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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Самоуправляемые кресла от Nissan 02.10.2016 Технологии автономной езды, которые автопроизводитель Nissan применяет для своих автомобилей, теперь облегчат жизнь тем, кто вынужден отстаивать гигантские очереди за последней моделью айфона, за билетами в Уимблдон, да хотя бы в почтовое отделение. Новая система "самоуправляемых" кресел определяет, когда кто-то, находящийся впереди очереди, встает, вызванный, тем самым освобождая кресло, и тогда пустое кресло уезжает, а остальные передвигаются на шаг вперед. Автокомпания предлагает подобную систему для выставочных залов - чтобы автономные кресла возили посетителей вдоль картин, давая каждому отмеренное время насладиться искусством.

Другие интересные новости:

▪ Нанороботы для здоровья человека

▪ Полностью оптический коммутатор

▪ Обнаружен белок, повреждающий мозговые связи

▪ Слонам плохо в зоопарке

▪ Беспроводная колонка Drifter

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Иуда. Крылатое выражение

▪ статья Какой пол гораздо чаще другого доводит попытки самоубийства до конца? Подробный ответ

▪ статья Няня. Должностная инструкция

▪ статья Доработка головки динамической 25ГДН-1-4. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Восстановление умножителя УН9/27-1,3 А. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026