Digital-Audioverstärker Class D (DA150) Teil 2/2
Aus ELVjournal
03/2007
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Der
in einem massiven Metallgehäuse mit Alu-Frontprofil untergebrachte
Digitalverstärker DA 150 zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad
aus und kann wahlweise als Stereoverstärker oder als Mono-Endstufe im
Brückenbetrieb eingesetzt werden. Im zweiten Teil des Artikels wird nun
der praktische Aufbau detailliert beschrieben.Nachbau
Im
ersten Teil des Artikels zum Class-DAudioverstärker DA 150 (ELVjournal
2/2007) wurden die grundsätzliche Funktionsweise, die Leistungsmerkmale
und die Schaltung detalliert beschrieben. Im hier vorliegenden zweiten
Teil des Artikels erfolgt nun ausführlich die Beschreibung des
praktischen Aufbaus. Trotz der außergewöhnlichen Leistungsmerkmale ist
der praktische Aufbau des Verstärkers nicht schwierig. Da bei einem
Großteil der Schaltung Komponenten in SMD-Ausführung zum Einsatz kommen
und diese bereits werkseitig vorbestückt sind, ist der Nachbau schnell
erledigt. Bei den von Hand zu verarbeitenden Komponenten in
konventioneller Bauweise handelt es sich vorwiegend um die
Leistungselektronik. Abgesehen von der primärseitigen Netzplatine sind
alle Komponenten des Verstärkers auf einer einzigen Leiterplatte mit den
Abmessungen 143,5 x 126 mm untergebracht.Bestückung der Basisplatine
In
der üblichen Vorgehensweise beginnen wir die Bestückungsarbeiten an der
Platinenoberseite mit den niedrigsten Komponenten. Das sind in unserem
Fall die 1%igen Metallfilmwiderstände. Diese werden auf Rastermaß
abgewinkelt, von oben durch die zugehörigen Platinenbohrungen geführt
und an der Platinenunterseite (SMD-Seite) leicht angewinkelt, damit die
Bauteile nach dem Umdrehen der Platine nicht wieder herausfallen können.
Nach dem Umdrehen der Platine sind dann die Bauteile sorgfältig zu
verlöten und die überstehenden Drahtenden direkt oberhalb der Lötstellen
abzuschneiden, wie auch bei den nachfolgend zu bestückenden bedrahteten
Bauelementen. Danach werden in der gleichen Weise die zur
Störunterdrückung dienenden Ferrite L 5 bis L 8 sowie die beiden
UKW-Drosseln L 2 und L 4 eingelötet. Im nächsten Arbeitsschritt sind die
beiden SMD-Filterspulen L 1 und L 3 an der Reihe, die exakt auf den
zugehörigen Lötpads aufliegen müssen. Das Festsetzen erfolgt dann mit
ausreichend Lötzinn. Die Folienkondensatoren sind mit beliebiger
Polarität einzulöten. Der Schiebeschalter S 2 und die Stereo-
Cinchbuchsen-Einheit BU 1 müssen vor dem Verlöten unbedingt plan
aufliegen. Das gleiche gilt auch für die Platinen- Sicherungshalter SI 1
und SI 2, in die gleich nach dem Bestücken die zugehörigen
Feinsicherungen einzusetzen sind. Es folgt das Einlöten der Stiftleiste J
1, wo der Kodierstecker so aufzusetzen ist, dass Pin 2 und Pin 3
verbunden werden. Die beiden kleinen Kühlkörper für die
Schottky-Gleichrichter-Dioden D 3, D 5 und D 6 werden wie abgebildet von
der Platinenoberseite eingesetzt, und an der Platinenunterseite sind
die Lötstifte mit reichlich Lötzinn festzusetzen. Danach erfolgt die
Montage der Dioden am Kühlkörper. Während im Gehäuse von D 3 zwei
Schottky-Dioden mit gemeinsamer Katode untergebracht sind, bestehen D 5
und D 6 jeweils aus einer Einzeldiode. Für die Befestigung von D 3 am
Kühlkörper ist daher hier keine Glimmerscheibe erforderlich. Zur
thermischen Kopplung wird die Rückseite des Bauteils (Metallfahne)
leicht mit Wärmeleitpaste bestrichen, die Anschlüsse des Bauteils werden
durch die zugehörigen Platinenbohrungen geführt, und danach erfolgt die
Befestigung mit einer Schraube M3 x 8 mm, Zahnscheibe und Mutter.
