弄了个全数字电位器和分立前级的500W功放

Regle · 发表于 2019-1-11 23:00

第一次发帖，本人从小喜欢音乐玩功放，以前经济条件不好，普通电位器时间一长就接触不良引起恼人

的噪音甚至冲击导致后级烧管等等问题，颇有感触，而且经常在换新以后遇到左右阻值不线性导致左右

声道音量不均匀需要独立的平衡电位器调整等等，后来知道有数字电位器这玩意，一直想自己弄一台数

字电位器的功放，说了这么多年了一直没空做，最近有点闲暇打算把之前挖的坑给填了.....

设计目标（原理图后附）：
1） 4个EC11旋转编码带按键开关分别控制音量/平衡，高中低音和4路音源切换，这种开关可左右旋转又

带轻触按键，非常适合做数字控制，数字电位器效果如何，没做过也没什么把握，所以预留了传统电位

器接口，方便做对比. 数字电位器芯片选择DALLAS的DS1807E,I2C总线控制的64级指数型阻值，带过零检

测（避免电阻不平滑切换引起的拉链噪声），之前有想过用CS3310或者WM8816之类的专用音量控制，但

是看了规格书之后，这些IC内部是用运算放大器改变信号增益的，并非纯电阻切换，内部电路做得再高

级也会有影响的吧，不要说多少万的放大器也用，首先原理上不太接受，HIFI我喜欢简洁，除了必须的

之外能少一级是一级，况且我还要搞衰减音调，这种IC无法实现我的初衷。

2）分立前级放大，不用运放是因为觉得运放工作电压太低，大动态容易削顶失真，输入2Vp-p左右的信

号电平，不到20倍就超过电源电压了，多年前买那些前级成品板，运放反馈阻值470K，放大倍数那么高

，音量开到1/3就发哑失真，感觉用在耳放和DAC缓冲还好，前级就算了，分立可以直接+/-50V供电，省

掉+/-15V的双电源，前级负载电流小，做成甲类余量充足容易出好声，缺点是需要调较，线路相对复杂

。

3) 后级功率目标是最大500W，是个经典的恒流源差分OCL电路，大佬们都很熟悉了，末级电流50-100mA

就可以，甲类那种就算了，极度浪费电不环保而且我也听不出来有多大区别，加上中点直流伺服（可选

），预留交流负反馈环路电容，没时间弄得太复杂，对于末级管，从之前玩过的经验来判断至少得用场

效应管或者达林顿，这个是明显听出来差别的，特别是高音，三极管没有场管和达林顿听着细腻柔和，

可能是输入阻抗高对驱动要求低的缘故吧，由于大功率场效应都太贵而且难找，所以最佳选择自然是用2

对MJ11032/11033金封达林顿并联，加上某宝买的一个20管位的大铝散热器，锯掉一半刚好。

4）电源暂时用L6599弄的LLC，+/- 50V，3A, +/-12V，1A，单12V，1A，这个瞬间功率可以去到800W，

满载500W可以带5分钟，长期连续功率300W，实际上功放不可能每个时刻功率都是满载的，只是瞬时功

率非常高，开关电源的低内阻和极快的瞬态响应是工频变压器无法相比的，因此不需要巨大的滤波电容

，这里用了8只63V/4700UF高频低阻电容，带5A负载压降小于0.1V,足于应付了。

5）MCU控制器是个国产便宜货，不到2块钱但是功能一点都不弱，国货越来越给力了这个必须赞一下，微

处理器主要管操作和异常保护，包括第一条提到的功能和后级电源以及输出的过流/短路保护，1V中点电

位保护，温度保护，智能温控风扇，后级电压失衡保护等等，本人搞过一段时间开关电源，感觉完善的

保护无论对安全还是钱包都有好处的。板上还预留I2C,SPI通讯接口方便驱动LCD,TFT,OLED等显示屏，另

外还预留了一个串口方便扩展手机蓝牙或者RF无线或者红外全功能控制。

6）某宝上定制了一个亚克力机箱，100多块钱，显示屏暂时没时间写驱动，指示界面目前就做了个5mm全

彩灯，打算安装在电源开关处，4路输入分别用绿蓝红紫来区分，系统异常就闪烁，有一路输入没有引到

后板是打算后续加个蓝牙DAC或者弄个数字播放器在里面，音量编码开关同时控制音量和平衡，按一下切

