Wzmacniacz kina domowego 5x100W+1x250W ze zdalnym sterowanie

Witam wszystkich forumowiczów!
Chciałbym przedstawić mój wzmacniacz kina domowego. Wykonałem go dwa lata temu. Cel był taki, aby zaszaleć na wystawie ELEKTRA 2006 w szkole ZSMEiE w Toruniu. Początkowo miał to być wzmacniacz o mocy 25 - 50W, jednak chciałem się wykazać i tak powstał wzmacniacz o mocy znamionowej 2x125W+3x75W+1x250W. Założenie było takie, że będzie sterowany przez odtwarzacz DVD z wbudowanym dekoderem Dolby Digital 5.1 i wyjściem analogowym audio 5.1. Wzmacniacz miał dostarczać dużej mocy oraz mieć wbudowany wzmacniacz do subwoofera. Dodatkową atrakcją miało być zdalne sterowanie za pomocą pilota IR.
Wzmacniacz przeszedł dwa etapy (dwa konkursy). Dlatego podczas wymieniania poszczególnych podzespołów wymienię "v1" i "v2"

Obudowa
Pochodzi z odbiornika DSR (cyfrowego radia satelitarnego z początku lat '90) firmy TechniSat, model CTD 5000 DSR. Szerokość i długość jest typowa dla DIN (zestawy wieżowe), wysokość wewnątrz obudowy to tylko 65 mm. W płycie czołowej zostały dorobione klawisze. Z boku obudowy w dolnej i górnej części obudowy zostały wycięte otwory pod wentylatory. W pokrywie znajdują się siatki na otworach.

Zasilacz gotowości
Składa się z transformatora 4VA. Na płytce znajduje sie przekaźnik załączający główny zasilacz oraz bezpiecznik sieciowy.
v1. Napięcie zasilania 18V
v2. Napięcie zasilania 5V

Zasilacz
Składa się z transformatora toroidalnego o mocy 800VA. Został wykonany na zamówienie w firmnie "Toroidy Lachowski" według podanych przeze mnie napięć uzwojeń wtórnych. Kosztował mnie 250 zł i jeden tydzień czekania. W przypadku firmy Indel - nie otrzymałem nawet odpowiedzi. Uzwojenie wtórne to praktycznie jedno uzwojenie z wieloma symetrycznymi odczepami. Napięcia są następujące: 2x15V, 2x33V (pełny prąd wyjściowy), 2x40V - dokładnie to jest 2x7V 0.5A dołączone do zacisków 2x33V. Dlaczego tak - za chwilę.
Transformator chroniony jest bezpiecznikiem zwłocznym 6.3A na uzwojeniu pierwotnym.
Wyjścia 2x15V służą do wytworzenia napięć 2x15V i 12V. Obwód ten chroniony jest dwoma bezpiecznikami 1A na wyjściu uzwojenia.
Główne zasilanie 2x33V prostowane jest mostkiem Graetz'a 35A i filtrowane czterema kondensatorami 10000uF/50V umieszczonymi na obu płytach wzmacniacza. Napięcie w spoczynku wynosi 49V. Tutaj nie ma bezpieczników.
Wyjścia 2x40V są filtrowane względem zasilania głównego i dają napięcie o 10V wyższe od zasilania głównego i służą tylko do zasilania stopni sterujących końcówek mocy front i subwoofer.

Przełącznik wejść CMOS
Wykonany na płytce dwustronnej (były z tym kłopoty). Posada wejście 5.1 (DVD), wejście 5.1 lub stereo (MultiMedia, przełączane 2/5.1ch), dwa wejścia stereo (TV i Aux) oraz wejście/wyjście bezpośrednie stereo za przełącznikiem wejść. Dodatkową funkcją jest automatyczne dobieranie wejścia na sygnał do subwoofera. Gdy pracuje z wejściem 5.1 sygnał pobierany jest z wejścia "SW", gdy pracuje z wejściem stereo, sygnał jest pobierany z jednego z wejść stereo. Można wymusić pracę na wejściu Front (muzyka z DVD). Dodatkową funkcją jest wymuszenie trybu 4.1 - włączenie tylnych kanałów gdyby zachciało robić sobie dyskotekę
Na płycie przełącznika wejść znajduje się "procesor audio" oraz filtr aktywny do subwoofera.
v1. Układy 4066 i układ 4052 na frontach zasilanie niesymetrycznie +12V. Efekt - obcinanie sygnału i zniekształcenia, na pełnej głośności trzeszczały przez to głośniki (jakby za dużo mocy).
v2. Układy 4052 i 4053 zasilane symetrycznie +-5V z wykorzystaniem "konwertera poziomów" dla sterowania mikrokontrolerem. Tak wykonany układ pracuje idealnie.

