь C2R7R10 предотвращает повреждение устройства, к которому подключен вход усилителя, если оно получает питание от розетки XS2 и при этом его минусовый провод питания не является общим проводом гнезда для подключения головных телефонов или внешнего УМЗЧ. К гнезду XS1 можно подключить головные стереотелефоны или другой УМЗЧ.

В устройстве применен стандартный литий-ионный аккумулятор емкостью 2700 мА·ч от мобильного телефонного аппарата. Поскольку номинальное напряжение таких аккумуляторов обычно всего 3,7 В, то чтобы получить большую выходную мощность, УМЗЧ подключается к аккумулятору через повышающий преобразователь напряжения, собранный на микросхеме MC34063AP1 (DA1). Напряжение аккумулятора G1 поступает на его вход через замкнутые контакты выключателя SA1 и контакты K1.1 реле K1. Выходное напряжение преобразователя - около 6,3 В - задано резисторами R18, R13. На транзисторе VT2, имеющем небольшое напряжение насыщения, собран внешний электронный ключ. Максимальный ток нагрузки, подключаемой к выходу преобразователя напряжения, может достигать 0,5 А при напряжении на входе DA1 не менее 3,3 В. О питании УМЗЧ от встроенного аккумулятора сигнализирует светодиод HL2 синего цвета свечения.

При напряжении аккумулятора 3,3 В (почти разряженный аккумулятор) КПД преобразователя составляет 63 %, а при 4,2 В (полностью заряженный аккумулятор) - около 74 %. Время непрерывной работы АС от аккумулятора при средней громкости (выходная мощность около 0,2 Вт) - примерно 15 ч.

Напряжение сети 230 В поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора T1 через защитный резистор R1. С вторичной обмотки переменное напряжение около 10 В через полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU1 поступает на выпрямительный мост VD3. Конденсатор C10 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

На интегральной микросхеме KIA78R05PI (DA2) собран линейный стабилизатор напряжения. Отличительная особенность микросхем серии KIA78RxxPI - работоспособность при напряжении между входом и выходом всего 0,5 В при токе нагрузки 1 А (обычным стабилизаторам, например, серий 7805, КР142ЕН5, требуется, чтобы напряжение на входе было больше на 2...3 В, чем на выходе). Диод Шоттки VD5 повышает выходное напряжение стабилизатора примерно на 0,3 В.

При включении устройства в сеть начинает светить зеленый светодиод HL3, срабатывает реле K1, и его контакты K1.1 отключают аккумулятор G1 от преобразователя напряжения, а K1.2 переключают цепь питания УМЗЧ с выхода преобразователя на выход линейного стабилизатора на микросхеме DA2. Поскольку выходное напряжение последнего на 1 В меньше, чем импульсного повышающего преобразователя, громкость звучания АС при переходе на сетевое питание автоматически понижается. Так сделано потому, что работа этой АС от сети не основная ее функция - при наличии сети обычно имеется возможность подключения звуковоспроизводящих устройств к стационарным УМЗЧ.

Аккумулятор G1 заряжается от линейного стабилизатора через токоограничивающий резистор R4 и диод VD1. При достижении на выводах аккумулятора напряжения около 4,25 В встроенный контроллер отключает его от зарядной цепи, германиевый транзистор VT1 закрывается, красный светодиод HL1 гаснет.

Большинство деталей АС смонтированы на трех монтажных платах из стеклотекстолита, монтаж - двухсторонний навесной. Размеры платы УМЗЧ (рис. 2) - 60x55, повышающего преобразователя напряжения (рис. 3) - 70x68, а линейного источника питания (рис. 4) - 80x55 мм. Модульная конструкция узлов устройства значительно облегчает сборку, компоновку и последующую модернизацию АС.