换音量/平衡控制，平衡状态不旋转操作超过5秒切回音量，按下高音旋钮切换输入，中音和低音的按键

暂未想到用来干什么，另外，音量，音调，输入切换等等参数改变后2秒内将写入MCU内部EEPROM,每次开

机时可以恢复到上次关机时的状态。

大概就这样了，软件已经写好，板子也焊好所有功能也调试得差不多了，在这之前走了点弯路改了一次

板，这次的板也飞线改了几处，前级用耳机试听，音量/音调和操作手感效果满意，由于PCB布线考虑了

一点接地和模拟数字分离，音量开最大也完全听不到本底噪音，这点还是比较满意的，准备装上去试后

级了.....

本人不是什么资深发烧友，喜欢从实际出发，不信玄学，各位大佬如果有什么问题和建议希望多多指教

。

晒图时刻：

原理
图片限制150KB，模糊不清没办法了
Protel Schematic.jpg

实物：

飞线改得有点难看了：

本人的家当：

完

鱼海居 · 发表于 2019-1-11 23:08

做得漂亮，楼主你的谐振变压器是EC4025吗

I=U/R · 发表于 2019-1-11 23:14

这就完了? 楼主性情倒时干脆

Regle · 发表于 2019-1-11 23:14

鱼海居发表于 2019-1-11 23:08
做得漂亮，楼主你的谐振变压器是EC4025吗

4540， 4025做不到这个功率

Regle · 发表于 2019-1-11 23:18

I=U/R 发表于 2019-1-11 23:14
这就完了? 楼主性情倒时干脆

还想看啥，本来想放源代码的，太长了有字数限制，

atisa · 发表于 2019-1-11 23:26

音量大细如何显示?

jacksl528 · 发表于 2019-1-11 23:32

不是对数型 64位控制器吗，这个芯片好像内置8位寄存器，不知道会不会带来数码声~~

鱼海居 · 发表于 2019-1-11 23:32

Regle 发表于 2019-1-11 23:14
4540， 4025做不到这个功率

ec4540这个型号没听说过啊，我刚才打错了，我问的是是不是EC4045

Regle · 发表于 2019-1-11 23:35

atisa 发表于 2019-1-11 23:26
音量大细如何显示?

还没做屏是没法显示数值的，转动编码电位器靠听感和指示灯，数值递增递减的时候灯会变颜色闪一下，如果调到上限/下限，灯不再有反应

jacksl528 · 发表于 2019-1-11 23:36

本帖最后由 jacksl528 于 2019-1-11 23:38 编辑

耐心仔细的看了下，楼猪的写文，能用分立件完成D类功放（准确的说你做的应该是D类功放，不是数字功放），并且音量开到最大居然都听不到噪音，感觉很厉害了。

既然都用I2C总线写软件做控制单元了，为何不再进一步，把遥控、可视化屏幕一起搞定。

次时代功放不就应该酷炫起来吗

鱼海居 · 发表于 2019-1-11 23:40

最佩服软硬通吃的技术员了，我要是会软件我他妈的就要横着走了，哈哈

Regle · 发表于 2019-1-11 23:44

jacksl528 发表于 2019-1-11 23:36
耐心仔细的看了下，楼猪的写文，能用分立件完成D类功放（准确的说你做的应该是D类功放，不是数字功放）， ...

显示屏麻烦一点，设计调试UI很耗时间，红外遥控简单，但是感觉不会怎么用到，手机蓝牙遥控需要弄个手机端APP, 现在用的蓝牙串口助手不好使...

jacksl528 · 发表于 2019-1-11 23:50

本帖最后由 jacksl528 于 2019-1-11 23:53 编辑

Regle 发表于 2019-1-11 23:44
显示屏麻烦一点，设计调试UI很耗时间，红外遥控简单，但是感觉不会怎么用到，手机蓝牙遥控需要弄个手机端 ...