Zuletzt sind nur noch die Anschlüsse an der Platinenunterseite zu
verlöten und die überstehenden Drahtenden abzuschneiden. Die Dioden D 5
und D 6 benötigen jeweils eine Glimmerscheibe, die zur thermischen
Kopplung beidseitig dünn mit Wärmeleitpaste zu bestreichen ist. Mit
einer Schraube M3 x 12 mm, zwei Isoliernippeln und einer Mutter M3
erfolgt die Montage am gemeinsamen Kühlkörper. Auch hier werden nach dem
Verlöten die überstehenden Drahtenden abgeschnitten. Jetzt wird das
Stereo-Poti R 9 für den Einbau vorbereitet, indem die Achse auf die
Gesamtlänge von 25 mm gekürzt wird. Beim Einlöten ist zu beachten, dass
das Bauteil plan auf der Platinenoberfläche aufliegen muss.
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Bild 9: Montage des Endstufen-ICs TDA 8927 am Kühlkörper |
Im
nächsten Arbeitsschritt wird der Endstufen- Kühlkörper für den Einbau
vorbereitet, indem der Endstufen-Baustein IC 2 mit einer Metallklammer
am Kühlkörper befestigt wird. Wichtig ist dabei die Isolation des
Endstufen-ICs gegenüber dem Kühlkörper. Zur Isolation dient eine
Glimmerscheibe mit den Abmessungen von 24 x 12 mm, die an beiden Seiten
dünn mit Wärmeleitpaste zu bestreichen ist. Wie in Abbildung 9 zu sehen
ist, erfolgt die Befestigung am Kühlkörper mit einer Metallschelle,
einer Schraube M3 x 12 mm, einer Zahnscheibe und einer Mutter M3. Der so
weit vorbereitete Kühlkörper wird mit zwei selbstschneidenen Schrauben
M3 x 6 mm auf die Leiterplatte montiert. Dabei ist sorgfältig zu
beachten, dass alle IC-Pins durch die zugehörigen Platinenbohrungen
geführt werden. Erst nach der Montage des Kühlkörpers werden die
Elektrolytkondensatoren bestückt, wobei unbedingt auf die korrekte
Polarität zu achten ist. Falsch gepolte Elkos können expodieren oder
auslaufen. Üblicherweise ist die Polarität bei Elkos am Minuspol
gekennzeichnet. Nachdem die Platine so weit bestückt ist, erfolgt eine
gründliche Überprüfung hinsichtlich Löt- und Bestückungsfehlern. Ist
diese erste Überprüfung zur Zufriedenheit ausgefallen, geht es mit dem
Aufbau der Netzplatine weiter.Bestückung der Netzplatine
Bei
der Netzplatine sind zwar nur wenige Bauelemente zu bestücken, jedoch
ist hier höchste Sorgfalt geboten, da später die 230 V
Netzwechselspannung hier anliegen wird. Im ersten Arbeitsschritt wird
die primärseitige Netzbuchse mit zwei Schrauben M3 x 10 mm, Zahnscheiben
und Muttern auf die Platine montiert. Danach erfolgt das Verlöten der
Platinenanschlüsse. Der Netzschalter S 100 und der X2-Kondensator C 100
müssen vor dem Verlöten plan aufliegen. Beim Einlöten der beiden Hälften
des Platinensicherungshalters ist eine einwandfreie Ausrichtung zu
beachten. Gleich nach dem Einlöten werden die Feinsicherung eingesetzt
und eine Kunststoffabdeckung als Berühungsschutz aufgesetzt. Die
Bauteilbestückung ist damit bereits abgeschlossen. Die primärseitigen
Anschlüsse des 160-VA-Netztransformators werden auf 50 mm Gesamtlänge
gekürzt, auf 5 mm Länge abisoliert, verdrillt und vorverzinnt. Danach
sind die Leitungen von der Platinenoberseite durch die Bohrungen von ST
100 und ST 200 zu führen und an der Platinenunterseite sorgfältig zu
verlöten. Zur doppelten Sicherheit werden die Leitungen jeweils mit
einem Kabelbinder, wie in Abbildung 10 zu sehen ist, gesichert. Kommen
wir nun zum Einbau der Komponenten in das Gehäuse. Dazu werden zuerst
die Gehäusefußmodule mit Schrauben M3 x 16 mm montiert (Abbildung 11)
und die selbstklebenden Gummifüße in die Fußmodule eingeklebt.
Entsprechend Abbildung 12 ist im Gehäuseunterteil eine Isolierplatte aus
unbeschichtetem Leiterplattenmaterial einzusetzen. Darauf wird dann der
Netztrafo mit vier Schrauben M4 x 10 mm, Zahnscheiben und Muttern
montiert.
