Можно ли собрать мощный аудио усилитель в маленьком корпусе

Мощная аудиотехника ассоциируется и с габаритными корпусами. Но усилители мощности класса D сделали в свое время в этой индустрии революцию компактности и энергоэффективности. Сегодня попробуем разместить плату усилителя на чипе TI TPA3255 и подходящий блок питания в корпусе размерами 21х13х11 см. Это примерно с буханку хлеба, но собирать там мы будем не троллейбус, а полноценный настольный аудио усилитель с цифровой регулировкой громкости. Подробности ниже.

Начнем с корпуса (готовый опрятный корпус на финале проекта частая проблема самодельщиков), у меня стальной корпус от отжившего свой срок стабилизатора сетевого питания на 600 ВА. Вроде марка IPPON AVR-1000, у него пластиковая лаконичная накладка спереди, и крепкий стальной корпус с вентиляционными прорезями, для усилителя отлично. Начинку всю выкинул, кроме сетевого кабеля, чтобы не ставить сетевую розетку. Места внутри совсем немного, примерно 2+ литра, но стерео усилитель класса D с активным охлаждением вместить можно.

В стальной раме внутри корпуса (толщина 1 мм) прорезал окно под регулятор громкости:

Точные размеры корпуса 111х135х215 мм. В передней крышке будет стоять плата регулировки громкости от Wondom (на чипе M62429).

Вместо больших окон от 4 розеток сзади (причем неплохих), вставляю кусочек пластика. Там будут входные/выходные разъемы. Пластик банально быстрее подогнать в размер, но алюминий 2 мм смотрелся бы более здорово (пластик красить придется). Там же токовый размыкатель, заодно выполняет роль кнопки включения и предохранителя.

В таком корпусе компоновка плат может быть только вертикальной (есть запас по высоте).

Импульсный блок питания 48 В для платы 3255 у меня — MP-H250S48 (мощность до 300 Вт). Тут писал про него. С ним нет шумов у усилителя, но чтобы немного снизить нагрев, у него занижено напряжение до 42 В. Его особенность — массивный алюминиевый корытообразный радиатор. У него плоское дно, ставим его первым этажом в корпус. Для лучшего отвода тепла на стальную раму корпуса стабилизатора, не жалеем на блок питания термопасты. Блок особо не греется на низких мощностях (есть корректировка коэффициента мощности), но дополнительный теплоотвод лишним не будет.

Этажерка для размещения над БП платы усилителя сделана буквально из того что было под рукой. Согнул мягкие стальные перфорированные полоски, а плата усилителя будет ставиться на остатки листа пластика.

Плата усилителя (это Wondom BDM8-A) с замененным вентилятором охлаждения на 80х80 мм (тихий от корпуса ПК), причем и его обороты снижены на 30% рассчитанным резистором в цепи питания. Добился того, что он крутился бесшумно. Что поставили китайцы для охлаждения из коробки, даже вспоминать не хочу.

Высота второго этажа рассчитана так, чтобы осталось 5 мм от крышки до вентилятора. Оставил даже светодиод индикатор на передней панели, но он негодяй даже с резистором 100 кОм ярко светит, пришлось черной краской его закрасить. Ручка громкости штатная от регулятора громкости Wondom.

Такая вертушка (хоть и приторможенная) дает солидный воздушный поток для охлаждения.

Все заработало, но проблема вылезла откуда не ждал абсолютно. Питания платы регулятора громкости фонило. Я использую простые и компактные AC-DC блоки Hi-Link HLK-PM01, и вот с ним или с любым другим импульсным БП 5 В был фон в колонках. Хотя я уже собирал усилители так и все работало без фона. Почему-то именно тут понадобилась гальваническая развязка, с ней фона не будет (проверено). Заказал к блоку питания специальный DC-DC преобразователь с развязкой B0505S-1W на 5В.

Запитал регулятор пока слушал от аккумулятора 18650. Регулятор громкости этот (AA-AA11117) потребляет маленький ток, ячейка разряжается где-то на 0,1 В за день работы. С батарейкой тишина идеальная при любом уровне громкости на паузе.

Усилитель получился тихим (вентилятор слышно только если поднести ухо к прорезям корпуса) и холодным даже в собранном корпусе (день работал на небольшой громкости):

Потребляет усилитель без сигнала от сети 8 Вт. При уровне Vpp входного сигнала (синус 1000 Гц) 1 В — мощность выдается 40 Вт на канал. Долговременно на ней он может тут работать без перегрева. Максимально (до искажения формы синуса) получается около ~120 Вт на канал, но блок питания уже довольно горячий (и вентилятору тяжелее). КПД общий примерно 93%.

Отвечая на вопрос заголовка поста — да можно с классом D собрать усилитель в компактной «коробочке». Такой усилитель не займет много места на столе, но раскачает даже низкочувствительные полочные колонки. И у чипа TPA3255 хорошее, проработанное звучание. В моей реализации внешний вид конечно скоромный, и вовсе не блестящий Hi-Fi внешне, но свою функцию выполняет как надо. Осталось заменить аккумулятор для питания регулятора громкости на гальванически развязанный блок 5 В.

Еще варианты компонентов для сборки такой DIY аудиотехники:

• Платы стерео усилителя класса D на TPA3255
• Импульсные блоки питания для усилителей
• Варианты регулировки громкости

Спасибо за внимание. Удачных конструкций.