手机蓝牙这种功能可以整合到播放器里面。这样更方便。

次时代功放，遥控功能应该具备。反正也不麻烦，另外你的散热器感觉好像汽车水箱

Regle · 发表于 2019-1-11 23:54

jacksl528 发表于 2019-1-11 23:32
不是对数型 64位控制器吗，这个芯片好像内置8位寄存器，不知道会不会带来数码声~~

开始我也担心，实际试听没问题，效果满意，因为有过零检测，在交流信号在0位才改变抽头位置，音量过度很自然，至于干扰噪音，取决于供电电源和PCB布局，我不会告诉你改了2版PCB就是因为听到一点点干扰噪音

Regle · 发表于 2019-1-11 23:55

鱼海居发表于 2019-1-11 23:32
ec4540这个型号没听说过啊，我刚才打错了，我问的是是不是EC4045

是的，

jacksl528 · 发表于 2019-1-11 23:59

Regle 发表于 2019-1-11 23:54
开始我也担心，实际试听没问题，效果满意，因为有过零检测，在交流信号在0位才改变抽头位置，音量过度很 ...

你这种电路结构的功放多地并存，各地之间存在的电位差十分敏感。所以处理数字地和功率地、信号地之间的连接问题是需要反复测试的

鱼海居 · 发表于 2019-1-12 00:10

Regle 发表于 2019-1-11 23:55
是的，

4045做这个功率是比较合适的。原来我也用6599，推的MDF18N50,使用中发现有些6599无端保护锁死停机的问题。后来搞头大了换成FAN7631了，感觉还不错。6599使用挺考验设计师功底的，这个芯片很容易受干扰，做大功率容易误动作

ACDC2017 · 发表于 2019-1-12 02:51

不错，很有想法的制作。
只提如下建议：
1）电源开关，显得不够高级，有一种圆形金属的应该比较配。最好是去掉它，因为你已经是
开关电源了，可以做软开关，我的做法是用一个几千欧姆的电阻给220V整流滤波充电，只要
电源插上就充电，开机是单片机控制一个继电器，将这个几千欧姆电阻短路，因为这时滤波
电容基本上充足电了，不会再有瞬间大电流（浪涌）。单片机可以在刚插电时有个延迟，以
后的每次开机、关机也都有一定的延迟，避免频繁开关机器。
2）不要有在机器上做显示（LCD）的想法，因为从使用体验上讲。最好的显示器是拿在手里
的手机，最简单的只要你连通了蓝牙，就可以做到了。

鱼海居 · 发表于 2019-1-12 09:46

本帖最后由鱼海居于 2019-1-12 09:49 编辑

楼主，建议用金属机箱哦，虽然软开关电源干扰已经很小，但是由于杂散电感电容的存在还是会存在一丢丢尖峰干扰。电源上的共模抑制Y电容都是要接金属大地的，用塑壳的话那几个电容不都悬空了吗。
你的电源板是淘宝买的吗，好眼熟，另外我好像只看到热地冷地之间垮了个Y抗干扰电容，220那里好像没有Y电容

Regle · 发表于 2019-1-12 10:22

ACDC2017 发表于 2019-1-12 02:51
不错，很有想法的制作。
只提如下建议：
1）电源开关，显得不够高级，有一种圆形金属的应该比较配。最好 ...

你这一说确实感觉这开关丑了，考虑换，至于电源冲击，开关电源上面有个5D-13的NTC，不过就5欧姆没有1K来的慢，安全上是没问题的，+/-50V主电源串有1K/3W的金属膜和继电器，5秒开机延迟期间先检测主电源是否短路，正负平衡，温度探头有无开路，然后闭合电源继电器，然后检测中点电位，都正常才闭合喇叭保护继电器，如果使用中出现异常2个继电器立即全断开

[合并机] 弄了个全数字电位器和分立前级的500W功放

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