Procesor audio
Ma zadanie regulować jednocześnie 6 kanałów - jednoczesna regulacja głośności, basu, sopranów itd.
v1. Układ wykonany na analogowych procesorach audio 3x LM1036 - sterowanie napięciowe. Układ charakteryzował się brakiem regulacji balansu i fadera, wzmocnienia kanału centralnego i subwoofera. Regulacja basu i sopranów ukryta była w środku, ze względu na brak odpowiednich małych potencjometrów z osobną regulacją na osi "push-pull". Układy w dodatku wprowadzały duże "trzaski" przy włączaniu/wyłączaniu wzmacniacza.
v2. Układ wykonany na sterowanych mikrokontrolerem procesorach audio 3x TDA8425. Szyna SCL rozdzielana na poszczególne układy za pomocą układu 4052. W porównaniu z poprzednim układem, tutaj nie ma żadnych "plopów" przy włączaniu/wyłączaniu wzmacniacza.

Filtr subwoofera
Z regulowaną częstotliwością graniczną. Schemat z typowego kitu. Zasilanie symetryczne 15V. Połączony jest między wyjściem procesora audio a końcówką mocy. Wprowadza "dumm" przy wyłączaniu zasilania.

Końcówki mocy Front
Można powiedzieć własna konstrukcja. Połączenie wzmacniacza operacyjnego z buforem i wyjściem MOSFET. Zakładałem że ten wzmacniacz będzie posiadał bardzo szybki czas narastania sygnału a więc być bardzo dynamiczny. Miały być zastosowane układy AD817, lecz z powodu zbyt wysokiej ceny zastosowałem zwykłe TL081. Bufor napięciowy pochodzi ze schematu wzmacniacza PMA-425 firmy DENON. Bufor jest zasilany z wyższego napięcia (+-55V), aby maksymalnie wysterować tranzystory mocy MOSFET (jak wiadomo, spadek napięcia na nich wynosi 4V). Tranzystory mocy to para IRF540/IRF9540. Przy projektowaniu popełniłem błąd konstrując ograniczniki prądu i zabezpieczenie zwarciowe, tak więc niestety nie działają.
Znamionowa moc była liczona pod napięciem zasilania +-45V. Moc RMS przy tym zasilaniu wynosi 125W/8 Om.

Końcówka mocy Subwoofer
Jest to układ opisany w jednym z numerów EDW. Zastosowałem tranzystory IRF240, zmniejszyłem rezystory ogranicznika prądu oraz usunąłem Bootstrap i dałem zasilanie o zwiększonym napięciu. W takim rozwiązaniu wzmacniacz uzyskuje nieco większą moc, a przy maksymalnym wysterowaniu membrana głośnika nie jest "wciągana" z powodu niesymetrycznego przebiegu. Znamionowa moc wyjściowa przy +-45V wynosi 250W/4 Om.

Końcówki mocy Surround i Centralny
Tu nie ma czym się chwalić - 3x TDA7294. Odziwo wytrzymują tak wysokie napięcie zasilania (katalogowo dopuszczalne jest chyba +-40V). Próba zasilania większym napięciem sterującym nie dała rezultatu. Tak więc moc wynosi 75 - 100W, co w kinie domowym jest wystarczające.

Sterowniki wentylatorów
Wzmacniacz nie nadawałby się do takiego celu, gdyby "gwiżdżące" na pełnej prędkości wentylatory przeszkadzałyby w odsłuchu szeptów i drobnych odgłosów. Gdy wzmacniacz gra z małą głośnością, wentylatory obracają się z prędkością która nie powoduje wyczuwalnego hałasu. Gdy sygnał wyjściowy przekroczy połowę napięcia wyjściowego, wentylatory obracają się z pełną prędkością (napięcie zwiększyłem do 14V ze względu na małą wydajność wentylatorów). Gdy sygnał zniknie, wentylatory zmniejszają prędkość przez około 5 sekund. Na każdy wentylator jest osobny sterownik.

Radiatory
Na końcówkach surround i centralny zastosowałem radiator z wentylatorem od procesora Athlon.
Na końcówkach front i subwoofer zastosowałem radiatory, które musiałem obrobić na frezarce. Wentylator końcówek front został "wpuszczony" w radiator. Reszta płaszczyzn została obrobiona na równo.

