Цифровой стерео усилитель класса d

Подборка плат усилителей класса D с хорошим звуком для сборки своего усилителя мощности

Хочется самому собрать усилитель мощности для домашней акустики с достойным звуком, но не знаете на каком варианте остановится? На современном, класса D с высокой эффективностью. Почти все известные HiFi бренды ставят такие модули в свои аппараты.

Класс D давно уже применялся в портативной и концертной технике, где нужна высокая эффективность и малое выделение тепла. Но теперь, усилители класса D активно внедряются в HiFi компоненты. Оно и понятно, аудиотехника становится меньше, огромные сетевые трансформаторы и радиаторы охлаждения уже не вписать в lifestyle корпуса усилителей.

И инженеры постоянно работают над совершенствованием технологии цифровых ШИМ усилителей. Качество звука современных решений очень высокое, от детских болячек класса D давно избавились.

А инновации и новые технологии постепенно попадают в Китай, а потом, мы можем их купить.

Рассмотрим известные варианты плат современных ШИМ усилителей на площадке AliExpress.

MERUS MA12070

Открывает подборку плата усилителя на высокоэффективном чипе MERUS MA12070 от Infineon Technologies. Его изюминка в запатентованной технологии многоуровневой коммутации и отсутствие выходных фильтров.

Максимальная мощность 2 × 80 Вт на 4 Ом, но ее легко сконфигурировать под свои нужды Power Mode Profile (1х80 Вт + 2х40 Вт), 4,0 (4х40 Вт), 1,0 (1х160 Вт)) встроенным переключателем. Питание платы: до 26 В DC. Размеры: 80х60 мм.

В этом лоте есть несколько вариантов подключения платы:

• С цифровым входом по IIS
• С аналоговым линейным входом
• С беспроводным входом на ESP32
• Со входом от Raspberry Pi

Можно гибко сконфигурировать свой DIY аудио проект.

Источник

Одноплатные усилители мощности звуковой частоты D-класса (подборка с Алиэкспресс): маленькие, но сильные!

Усилители D-класса имеют по крайней мере одно неоспоримое и очень важное преимущество: высокий КПД, достигающий 90% и более.

Такой КПД позволяет создать в малых габаритах очень мощные усилители.

Однако же, среди мировой радиолюбительской общественности не утихают споры: а не потерялось ли одновременно с повышением КПД качество звука?

Некоторая потеря качества не исключена, поскольку в большинстве мощных усилителей должны стоять фильтры; а они повышают выходное сопротивление в области высоких частот и могут искажать АЧХ (подробности — по ссылке, сторонний ресурс).

И всё-таки, усилители D-класса при грамотном схемотехническом построении и достаточно высоком качестве источника питания способны дать очень высокое качество звука, достойное класса Hi-Fi.

Немного терминологии, применяемой далее:

SE (Single Ended) — обычный ШИМ-выход в усилителе D-класса;

BTL (Bridge-Tied Load) — схема с мостовым выходом (два SE-выхода в противофазе по звуковой частоте);

PBTL (Paralleled Bridge-Tied Load) — параллельное соединение выходов BTL, работающих синхронно.

Мощность усилителей в этой подборке указана согласно документации (datasheet) на применённые микросхемы; но надо сказать, что далеко не всегда номинальную мощность из них удаётся «выжать». А уж фантазии продавцов на Алиэкпресс в отношении мощности вообще не знают границ. 🙂

Цены указаны в долларах (т.к. цены в рублях быстро становятся недействительными) и в дальнейшем могут меняться в любую сторону. Но на распродаже 11.11 они, скорее всего, на несколько процентов упадут.

Одноплатные УНЧ на основе микросхемы TPA3116D2

Микросхема TPA3116D2 работает в мостовом режиме и оказалась настолько удачной и универсальной, что если бы других микросхем усилителей класса D не существовало бы, мир не сильно обеднел бы. 🙂

Микросхема может работать в широком диапазоне питающих напряжений (4.5 — 26 В), развивает на нагрузке 4 Ом мощность до 2*50 Вт (U пит.=21 В); а также может быть сконфигурирована в одноканальном режиме (мощность 100 Вт).

На Алиэкспресс предлагается множество вариантов одноплатных усилителей на основе этой микросхемы.