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Bild 10: Die primärseitigen Anschlüsse des Netztrafos werden jeweils mit einem Kabelbinder zusätzlich gesichert |
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Bild 11: Montage der Gehäuse-Fußmodule |
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Bild 12: Sehr wichtig ist die Isolierplatte unter der Netzplatine und dem Netztrafo. |
Die
Netzplatine ist in das Gehäuseunterteil einzusetzen und mit zwei
Zahnscheiben und zwei Muttern M3 fest zu verschrauben. Zum Anschluss der
Power-LED D 4 sind jeweils eine rote und eine schwarze flexible Leitung
von 160 mm Länge mit 0,22 mm2 Querschnitt erforderlich. Diese
Leitungsabschnitte werden an beiden Enden auf 5 mm Länge abisoliert,
verdrillt und vorverzinnt.
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Bild 13: Anschluss der zugehörigen Leitungen an die Power-LED |
Das
rote Leitungsende ist an den Anodenanschluss (+, längerer Anschluss)
und das schwarze Leitungsende an den Katodenanschluss der Power-LED
anzulöten, wobei zuvor die LED-Anschlüsse jeweils auf 5 mm Länge gekürzt
werden. Nach dem Verlöten erfolgt die Isolation der Anschlüsse mit
Schrumpfschlauchabschnitten von 1 cm Länge entsprechend Abbildung 13.
Die Leitungen werden verdrillt und die freien Enden von oben durch die
zugehörigen Platinenbohrungen geführt und verlötet. Die LED ist von
innen durch die zugehörige Bohrung des Frontprofils zu führen und mit
Klebstoff festzusetzen. Kommen wir nun zur Verbindung der
Lautsprecherausgänge ST 3 bis ST 6 mit der Lautsprecherklemmleiste. Dazu
dienen einadrig isolierte Leitungen mit einem Querschnitt von 0,75 mm2,
die beidseitig auf 5 mm Länge abisoliert, verdrillt und vorverzinnt
werden. Eine 130 mm lange rote Leitung ist an ST 3, eine 120 mm lange
schwarze Leitung an ST 4, eine 110 mm lange schwarze Leitung an ST 5 und
eine 110 mm lange rote Leitung an ST 6 anzulöten. Über die Leitungen
wird gemeinsam ein 70 mm langer Gewebeisolierschlauch geschoben. Die von
ST 3, ST 4 kommenden Leitungen sind an die Klemmleisten des linken
Kanals und die von ST 5, ST 6 kommenden Leitungen an die Klemmleisten
des rechten Kanals anzulöten. Grundsätzlich gilt dabei die Zuordnung:
rotes Kabel an die rote Klemmleiste und schwarzes Kabel an die schwarze
Klemmleiste. Die sekundärseitigen Trafoanschlüsse werden auf 140 mm
Länge gekürzt, 5 mm abisoliert, verdrillt und vorverzinnt. Danach sind
die roten Leitungen an ST 7 und ST 9 und die schwarze Trafoleitung an ST
8 der Basisplatine anzulöten. Es folgt die Montage der Basisplatine im
Gehäuseunterteil mit einer Schraube M3 x 5 mm und zwei Muttern M3. Es
ist jeweils eine M3-Zahnscheibe unterzulegen.
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Bild 14: Anschluss der Lautsprecher- Anschlussleitungen an die zugehörigen Klemmleisten |
Entsprechend
Abbildung 14 ist die Lautsprecher- Klemmleiste mit zwei Schrauben M3 x
12 mm, Muttern und Zahnscheiben in die Gehäuserückwand zu montieren. Mit
drei Inbusschrauben M3 x 6 mm wird die Rückwand am Gehäuseunterteil
befestigt. Zum Festsetzen der Cinchbuchsen- Einheit dient eine
Knippingschraube 2,9 x 6,5 mm.
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Bild 15: Innenansicht des fertig aufgebauten Class-D-Verstärkers |
Danach
erfolgt die Befestigung des Alu-Frontprofils am Gehäuseunterteil mit
sechs Senkkopfschrauben M3 x 6 mm. Auf die Potiachse ist gleich im
Anschluss der Drehknopf aufzupressen. Der Netzschalter wird mit einem
Adapterstück, der zugehörigen Schubstange und dem Druckknopf bestückt.
Abbildung 15 zeigt die Innenansicht des so weit fertig gestellten
Class-D-Verstärkers.
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Bild 16: Montage des Gehäusedeckels mit Inbusschrauben |
Im
letzten Arbeitsschritt ist das Gehäuseoberteil im hinteren Bereich mit 5
Inbusschrauben M3 x 5 mm und im Bereich des Frontprofils mit 4
Inbusschrauben M3 x 16 mm zu verschrauben (Abbildung 16). Der praktische
Aufbau des DA 150 ist damit vollständig abgeschlossen und dem Einsatz
steht nun nichts mehr entgegen.Fachbeitrag online und als PDF-Download herunterladen
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