Усилитель LM3886 Mauro + Vidalgo

Думаю, каждый, кто имел дело с LM3886, слышал/видел/собирал схему Мауро. Об этом свидетельствуют отзывы на разных форумах, тысячи радиолюбителей со всего мира повторили эту схему. Автором является итальянский радиолюбитель Mauro Penasa. Особенностью этой схемы является включение ЛМ3886 в токовом режиме, по так называемой мостовой схеме токовой помпы Хауланда. Источником вдохновения итальянцу послужил усилитель Musical Fidelity A370. Изначально авторский вариант был выполнен на одной плате (2 канала) с общим блоком питания и защитой, далее было много модификаций и тюнингов этой схемы. Речь пойдёт об одном из них.

LM3886-Mauro-Vidalgo-Schematic

Данная конструкция была описана на сайте http://vidalgo.com/, который канул в небытие, собственно, оттуда и нижеприведённая информация об этом усилителе.

Данная конструкция представляет собой тюнинг известной схемы итальянского любителя Mauro Penasa. Целью тюнинга было сохранить все положительные качества оригинальной разработки, доработав при этом некоторые подозрительные места. Также важно было остаться в пределах достаточно низкой стоимости изделия, но применив более качественные компоненты.

Прежде всего, предложенный автором двухканальный вариант на общей плате теперь разделен на самостоятельные модули-моноблоки, причем без увеличения суммарной площади двух плат (фактически получилось даже несколько меньше). Размеры платы составляют 80 х 80 мм. Каждая плата снабжена собственным устройством защиты, отключающим нагрузку в аварийной ситуации (появление постоянного напряжения на выходе или обрыв любой из вторичных обмоток силового трансформатора), а также выполняющем необходимую задержку подключения нагрузки при подаче питания. Работу предложенной автором схемы защиты я нашел неудовлетворительной, и схема этого узла другая. В частности, приняты меры для максимально быстрого включения и выключения реле, что важно когда реле коммутирует цепь со значительным током.

Следующее важное изменение касается номиналов резисторного «моста», который превращает LM3886 в мощный источник тока. Уменьшение номинала «выходного» резистора до 0.2 Ом позволило выгадать дополнительный запас мощности в 4-5 Вт и применить куда более компактный резистор меньшей мощности и с меньшей собственной индуктивностью. Так, при испытаниях усилитель без проблем смог обеспечить выходную мощность 68 Вт (для нагрузки 4 Ом), до начала ограничения выходного напряжения по осциллографу. Разумеется, кратковременно. В связи с повышенными требованиями к другим резисторам «моста», они выбраны из специальной прецизионной серии TanFilm (тонкопленочные на основе нитрида тантала).

Довольно существенны изменения в цепях питания. Как и прежде, плата снабжена выпрямителем с конденсаторами фильтра. Здесь я использовал диоды Шоттки, удобно расположив их на нижней стороне платы. а в качестве фильтрующих конденсаторов выбрал параллельное включение нескольких (сюда выбрана достойная серия Panasonic FC). Таким образом удалось разместить фильтр выпрямителя непосредственно у потребителя, LM3886, избежав длинных силовых дорожек платы. Это хорошо помогает передаче энергичных пассажей. Питание LM318 изменено с 12В до 15В. Самому каскаду это не нужно, однако здорово уменьшает тепловыделение на гасящих резисторах. При плотном монтаже вопрос не последний.

Цепь «mute» теперь запитана от куда более чистой шины -15В, для исключения возможной паразитной модуляции. На схеме видно традиционную RC-цепочку к соответствующему выводу LM3886, однако плата позволяет вместо R и C установить источник тока на полевом транзисторе (например, 2N5486). Я экспериментировал с обоими вариантами (для равного значения тока, около 2мА) и не смог расслышать каких-либо различий. Посему оставлен более простой и экономичный вариант с R и С.

Монтажные схемы:

LM3886-Mauro-Vidalgo-Top

LM3886-Mauro-Vidalgo-Bottom

Предполагается, что на входе усилителя установлен регулятор уровня, обычно это потенциометр. Здесь есть существенное примечание. Его номинал не должен быть выше 10 кОм, в крайнем случае — 22 кОм. При большем значении будет нарушаться линейность ФЧХ усилителя. Номиналы RC цепочки на входе также не следует изменять, тем более удалять эти элементы. Эта цепочка принципиально нужна.

Усилитель следует питать от силового трансформатора достаточной мощности (не менее 50 В-А) с двумя раздельными вторичными обмотками по 22 или 24 В. Это типовой номинал и такие трансформаторы легко находимы. Предпочтительнее серии с пониженной индукцией, такие есть у Amveco Magnetics, Nuvotem, Talema. Начала обмоток следует подключать к одноименным входам клеммников J3, J4. Возможно использование вторичной обмотки со средней точкой, тогда этот вывод подключают на любой из двух «средних» входов клеммников J3, J4. Применение трансформатора на выходные напряжения менее 22 В также возможно. При этом может потребоваться изменить номиналы гасящих резисторов R8, R9, R19. Моноблочность конструкции предполагает раздельные силовые трансформаторы. При необходимости можно использовать и один общий, удвоенной мощности. В таком случае обе платы просто подключаются «параллельно». Каждая плата должна быть снабжена теплоотводом достаточной эффективности, либо одним общим. От его эффективности зависит сколько полезной мощности может быть получено до начала дейстия встроенной в LM3886 системы тепловой защиты.

