V dnešní době se ve stále větší míře prosazují audio zesilovače ve třídě D. Zatím jsem měl zkušenosti pouze se zesilovači ve třídě A, nebo AB a naskytla se mi možnost získat vývojovou desku TPA3116D2EVM, tak jsem se rozhodl desku zabudovat do krabičky a postavit k ní zdroj. Přes své miniaturní rozměry je deska schopna dodávat výkon 2x 50W.
Zesilovače ve třídě D fungují na principu pulsně šířkové modulace, kde audio signál namodulují na frekvenci v řádu stovek kilohertz až jednotek megahertz. Na výstupu je dolnofrekvenční propust, která vyfiltruje vysoké frekvence a za ní již reproduktor. Díky tomu, že zesilovač pracuje ve spínacím režimu, tak se na něm neztrácí téměř žádný výkon a zesilovač si vystačí pouze s miniaturním chladičem, nebo při menších výkonech i bez něj. Díky tomu je zesilovač úspornější a hlavně levnější. Výstup zesilovače je v můstkovém zapojení, kde je reproduktor připojen na kladný a záporný výstup. Díky tomu stačí pro dodání daného výkonu mnohem menší napájecí napětí kolem 24V.
Zapojení zdroje je velice jednoduché. Na vstupu napájení je použitý filtr, který filtruje vysokofrekvenční rušení ze sítě a také zabraňuje pronikání rušení ze zesilovače po napájecím kabelu. Přes NTC termistor, který omezuje špičkový proud při zapnutí jde fáze na pojistku a vypínač. Za ním je již připojen toroidní síťový transformátor.
Sekundární strana transformátoru je připojena do můstkového usměrňovače, jehož výstup je vyfiltrován 4 elektrolytickými kondenzátory 4700uF/25V. Usměrňovač jsem použil pro proud 8A. Špičkově zvládne mnohem větší proud, takže by měl vydržet proud při zapnutí, kdy se nabíjí filtrační kondenzátory. Přes rezistor 1k2 je připojena LED zabudovaná v síťovém vypínači. Napájecí napětí je pak připojeno vodiči přímo na EVM desku zesilovače. Použil jsem 100VA transformátor s výstupním napětím 17V. Naprázdno dává po usměrnění a vyhlazení kolem 25V. Kondenzátory jsou tedy na hranici, ale spoléhal jsem se, že mají z výroby určitě nějakou rezervu. Zesilovací čip akceptuje napájecí napětí do 26V.
Nejdříve jsem rozmístil jednotlivé součásti do krabičky a když jsem byl spokojený, tak jsem podle nich vyznačil na dno díry, které jsem následně vyvrtal. Na zadní a přední stranu jsem nalepil papírovou lepenku, aby se díly zbytečně nepoškrábaly. Rozmístil jsem konektory a vypínač a navrhnul jsem správné umístění děr. Následně jsem všechno znovu zkontroloval a vyvrtal jsem díry menším vrtákem. Díry jsem následně zvětšil větším vrtákem, a ty největší otvory jsem vypiloval pilníkem. Strhnul jsem papírovou lepenku a dočistil hrany otvorů.
Když už jsem měl všechny díry hotové, připravil jsem si propojovací dráty. Protože jsem je nechtěl pájet přímo na desku EVM modulu a konektorů, tak jsem na jeden konec drátů nalisoval a následně ještě připájel trny a na druhý konec očka. Napájecí dráty jsem místo očka z jedné strany jen pocínoval. Všechny konce jsem zakončil smršťovací bužírkou. U kondenzátorů jsem jen ohnul jejich vývody a spájel všechny 4 dohromady.
Od napájecího konektoru s filtrem je jeden drát veden přes termistor a pojistku na síťový vypínač. K němu je připojen jeden drát primární strany transformátoru. Druhý drát vede přímo od napájecího konektoru k trafu. Zemnící drát je připevněn pod šroub držící plošný spoj a tím vodivě spojen s krabičkou. Dráty ze sekundárního vinutí trafa jsou přímo připájeny na usměrňovač přišroubovaný ke dnu krabičky. K usměrňovači jsou přímo připájené konce vývodů kondenzátorů. Krajní kondenzátory jsou upevněné pomocí plastových spon. K nim jsou připájené napájecí dráty pro desku. Nakonec jsem zapojil všechny dráty do desky a na konektory a pořádně je utáhnul.
Indikační diodu, která je součástí síťového vypínače jsem připojil přes rezistor k napájecí větvi na kondenzátorech.
Po sestavení jsem nechal odpojené napájení od desky. Po vizuální kontrole jsem zdroj zapnul a změřil výstupní napětí. Bylo těsně nad 25V naprázdno. Vše vypadalo dobře, tak jsem po vybití kondenzátorů připojil EVM modul a znovu zapnul napájení. Opět vše vypadalo dobře a napájecí napětí bylo nepatrně nižší. Připojil jsem reproduktory a vstupní signál a ověřil funkčnost zesilovače.
Pohled z přední strany.
Zadní strana.
Detail připojení EVM desky.
Celkový pohled.
Součástky jsou dostupné v běžném obchodě typu GM Electronic, nebo GES Electronics. Kromě vyjmenovaných součástek jsem ze zásob použil vodiče o průřezu 2.5mm a k nim vhodná očka a pájecí trny. Pro izolaci konců vodičů jsem použil smršťovací bužírku.
| označení | hodnota a typ | počet |
|---|---|---|
| C1-C4 | 4700uF/25V elektrolytický 105°C | 4ks |
| B1 | Usměrňovací můstek 400V/8A (KBU8G) | 1ks |
| NTC1 | Výkonový termistor NTC 10R | 1ks |
| TR1 | Toroidní transformátor 230V/17V 100VA | 1ks |
| R1 | 1k2 | 1ks |
| LED1 | Součást vypínače, nebo dle libosti | 1ks |
| F1 | Pojistka 0.5A T | 1ks |
| F1' | Pojistkový držák PTF10, nebo podobný | 1ks |
| S1 | Síťový vypínač 250V/3A s LED | 1ks |
| X1 | Zásuvka s EMI filtrem | 1ks |
| X2,X3 | Dvojitá zdířka na banánek K207023 | 2ks |
| BOX1 | Hliníková krabička Hammond | 1ks |
| MODUL1 | TPA3116D2EVM | 1ks |
Zesilovač mne při prvních testech překvapil svým velkým výkonem, vyrovnanou charakteristikou a naprosto neslyšitelným brumem, nebo šumem. Po několika skladbách bylo ovšem jasné, že na HiFi tento zesilovač vhodný není. Při přímém porovnání se zesilovačem Leachamp, který pracuje ve třídě AB vyšlo najevo několik věcí. Nahrávka trochu ztratila prostor. Zhoršila se lokalizace jednotlivých nástrojů a celek působí trochu slitě. U několika skladeb jsem pozoroval katastrofální zkreslení směsice perkusních nástrojů. Jednalo se převážně o jazzové nahrávky. Zajímavé je že u jiných nahrávek žádné zkreslení není vůbec slyšitelné. U zesilovače oceňuji jeho miniaturní rozměry vzhledem k výstupnímu výkonu, takže se výborně hodí na přenášení a občasnou reprodukci. V mém domácím audio řetězci ovšem Leachamp nenahradí.
English
Česky