Это могут быть самые простые варианты стереоусилителей (см. 1-ую ссылку выше, $6.5), а могут быть и усложнённые варианты со встроенным Bluetooth и регуляторами тембра (2-ая ссылка, $17).

Существуют и варианты с 2-3 микросхемами TPA3116 на борту, предназначенными для построения усилителей конфигурации 2.1 и выше.

Вместе с тем надо напомнить о «щедрости» китайских производителей, которые запросто могут присвоить усилителю 2*50 Вт мощность 2*120 Вт.

Одноплатные УНЧ на основе микросхемы TDA7498

Микросхема TDA7498, в отличие от предыдущей (TPA3116D2), предназначена для работы с более высокоомными нагрузками и при более высоком напряжении питания, которое может составлять 14 — 39 В.

Предельная мощность на нагрузке составляет до 2*100 Вт (U пит.=36 В, Rн=6 Ohm).

«Грабли» при применении этой микросхемы заключаются в том, что её производитель не гарантирует работоспособность при нагрузке 4 Ом (может срабатывать защита по току); рекомендуется нагрузка 6 или 8 Ом.

Тем не менее, китайские продавцы сплошь и рядом пишут, что усилитель якобы работает с нагрузкой от 4 Ом. Будьте бдительны!

На основе этой микросхемы выпускается различные варианты одноплатных усилителей, и совсем простых (первая ссылка выше, $8.6), и навороченных (с Bluetooth, воспроизведением с карты памяти и т.п., вторая ссылка, тоже $8.6).

Одноплатные УНЧ на основе микросхемы TPA3110 (TPA3110D2) 2×15 Вт

Когда от усилителя не требуется мощность, сокрушающая стены, то можно применить и более простые решения, например, на основе микросхемы TPA3110 (aka TPA3110D2).

Микросхема может развить мощность 2×15 Вт или 1×30 Вт в монофоническом PBTL режиме (в последнем случае для стереоусилителя потребуются две платы).

В монофоническом режиме за счет параллельного соединения каналов одновременно ещё больше становится КПД.

На ссылках выше — два варианта плат на микросхеме TPA3110D2: одна — стерео ($1.6), другая — моно $2.6).

Одноплатные УНЧ на основе микросхемы TPA3255

Микросхему TPA3255 (она же TPA3255D2) можно назвать легендарной.

Заслужила она это своими характеристиками: официальная выходная мощность (суммарная по всем каналам) заявлена на уровне 600 Вт!

Другое дело, что мне, например, не попадалось обзоров, где эта цифра подтверждалась бы. Но даже при отдаче половины мощности эта микросхема — крайне мощная.

Кроме того, возможна её гибкая конфигурация — она может работать как 4-канальная (4 канала SE), 3-канальная (2 канала SE и один канал BTL), двухканальная (2 канала BTL) и одноканальная (1 канал PBTL). Конфигурация задаётся при разводке платы и не меняется.

Недостаток каналов SE — в том, что они требуют наличия на выходе разделительного электролита, что ухудшает работу на низких частотах и увеличивает габариты усилителя.

По ссылкам выше — простая конфигурация (стерео), $44; и конфигурация 2.1 (стерео SE + басовый BTL), $40.

При работе с высокой мощностью весьма рекомендуется принудительная вентиляция.

Одноплатный УНЧ на основе микросхемы TDA8954

Все ранее рассмотренные микросхемы были в той или иной степени «идеологической» копией друг друга и не предлагали ничего оригинального.

А вот микросхема TDA8954 — «не такая, как все».

Её главное отличие — в том, что она работает от двухполярного питания!

А в этом есть два «плюса».

Первый: питать микросхему не обязательно от стабилизированного источника питания, можно и от трансформатора с отводом от средней точки во вторичной обмотке.

Второй: по постоянно циркулирующим в радиолюбительских кругах слухам, схемы с двухполярным питанием в принципе дают лучшее качество звука, чем с однополярным.

Микросхема может быть сконфигурирована как двухканальная с каналами SE (2*210 Вт), либо как одноканальная BTL с мощностью 420 Вт (задаётся при разводке платы).

По ссылке можно купить плату со стереоканалами SE по цене ок. $34.5 (с учетом доставки).

