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:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Датчики для защиты американских футболистов 17.09.2013 После того как в прошлом месяце Американская национальная футбольная лига (NFL) выплатила 765 млн долл. 4200 бывшим игрокам, страдающим от черепно-мозговых травм, действующие игроки станут носить датчики-наклейки для мониторинга ударов головы, которые разработала компания X2Biosystems с использованием датчиков от STMicroelectronics. NFL одобрила использование системы X2 ICE на всех играх и тренировках для всех 32 команд этого сезона. X2 ICE собирает историю столкновений атлета и пред-сезонные данные о работе нейро-когнитивных функций, функций равновесия и координации, которые затем используются как основа для сравнения после инцидента с подозрением на травму. Датчики, названные xPatch, размером меньше монеты в 25 центов, используют МЭМС-датчики движения компании ST, микроконтроллер STM32L, маломощный радиопередатчик SPIRIT1, миниатюрный источник питания и схему зарядки батареи. Медики, работающие в спорте, армии и сфере промышленной безопасности, считают, что большее внимание к ушибам может помочь предотвратить серьезные повреждения мозга, которые могут вызвать слабоумие и депрессию в дальнейшей жизни. Мозг умеет сам себя восстанавливать после большей части сотрясений, если это состояние было вовремя распознано и были приняты соответствующие меры. "Создание xPatch было бы невозможно без передовых технологий ST. xPatch интегрирует все необходимые функции для мониторинга ударов головы, их анализа и беспроводной передачи данных, - сказал Кристоф Мэк (Christoph Mack), исполнительный директор X2 Biosystems. - Благодаря тому, что устройство такое маленькое и легкое, оно может быть малозаметно закреплено за ухом игрока - атлеты забывают о нем уже через несколько минут". В прошлом году всплыли записи помощника тренера New Orleans Saints Грега Вильямса, наставляющего игроков на умышленное нанесение травм игрокам противника перед игрой с San Francisco 49ers. Игроки Saints, которые "ударили в голову" и выбили оппонентов из игры были награждены денежными бонусами. Вильямс давал инструкции по усугублению предыдущих травм игроков 49ers, включая игрока, уже имевшего сотрясения. Скандал получил название "Bountygate". Вильямс вместе главным тренером Шоном Пэйтоном и другими были отстранены. Черепно-мозговые травмы не ограничиваются только футболистами. Мировая организация здравоохранения прогнозирует, что к 2020 г. черепно-мозговые травмы станут третьей по значимости в мире причиной смертности и инвалидности для всех возрастных групп.

Другие интересные новости:

▪ Эффективные органические солнечные панели

▪ Умные автомобильные часы Mercedes

▪ Кнопочный телефон Lava с датчиком пульса и давления

▪ Строить здания по примеру шершней

▪ Кипарисы под песком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Не хлебом единым жив человек. Крылатое выражение

▪ статья Какая шутка Пастернака оказалась пророческой для Цветаевой? Подробный ответ

▪ статья Определение сторон света по тени. Советы туристу

▪ статья Ветроэнергетический кадастр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Цифровой темброблок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026