Układ zdalnego sterowania
v1. Wykonany na układach Cemi MC1024/MC1025. Miałem kłopoty ze zrobieniem odbiornika IR (modulacja częstotliwości), rozwiązaniem stał się układ od IRDA (TFDU 4100). Nie udało mi się zrobić przełączania wejść na przyciski - miał być układ CMOS który już nie jest już produkowany. Pilot na wystawę miałem od Neptuna, natomiast w domu miałem "sklejony" pilot własnej roboty. Dużym minusem był mały zasięg - maksymalnie 4 metry w lini prostej i 2 metry z celowaniem z boku wzmacniacza.
v2. Sterowanie mikrokontrolerem AT89C51 z własnoręcznie napisanym programem w assemblerze (nauczyłem się w 1-2 miesiące). Ustawienia wyświetlane są na wyświetlaczu 16x2 negative white. Sterować można (prawie) dowolnym pilotem i ustawić dowolne przyciski do obsługi. Odbierane są sygnały w kodowaniu Philips i Siemens (np. Siesta, Grundig). Obecnie pilotem do niego jest "stuningowany" pilot od mojego telewizora Grundig - posiada od dołu przycisk, przy którym zmienia się adres kodowania.
Program ma 1700 lini i obsługuje zmianę parametrów audio (głośność subwoofera, bas, sopran, balans, fader), efektów audio osobno na Front i Surround (stereo, mono, spatial, pseudo stereo), wybór kodowania pilota oraz wybór przycisków do sterowania, demo oraz ostatnio sterowanie modułem tunera FM (zmiana kanałów, strojenie ręczne).

Dodatki
Dodatkowo zastosowałem dwa przełączniki umieszczone na panelu czołowym wzmacniacza. Pierwszy to zmiana trybu pracy subwoofera (wymuszenie sygnału z frontów / automatyczny wybór wejścia / wyłączenie subwoofera), drugi to zmiana trybu pracy kanałów surround i centralnego (wymuszenie trybu 4.1 / tryb automatycznego włączania końcówek mocy / wyłączenie końcówek mocy). Z tyłu wzmacniacza znajduje się przełącznik rodzaju wejścia MultiMedia (2 / 5.1 ch).
Dodatkowo dorobiłem sobie tuner sterowany przez wzmacniacz. Jest to moduł tunera AM/FM z radia samochodowego Panasonic - nic oprócz układu PLL nie potrzeba do posiadania pełnego radia. Jest obecnie zamontowany na osobnej płycie obok wzmacniacza, gdyż nie mam czasu i pewnie miejsca aby włożyć go do wzmacniacza.

Podsumowanie
Wykonanie tego wzmacniacza kosztowało mnie 900zł. Z tego też powodu nie posiadam dobrego zestawu głośników - nie mam kasy. Jedynie kupiłem sobie głośnik do subwoofera, Prosonic YDHA-B300. Jest bardzo dobry, 250W wytrzymuje bez problemu mimo że kosztował tylko 210 zł. Wzmacniacz nawet grał na jednej osiemnastce (musiałem pożyczyć wzmacniacz) przy niepełnej mocy i na głośnikach estradowych. Przy bardzo dużej sali nie miał problemów, można powiedzieć że miał zapas mocy. Dziewczyna 20 lat, chłopak 18 lat i ojciec solenizantki nie mogli uwierzyć że to sam zrobiłem i że jeszcze bawiłem się pilotem ze stołu.
Osiągnięcia na wystawie:
2006r - II miejsce, jako że nie zdążyłem go ukończyć i pech sprawił że dzień wcześniej spaliła się jedna końcówka Front
2007r - I miejsce, mimo że miałem sam subwoofer a reszty kolumn kolega nie zdołał dowieść.
Wzmacniacz gra mi bezawaryjnie, można powiedzieć że pracuje cały czas, bo bez radia nie wyobrażam sobię zaśnięcia w nocy i siedzenia przed komputerem. W domu nie mam nawet możliwości dać mu nawet połowy mocy.

Niestety nie posiadam dokładnych zdjęć i schematów. Daję to co mam (wygląda to trochę wiejsko, stare zdjęcia):


Wnętrze wzmacniacza


Mój sprzęt (na podłodze tuner sterowany jeszcze osobnym uC)


Wygląd z zamkniętą obudową.

Pozdrawiam.
Banan.