Перечисленные в подборке микросхемы — самые популярные, но в природе есть и много других, ничуть не хуже.

Можно упомянуть, например, TAS5630 (2*300 Вт, Texas Instruments), TPA3118D2 (2*30 Вт, не требует теплоотвода, Texas Instruments), PAM8610 (2*10 Вт, не требует теплоотвода, Diodes Inc.).

Применение усилителей класса D позволяет не только уменьшить массу и габариты аппаратуры, но и сократить потребление энергии (что очень важно для аппаратуры на автономном питании).

В тех случаях, когда в составе платы усилителя нет темброблока, есть смысл задуматься о его приобретении или сборке.

Это позволит добавить звуку окраски на низких и высоких частотах, или, попросту говоря, исправить типовые недостатки средних и дешевых звуковых колонок.

Потребуются также и корпуса для сборки полностью всей конструкции; их тоже можно подобрать и приобрести на Алиэкспресс.

Если перечисленные в подборке одноплатные усилители у других продавцов найдутся дешевле, то тоже можно брать — товар одинаковый (но надо следить за стоимостью доставки — она не всегда бесплатная).

Источник

Мини-усилитель класса D на TPA3116 с Bluetooth 5, USB и Aux за копейки!

Сегодня я немного расскажу про китайский мини-усилитель класса D на довольно удачной микросхеме TPA3116. Делать обзоры на музыкальные устройства – дело неблагодарное, но я попробую. Классу усилителей D практически сразу навесили обидный ярлык «цифровой усилитель», по сути же правильнее называть его импульсным. В основе работы лежит принцип Широтно-Импульсной Модуляции сигнала (ШИМ). Главный плюс усилителей класса D – энергоэффективность (90% и более) и большой прирост КПД. Например, для получения на выходе усилителя класса AB мощности 100-150Вт, усилитель должен иметь радиатор, занимающий одну-две стенки корпуса, усилитель же класса D обойдется алюминиевым радиатором размером с коробок спичек. Размер платы также уменьшается в несколько раз, а также, как следствие – меньшая себестоимость устройства.

Однако, у усилителей класса D имеются и слабые места, не позволившие им полностью завладеть сегментом HIFI. Наличие высокочастотного генератора в микросхеме может вызывать электромагнитные помехи, которые негативно влияют на звучание устройства. Высокий КПД усилителей класса D также стал причиной зависимости качества звучания от качества блока питания. Если в импульсном блоке питания не будет достаточного количества фильтров, часть шумов обязательно проникнет в колонки и испортит всё позитивное впечатление от звучания.

Предназначение микросхем TPA3116:

• Саундбары
• Телевизоры
• Бытовое аудио

Характеристики:

• Bluetooth 5.0
• Функция OTG
• Hi-Fi звук
• система подавления шумов
• bluetooth: 5.0, расстояние до 12м
• Входы: 3.5mm AUX, bluetooth, USB,
• RCA, TF карта памяти
• Выходы: Banana Speaker Jacks
• Чип усилителя: TPA3116
• Мощность: 100Вт, 50Втx2 Max (24V/4Ω)
• Сопротивление колонок: 4Ω-16Ω
• Частотный диапазон: 20Hz-20KHz(±1dB)
• SNR: ≥98dB
• Питание: DC9V-24V
• Размеры: 110x90x50mm
• Вес: 160гр

Комплектность:

Такова теория. Что же можно ожидать от небольшой китайской коробочки за $15-20?

Многие могут сказать, что это не класс D, это класс «Г». Современные усилители класса D выдают звучание не хуже класса АВ, но в данном же случае мы имеем «ну такую себе» микросхему выдающую, если и не аудиофильский, то хотя бы HiFi звук. Или, как сказал один скептик «Для китайской коробочки за $20 шатать колонки от музыкального центра в гараже, студенческой общаге, на даче или в мастерской – будет самое то, дешево и сердито. Для прослушивания музыки на нормальной акустике в подготовленном помещении – вот уж увольте.»

Итак, тест я проводил на колонках музыкальной системы Sony RX99 (это одна из топовых моделей от Sony конца 90-х и начала 2000-х годов). Возможно, это не совсем корректно, сравнивать устройства из разных ценовых сегментов, но всё познаётся в сравнении, а звук от RX99 я знаю очень хорошо.

