
Witam.
Poniższy artykuł kierowany jest głównie do osób początkujących. Dlatego pisany jest językiem prostym i zrozumiałym dla większości. Nie zawarłem w nim też obliczeń czy teorii. Tylko niezbędne minimum. Jest też to mój pierwszy tak złożony artykuł, stąd przepraszam najmocniej jeżeli popełniłem jakieś rażące błędy.
Chciałbym przedstawić najprostszy sposób na uruchomienie wzmacniacza stereo TDA7294 w samochodzie z instalacją 12V. Niżej prezentowana przetwornica może pochwalić się mocą ciągłą około 100W.
Schemat i opis

Schemat podzielony został na kilka części aby ułatwić opis.
->Część zielona to układ generatora wykorzystujący układ TL494. Aby maksymalnie uprościć konstrukcję tylko część układu została wykorzystana, a mianowicie tylko generator. Częstotliwość jego pracy ustalają elementy R4 i C4. Dla obecnych wartości (10K i 1nF) jest to około 30kHz. Podnosząc tą częstotliwość można podnieść też efektywność, jednak aby to zrobić transformator trzeba nawijać większą ilością cieńszych drucików z powodu efektu naskórkowego.
->Część żółta czyli wzmacniacze prądowe. Służą jedynie ułatwieniu przeładowywania pojemności bramek mosfetów, czym odciążają wewnętrzne tranzystory końcowe w układzie TL494. Prawdę mówiąc układ w obecnej konfiguracji będzie bez nich działał prawidłowo, ponieważ tranzystory wewnętrzne TL494 są w stanie wysterować jedną bramkę bez większego problemu, jednak w razie spadków napięcia na zasilaniu przetwornica może zachowywać się niestabilnie. Dlatego zalecam jednak je zamontować. Tak dla pewności i świętego spokoju.
W tym stopniu można zastosować praktycznie dowolne tranzystory byle tworzyły one pare komplementarną. Układ równie dobrze działa na parze BC547/557 lub podobnych.
->Część pomarańczowa to elementy kluczy. Mosfet zostaje włączony w momencie otrzymania impulsu z poprzedniego stopnia. Przetwornica włącza mosfety naprzemiennie z zachowaniem tzw. czasu martwego (kiedy oba są wyłączone). Szczególną uwagę należy zwrócić na C8 (10nF) i R12 (4,7R), ponieważ od nich zależy życie naszych mosfetów. Służą one tłumieniu przepięć powstających w indukcyjności.
Należy zastosować kondensator 10nF na napięcie min 250V i rezystor 3.3...4.7R o mocy min 0.5W.
Montując układ należy także pamiętać o umieszczeniu mosfetów na radiatorze i o odizolowaniu ich od siebie podkładką izolującą.
Do przetwornicy można dobrać różne mosfety, w dużej mierze to od nich zależy jaką moc i sprawność osiągniemy. Ważne, aby dobierać mosfety o niskim RDSon i dużym prądzie pracy. Ja zastosowałem tutaj IRF3205 bo akurat takie miałem, ale równie dobrze sprawdzą się IRFZ44n, BUZ11, czy dla trochę większych mocy IRFP064n.
->Część różowa czyli transformator z układem prostowniczym. O transformatorze (jak go nawijać) napisze niżej. Teraz skupię się na układzie prostowniczymi filtracji. Przygotowujemy klasyczny zasilacz symetryczny, z tym że należy zastosować diody prostownicze ultraszybkie (np UF4007, diody z serii MUR itd.) lub diody shottky. W moim wypadku zostały zastosowane diody shottky MBR10100CT. Następnie potrzebny jest dławik wyjściowy (ale o nim będzie niżej) i kondensatory filtrujące. Dla jednego układu TDA7294 wystarczy zastosować 2200uF+100nF na gałąź. Stosujemy zwykły kondensator elektrolityczny, nie ma konieczności stosowania kondensatorów LOW ESR.
-> Na koniec zostały bezpieczniki podkreślone na czerwono. Sekcja sterująca ma bezpiecznik w postaci rezystora R11. Stosujemy tam zwykły rezystor 4.7R 0.25W. w razie zwarcia w układzie TL494 lub wzmacniaczy prądowych rezystorek ulega natychmiastowemu przepaleniu. Część wykonawczą chroni bezpiecznik szybki 10A. W powyższym układzie zwarcie wyjścia powoduje praktycznie natychmiastowe jego przepalenie. Podczas kilku prób robienie zwarcia wyjścia mosfety ani diody nie uległy przepaleniu, więc zabezpieczenie wydaje się skuteczne.
Po omówieniu schematu możemy przystąpić do montażu.
Montujemy jak komu wygodnie. Można przygotować sobie trawioną płytkę PCB, można na płytce uniwersalnej, można metodą pająkową (nie polecam).
Ważne aby ścieżki prądowe były maksymalnie krótkie i grube.
Najpierw montujemy część zieloną, żółtą i pomarańczową. Powinno to wyglądać mniej więcej tak:


Kiedy mamy już tak przygotowany układ można przystąpić do próby uruchomienia. Układ zasilamy przez żaróweczkę małej mocy (np 5W) lub ustawiamy na zasilaczu ograniczenie prądowe do 200mA. jedną sondę oscyloskopu przypinamy do + zasilania (np do bezpiecznika) a drugą do emiterów wzmacniaczy prądowych. Powinniśmy zobaczyć przebieg prostokątny o amplitudzie około napięcia zasilania. Wybaczcie, mam oscyloskop tylko do 20kHz i powyżej tej częstotliwości zniekształca przebieg. Używam go tutaj tylko do zobrazowania co i jak należy zmierzyć oraz jakie powinny być mniej więcej wyniki.
Powinno to wyglądać mniej więcej tak:

Pomiar wykonujemy dla obu kanałów. Przebieg powinien być bardzo podobny.
Jeżeli przebieg nie pojawił się należy sprawdzić poprawność montażu i sprawność elementów sekcji zielonej i żółtej.
Następnie między + zasilania a dren mosfeta wpinamy żaróweczkę (moc jej nie jest istotna, 10W starczy spokojnie), oscyloskop podłączamy równolegle do niej i obserwujemy przebieg. Powinien być przebieg prostokątny o amplitudzie podobnej jak napięcie zasilania. Jeżeli takowego nie ma oznacza to, że zamontowaliśmy uszkodzony mosfet lub zamontowaliśmy go nieprawidłowo.
Powinno to wyglądać mniej więcej tak:

Pomiar wykonujemy na obu mosfetach. Jeżeli wszystko jest OK możemy przystąpić do nawijania transformatora.
Transformator
Transformator jest tutaj najważniejszym elementem, jednocześnie najtrudniejszym do zrobienia.
Najpierw należy pozyskać rdzeń. Można zakupić nowy lub wymontować z zasilacza ATX lub innej przetwornicy impulsowej. Kluczowe jest, aby to był rdzeń bezszczelinowy. Na rdzeniu ze szczeliną prawdopodobnie zadziała, jednak prąd jałowy przetwornicy będzie dużo wyższy a sprawność dużo mniejsza. W najgorszym wypadku może po prostu nie zadziałać/palić tranzystory. Tak należy dobrać rdzeń:

Rdzeń można pozyskać z zasilacza ATX lub dowolnej innej przetwornicy. Aby rozebrać taki transformator należy podgrzać go-najlepiej wygotować we wrzątku ponieważ żywica którą jest sklejony zmięknie. Następnie w rękawicach (lub szmacie) rozłożyć jeszcze gorący transformator. Ważne aby nie uszkodzić rdzenia. Potem usuwamy fabryczne uzwojenia i nawijamy zgodnie z instrukcją poniżej.
Zaczynamy od nawinięcia uzwojenia pierwotnego. W tym przypadku należy nawinąć dwa uzwojenia po 3 zwoje gdzie początek drugiego to koniec pierwszego. Oba uzwojenia nawijamy jednocześnie, w tym samym kierunku.
Z racji tego, że jest to przetwornica działąjaca na wysokiej częstotliwości zachodzi efekt naskórkowy. Nie możemy więc nawijać transformatora jednym a grubym drutem jak to się robi w przypadku transformatorów klasycznych. Dla naszej przetwornicy będziemy nawijać 4 drutami 0.3mm jednocześnie. Drut nawojowy można kupić lub pozyskać z innego transformatora, dławika etc.
Nawinięte uzwojenie pierwotne powinno wyglądać mniej więcej tak:

Teraz należy odizolować pierwotne od wtórnego. Można to zrobić przy użyciu mocno naciągniętej taśmy kaptonowej lub w ostateczności mocno naciągniętej taśmy biurowej (nie zalecam)
Teraz pora nawinąć uzwojenie wtórne. Nawijamy podobnie jak uzwojenie pierwotne, z tym że dwoma drutami 0.3mm. Nawijamy dwa uzwojenia po 7 zwojów. Powinno to wyglądać mniej więcej tak:

Następnie zewnętrzną stronę bardzo mocno ściskamy taśmą, po czym składamy rdzeń i sklejamy go przy użyciu taśmy tak, jak jest to widoczne na zdjęciu głównym. Nasz transformator jest gotowy. Możemy go zamontować do płytki.
Uruchomienie całości.
Teraz można przystąpić do uruchomienia całości. Montujemy transformator zgodnie ze schematem ale nie montujemy jeszcze układu prostowniczego i filtrującego.
W miejsce bezpiecznika głównego wkładamy żarówkę o znacznej mocy (najlepiej 55W, tak żeby przy prądzie ~200mA nie powodowała znacznego spadku napięcia).
Mierzymy prąd pobierany przez przetwornicę.
Oscyloskop podpinamy do wyjścia transformatora.
Tak to powinno wyglądać:

Pomiar prądu pobieranego przez przetwornicę powinien wyjść 100-250mA.
Przebieg na oscyloskopie powinien być prostokątny o żądanej przez nas amplitudzie. Niestety mój oscyloskop nie radzi sobie z taką częstotliwością i zniekształca przebiegi.
Teraz możemy usunąć żarówkę z bezpiecznika i włączyć przetwornicę normalnie.
Można już podjąć próby obciążania, jednak zalecam wstrzymać się z tym do zakończenia budowy.
Dławik i układ prostowniczo-filtrujący
Przetwornica jest już praktycznie ukończona. Teraz należy zamontować układ prostowniczy z diod ultraszybkich lub diod shottky. Następnie montujemy dławik i kondensatory filtrujące.
Dławik wyjściowy w tej przetwornicy jest konieczny. Niby bez niego też może działać, jednak jej sprawność jest wtedy mniejsza i emituje zakłócenia (słyszalne na zakresach AM). Może tez pojawić się piszczenie przy obciążeniu.
Dławik nawinąć jest bardzo prosto. Nawijamy na rdzeniu proszkowym. Można takowy kupić lub pozyskać z zasilacza ATX. Nawijamy 2 uzwojenia po 17 zwojów (wartość dobrana metodą prób i błędów). Nawijamy uzwojenia w przeciwnym kierunku.
Powinno to wyglądać mniej więcej tak:

Testowanie
Kiedy zmontujemy całość można przystąpić do testów.
Napięcie wyjściowe przetwornicy powinno wynieść około +/- 36V. jest to wartość optymalna dla układów TDA7294.
Przetwornicę należy obciążyć rezystorem dużej mocy o rezystancji 47R. Rezystor ten zalecam chłodzić, ponieważ wydzieli się w nim moc około 100W. Napięcie wyjściowe przetwornicy pod takim obciążeniem nie powinno spaść poniżej 32V. Elementem grzejącym się najbardziej powinny być diody prostownicze. Transformator powinien grzać się minimalnie podobnie jak mosfety. Test przy 100W powinien trwać około 10 minut.
Jeżeli mamy zamiar poprzestać na jednej końcówce TDA7294 lub dwóch końcówkach ale w 8R to możemy tutaj poprzestać. Przetwornica odda wymaganą dla nich moc. TDA7294 w 8R oddaje moc około 30W RMS (sinus 100Hz, obciążenie rezystancyjne 8.5R) pobierając około 45W (zniekształcenia 0.1%)
Jeżeli w trakcie testu przetwornica nie zawiedzie oznacza to, że została zbudowana poprawnie. O ile nie będzie długotrwale przeciążana lub narażona na czynniki atmosferyczne (wilgoć, wysoka temperatura) będzie służyć niezawodnie przez setki godzin.
Dziękuję za uwagę.
Zachęcam do dyskusji na temat projektu. Wezmę pod uwagę wszystkie wytyczne i postaram się je wdrożyć w następnych przetwornicach. W końcu cały czas się uczę

Pozdrawiam.
EDIT 1: Skorygowano schemat. Skorygowano zdanie o dławiku wyjściowym. Skorygowano zdanie o rdzeniu ze szczeliną.
EDIT2: Korekta błędu na schemacie.
Cool? Ranking DIY