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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Монитор пыльцы 17.10.2005 В Германии 12 миллионов человек страдают сезонной аллергией на цветочную пыльцу. Каждый случай индивидуален: одним вредна пыльца ольхи или орешника, другим - сосны, третьим - злаков. Метеослужба Германии составляет прогнозы разноса пыльцы ветром, но процесс анализа проб воздуха на пыльцу сложен и трудоемок, поэтому сводки запаздывают на день-другой. Институт физических методов измерений во Фрейбурге создал автоматический прибор, который находит в воздухе пыльцу, определяет, к каким растениям она относится и ее концентрацию. Это своеобразный автоматический микроскоп. Воздух фильтруется, и извлеченные из него частицы освещаются ультрафиолетовыми лучами. Пыльца в них светится, обычная пыль - нет. Видеокамера высокого разрешения снимает пыльцу под большим увеличением, и изображение анализируется компьютером, в который для сравнения заложены микрофотографии пыльцы обычных видов растений. Пока прибор проходит испытания, но к следующей весне намечено создание по всей стране сети как минимум из 60 мониторов пыльцы. Результаты будут ежечасно передаваться по радио и телевидению в сводках погоды.

Другие интересные новости:

▪ Рычание вождя

▪ Samsung активизирует работу на рынке цифровых фотокамер

▪ Отслеживание реакции посетителей музеев на экспонаты

▪ Восстановлены духи фараонов

▪ Секреты домашних прогулок кошек

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Небо в алмазах. Крылатое выражение

▪ статья Когда появилась стоматология? Подробный ответ

▪ статья Обслуживание челюстного лесопогрузчика в качестве грузоподъемного средства. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Смешанное подключение акустики к усилителю с двумя мостовыми выходами каналов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Концентрация силы. Физический эксперимент

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026