Рис. 2. Плата УМЗЧ

Рис. 3. Плата повышающего преобразователя напряжения

Рис. 4. Линейный источник питания

В устройстве применимы любые малогабаритные постоянные резисторы, исключение - резистор R1, желательно, чтобы он был невозгораемым или разрывным. Переменный резистор R16 - СП3-4, СП3-33-32. Чтобы предотвратить повреждение микросхемы DA3 электростатическим электричеством, металлический экран и валик этого резистора необходимо соединить с общим проводом. Конденсатор C2 - неполярный оксидный или керамический, С14, С25, С26 - малогабаритные пленочные. Остальные неполярные конденсаторы - керамические К10-17, К10-50 или аналоги, в том числе и предназначенные для поверхностного монтажа. Конденсаторы C8 и С20 необходимо припаять как можно ближе к выводам соответствующих микросхем, а C27 - непосредственно к контактам USB-розеткиXS2. Остальные конденсаторы - оксидные К50-68, К53-19 или аналоги.

Диод 1N4933GP (VD2) заменим любым кремниевым с прямым током не менее рабочего реле K1 и обратным напряжением не менее 30 В, диодный мост GBL06 (VD3) - любым другим из D2SB, RC201 -RC207, RS201 - RS207, BR305-BR310. Вместо диода Шоттки SS12 подойдут, например, SS14, 1N5817, 1 N5818, SB120, SB130, вместо SR360 (VD4) - SR504-SR506, SR306, SR360, 1N5822. Светодиоды - любые общего применения непрерывного свечения без встроенных резисторов. Возможная замена импортного германиевого транзистора ГТ2 307 (VT1) - отечественный из серий МП25, МП26, МП39-МП42, транзистора FZT851 (VT2) - KZT851. Транзистор VT2 установлен на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 4 см². К теплоотводу его прикрепляют, предварительно опустив фланец с помощью пинцета в расплавленный припой. При отсутствии таких транзисторов можно применить 2SC3746-2SC3748.

Микросхема MC34063AP1 (DA1) заменима на MC34063AP, MC33063AP1, KA34063A IP33063N и т. п., однако для удобства монтажа желательно применить микросхему в корпусе DIP-8. Вместо микросхемы KIAT8R05PI (DA2) подойдет любая из серии 78R05 в четырехвыводном корпусе TO-220, например KA78R05. Она установлена на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности (одной стороны) 60 см². К корпусу микросхемы TDA7052A (DA3) приклеен дюралюминиевый П-образный теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 2,5 см². Возможная замена микросхемы - TDA7052B, другие микросхемы этой серии не подходят.

Каждый из дросселей L1, L5 - несколько витков сложенного вдвое многожильного монтажного провода, намотанного на кольцевой магнитопровод диаметром 7...20 мм из пермаллоя или низкочастотного феррита (подойдут также магнитопроводы от трансформаторов ЭПРА компактных люминесцентных ламп). Дроссели L2-L4- промышленного изготовления с H-образными ферритовыми магнитопроводами (чем меньше сопротивление их обмоток, тем лучше). Индуктивность первого из них - 100...400 мкГн, остальных - чем больше, тем лучше.

Понижающий трансформатор Т1 - доработанный ТС-10-3М1 (от его вторичной обмотки отмотаны 75 витков) или ТП-114-2. Для самодельного трансформатора подойдет Ш-образный магнитопровод с площадью центрального керна 4,3...4,5 см². Первичная обмотка должна содержать 2670 витков обмоточного провода диаметром 0,13...0,15 мм, вторичная - 105 витков провода диаметром 0,62 мм. Пластины магнитопровода собирают вперекрышку.

Реле K1 - DS2Y-S-DC5V (Matsushita) с двумя группами переключающих контактов (максимальная коммутируемая мощность - 60 Вт). Сопротивление обмотки реле - около 150 Ом, номинальные напряжение и ток - соответственно 5 В и 40 мА. Выключатель питания SA1 - KCD1-101 или KCD-2011, MRC-101-6A. Динамическая головка BA1 - E1-77-030 от старого кинескопного телевизора, подойдет любая подходящая по габаритам широкополосная мощностью от 0,5 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 8 Ом. Пьезокерамическая головка - неизвестной модели, также от кинескопного телевизора. Полимерный само-восстанавливающийся предохранитель MF-S150 заменим на MF-R160, LP30-160. Литий-ионный аккумулятор со встроенным контроллером - от мобильного телефонного аппарата (чем больше его емкость, тем лучше). Допустимо параллельное соединение нескольких аккумуляторов. Не соединяйте такие аккумуляторы последовательно.