Общая схема подключения усилителя:

LM3886-Mauro-Vidalgo-Schematic-Common

Платы заводские, моего любимого синего цвета, с белой шелкографией:

DSC_0020

Собранные платы:

IMG_1159

Лично мне такое решение – всё на борту – очень нравится. Для усилителей с выходной мощностью до 50Вт такое решение имеет только плюсы. Нет необходимости городить плату БП с выпрямителем и ёмкостями, ведь зачастую суммарная ёмкость таких усилителей около 10 тыс мкф в плечо, напряжение – до 35В, что позволяет банки фильтра и диоды вместить на плату усилителя. Это особенно важно в многоканальных системах, а также, когда корпус небольшой и пытаешься запихнуть в него 4 канала с 4-мя платами БП.

Ещё одной особенность этой платы – можно применять как смд элементы, так и выводные (не все, естественно, такая универсальность ни к чему). В основном резисторы и конденсаторы :). Самые критичные элементы схемы, которые влияют на звук, и на которые надо обратить внимание при сборке:

  • резисторы в “мосту”. Должны быть с допуском 0,1%, с минимально возможным ТКС. Я ставлю “то, что доктор прописал” — Vishay Dale специальной прецизионной серии TanFilm (тонкопленочные на основе нитрида тантала). У нас, в Беларуси, достать такие, тем более в количестве 4-8 штук, нереально ) К слову, на диджикее такие стоят по баксу / штука :). Но кто ищет, тот всегда найдёт. Ещё пробовал ставить Susumi, RG серию, тоже показала отличный результат и повторяемость. Из вариантов – можно попробовать найти прецизионные советские С2-29 (зелёные). Ну если совсем худо – берём мех обычных 1 — процентных резисторов и подбираем с макс. точностью, благо купить такие сейчас не проблема.
  • конденсатор в цепи ООС. Я, честно, пробовал ставить в один канал обычный китайский электролит, той же ёмкости, чтобы своими ушами проверить, как это повлияет на звук :). Не зря автор поставил туда Silmic. Разница очень заметна, хотя и с обычным электролитом усилитель работает ))). Больше всего понравилось с Ничиконом BP, его я и оставил в конечном варианте
  • выходной мощный резистор. Сюда лучше поставить качественный резистор, с минимальной собственной индуктивностью. Будет работать и с обычным проволочным резистором типа KPN, сопротивлением 0,22-0,33 Ом. Проверено. Но всё же оставлен Vishay Dale 0,22Ом, 4Вт, по той причине, что был уже куплен.
  • реле, как ни странно, потому как именно этот элемент и коммутирует нагрузку к выходу усилителя. Реле Omron, серия G2RL, с контактами, покрытыми серебром. Такие же реле ставят на платы ZD-50. Лучшей замены по стоимости и качеству я не нашёл.
  • ну и последний, немаловажный момент – конденсаторы фильтра БП. Мне очень нравятся панасоники серий FC и FM, через мои руки прошло немало их, разных номиналов и вольтажа, деньги они свои отрабатывают, заявленные характеристики держат. Вот и сюда в БП я поставил те же панасоники FC 3300uf x 35V. К слову, достаточно и 6 банок по 2200uF. Ну и напряжения надо смотреть уже самому, всё зависит от того, какие трансформаторы собираетесь применять.

Вообще, каждый сам решает, как собирать и что ставить. Я придерживаюсь парлиста от автора, чтобы гарантированно получить результат. Платы собраны, отмыты, дело за включением. Общая схема простая, сложностей с подключением не возникло.

IMG_1176

Трансформаторы питания приехали из Польши, заказаны были на сайте http://sklep.toroidy.pl/. Мощность каждого 50ВA, 2 обмотки по 22В. В качестве РГ использовал Alps на 10кОм, из старых запасов. Собрал на фанерке, для теста. Пару недель так и проработали платы, на фанерке. При монтаже удобно то, что все провода подключаются через разъёмы, клемники, фастоны. Хотя многие просто запаивают провода в платы 🙂

IMG_1177

Обе платы запустились сразу же. Реле в схеме защиты подключает нагрузку через несколько секунд после подачи напряжения на трансформаторы и мгновенно её отключает, так что переходных процессов в виде щелчков и хлопков мне услышать не удалось :). Реле переключается мягко, и синхронно в обоих каналах. Померял постоянку в обоих каналах, получилось 8 и 9 мВ. На максимальной громкости — полная тишина в динамиках в обоих каналах. Измерения выложу позже, как только появится хороший генератор.

Пробовал включать эти платы биампингом на двухполосную полочную АС. В качестве фильтра использовал MiniDSP 2×4 kit. Я не умею описывать звучание так, как это делают на форумах. Могу только сказать – нравится или нет. Так вот мои самопальные полочники на альфардах запели совершенно по-другому.

Спасибо за внимание и репост.