Для чистоты эксперимента, верхние дополнительные surround-колонки были отключены, композиции воспроизводились через плеер Poweramp (эквалайзеры в плеере и у Sony RX99 выставлены в ноль).

Flac воспроизводить не стал, разница в звуке слышна и для обычных композиций Mp3 (у кого «есть уши», конечно).

При включении усилитель выдает щелчок на колонки.

Первое, чем удивил усилитель – отсутствие посторонних помех в колонках при использовании двух блоков питания. Первый – на 12В 3А (обычный китайский «ширпотреб», который когда-то покупал для светодиодной ленты). Второй – уже специально приобретенный с переключателем вольтажа от 9 до 24В и 3А (кстати, очень удобный девайс).

Оба блока запитали усилитель и 100-ваттные колонки от Сони. Единственное – рекомендую для такого усилителя брать блоки питания с силой тока в 5-6 А (будет меньше искажений на выходе на большой громкости).

Колонки можно комфортно слушать на громкости 10-15 делений – этого достаточно для звучания в обычной комнате около 15-20 квадратов (максимальное значение громкости — 30).

При увеличении громкости более 20-ти, слышны искажения звука и колонки начинают просто, что называется «орать». При 12-ти вольтовом блоке питания звук более грязный на большой громкости, по сравнению с 24 вольтами.

Сравнение звучания пользователи могут послушать сами в моем видеообзоре внизу этой статьи.

По моим ощущениям, низкие частоты подрезаны, а также присутствует завал высоких частот.

До звучания Sony RX99 явно не дотягивает, по мягкости и панораме звука — бас более плоский, «картонный» что ли, при увеличении громкости становится более «деревянным» и грубо лупит по ушам (мягкости не ждите).

Высокие частоты также завалены, мало того, что их меньше в принципе по сравнению со звуком от Sony, так еще и ощущается некая резкость и грязноватость в звучании.

В то же время детализация в звучании присутствует, «каши» нет, все четко прописано, хорошо звучат духовые и вообще классические инструменты.

Чем-то мне звучание напомнило звучание бумбоксов – громко, звонко, четко, но как по мне, бас подрезан и высоких маловато.

Темброблок бы в этой коробочке явно не помешал бы, можно было бы немного «подтянуть» недостающие частоты.

В целом, коробочка своей цены стоит, сверх компактная, легкая, ее легко можно взять куда угодно и подключить любые колонки.

Но, естественно, это не вполне аудиофильское устройство, а, скорее, портативный вариант для полевых условий.

Флэшки читает в формате FAT32 (NTFS не видит), и, естественно, как и у большинства китайских устройств, читающих USB, недостаток остаётся прежним – отсутствие режима перемешивания композиций при воспроизведении.

Bluetooth коннектится без проблем.

Внутренности, кому интересно, под спойлером:

Видеообзор

Выводы

Усилители класса D являются хорошей альтернативой бюджетных HI-FI. При малом бюджете мы получаем приемлемые параметры, как говорится «хороший и недорогой». Если энергопотребление не вызывает нареканий, то звучание по-прежнему остается вопросом обсуждаемым. Класс D в чистом виде дает максимально качественный, но нейтральный, как бы «неокрашенный» звук. Такое звучание придется по вкусу далеко не всем, а конкретно вряд ли порадует пользователей, привыкшим к прослушиванию ламповой ретро-техники. Не исключено, что аудиофилы и люди «с ушами» заявят, что таким вещам место только в мусорке. В целом же, если производитель не сэкономил на ключевых элементах микросхемы, усилитель максимально приближён к совершенству. Всё остальное — дело вкуса.

Конкретно данный усилитель выдает стандартный бытовой звук, не лишенный детализации инструментов, который даже можно назвать неплохим и вполне можно слушать те же mp3 или аудиофайлы с телефона. Несомненным плюсом является его универсальность (подключить к нему можно всё, что угодно), компактность и портативность. Если же вы человек с «ушами» и слышите разницу между mp3 и Flac звучанием, то, естественно, Вам понадобится устройство «посерьёзнее». Ибо всё познаётся в сравнении.

Ну что ж, на этом всё, друзья, спасибо за внимание и всем удачных покупок в интернете!

Источник