Корпус устройства размерами 103x98x125 мм склеен из полистирола. Передняя стенка в месте установки головки BA1 перфорирована отверстиями диаметром 1 мм, в задней стенке просверлено 225 вентиляционных отверстий диаметром 3 мм. Головка BA2 установлена снаружи корпуса. Вид на компоновку узлов показан на рис. 5, внешний вид АС - на рис. 6.

Рис. 5. Вид на компоновку узлов 

Рис. 6. Внешний вид АС

Гасящий резистор R8 в цепи обмотки реле K1 подбирают таким образом, чтобы его контакты надежно переключались при включении устройства в сеть. Подбором резисторов R15, R17 устанавливают желаемый интервал уровней громкости, регулируемой переменным резистором R16 при питании конструкции от сети. Если головка BA1 не способна воспроизводить высшие звуковые частоты, фазировка подключения головки BA2 может быть любой.

Литература

1. Бутов А. Малогабаритная активная АС - USB зарядное устройство. - Радио, 2014, № 6, с. 14, 15.
2. Бутов А. Доработка компьютерной АС SP-P110. - Радио, 2015, №8, с. 48, 49.

Автор: А. Бутов

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Противоскользящий материал для обуви подсказал геккон 30.01.2025 Ежегодно миллионы людей по всему миру получают травмы из-за падения на скользких поверхностях, и значительная часть этих инцидентов происходит на льду. Традиционная противоскользящая обувь, основанная на использовании резины, не всегда эффективна на ледяной поверхности, а иногда может даже усиливать скольжение. Однако, вдохновившись природными механизмами адгезии лап гекконов, ученые создали инновационный материал, который может решить эту проблему. Изучение уникальной способности гекконов передвигаться по самым различным поверхностям, включая гладкие и влажные, помогло международной команде ученых разработать полимерную силиконовую резину с наночастицами циркония, имитирующую естественный механизм сцепления. Гидрофильная адгезия, благодаря которой лапы гекконов не скользят даже на влажных поверхностях, заключается в том, что жидкость втягивается в микроскопические бороздки на подошвах. Используя этот принцип, исследователи из Индии, Португалии и Австралии создали материал, в котором лазерная гравировка создает подобные борозды, обнажая частицы циркония. При контакте с ледяной поверхностью этот материал работает как лапа геккона, обеспечивая эффективное сцепление. Экспериментальные исследования показали, что оптимальное соотношение циркония в материале составляет 3-5%, что обеспечивает наилучший эффект против скольжения. Этот новый материал может найти широкое применение не только в производстве зимней обуви, но и в медицинской сфере, где полимерные покрытия взаимодействуют с жидкостями, требующими надежной адгезии. Помимо вопросов безопасности, разработка нового материала имеет и экологические преимущества. Современные промышленные адгезивы требуют значительных энергетических затрат и могут загрязнять окружающую среду при утилизации. Использование биомиметических технологий, вдохновленных природой, может сделать производственные процессы более эффективными и экологически чистыми, способствуя развитию безопасных и устойчивых инноваций в различных отраслях. Создание противоскользящего материала, вдохновленного природными механизмами адгезии гекконов, представляет собой важный шаг в обеспечении безопасности людей в зимнее время. Этот инновационный материал может значительно снизить количество травм, связанных с падениями на скользких поверхностях, а также способствовать созданию более экологически чистых и устойчивых технологий в различных сферах деятельности. Дальнейшие исследования в этом направлении, вероятно, приведут к созданию еще более эффективных и безопасных материалов, которые помогут нам лучше адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Другие интересные новости:

▪ Дроны нового класса Dragonfly Pictures

▪ Программируемый синтезатор частот NBC12430

▪ Биоразлагаемая соломинка из дерева

▪ Новые процессоры Pentium III

▪ Преломление света в кофе

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Безопасная бритва. История изобретения и производства

▪ статья Как может выжить дерево-альбинос? Подробный ответ

▪ статья Сортировщик в производстве пищевой продукции. Должностная инструкция

▪ статья Мастичный клей. Простые рецепты и советы

▪ статья Квадратура круга. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026