Усилитель мощности на полевых транзисторах – Усилители мощности на полевых транзисторах

cxema.org - Мощный УМЗЧ на полевых транзисторах

Мощный УМЗЧ на полевых транзисторах

Давно, еще года два назад, приобрел я старый советский динамик 35ГД-1. Несмотря на его первоначально плохое состояние, я его восстановил, покрасил в красивый синий цвет и даже сделал для него ящик из фанеры. Большая коробка с двумя фазоинверторами сильно улучшила его акустические качества. Осталось дело за хорошим усилителем, который будет качать эту колонку. Решил сделать не так, как делает большинство людей – купить готовый усилитель D–класса из Китая и установить его. Я решил сделать усилитель сам, но не какой-нибудь общепринятый на микросхеме TDA7294, да и вообще не на микросхеме, и даже не легендарный Ланзар, а очень даже редкий усилитель на полевых транзисторах. Да и в сети очень мало информации об усилителях на полевиках, вот и стало интересно, что это такое и как он звучит.


Сборка

Данный усилитель имеет 4 пары выходных транзисторов. 1 пара – 100 Ватт выходной мощности, 2 пары – 200 Ватт, 3 – 300 Ватт и 4, соответственно, 400 Ватт. Мне все 400 Ватт пока не нужны, но я решил поставить все 4 пары, дабы распределить нагрев и уменьшить рассеиваемую каждым транзистором мощность.

Схема выглядит так:

На схеме подписаны именно те номиналы компонентов, которые установлены у меня, схема проверена и работает исправно. Печатную плату прилагаю. Плата в формате Lay6.

Внимание! Все силовые дорожки обязательно залудить толстым слоем припоя, так как по ним будет течь весьма большой ток. Паяем аккуратно, без соплей, флюс отмываем. Силовые транзисторы необходимо установить на теплоотвод. Плюс данной конструкции в том, что транзисторы можно не изолировать от радиатора, а лепить все на один. Согласитесь, это здорово экономит слюдяные теплопроводящие прокладки, ведь на 8 транзисторов их ушло бы 8 штук (удивительно, но факт)! Радиатор является общим стоком всех 8 транзисторов и звуковым выходом усилителя, поэтому при установке в корпус не забудьте как-нибудь изолировать его от корпуса. Несмотря на отсутствие необходимости установки между фланцами транзисторов и радиатором слюдяных прокладок, это место необходимо промазать термопастой.

Внимание! Лучше сразу всё проверить перед установкой транзисторов на радиатор. Если вы прикрутите транзисторы к радиатору, а на плате будут какие либо сопли или непропаяные контакты, будет неприятно снова откручивать транзисторы и измазываться термопастой. Так что проверяйте всё сразу.

Биполярные транзисторы: T1 – BD139, T2 – BD140. Тоже нужно прикрутить к радиатору. Они греются не сильно, но все таки греются. Их тоже можно не изолировать от теплоотводов.

Итак, приступаем непосредственно к сборке. Детали располагаются на плате следующим образом:

Теперь я прилагаю фото разных этапов сборки усилителя. Для начала вырезаем кусок текстолита по размерам платы.

Затем накладываем изображение платы на текстолит и сверлим отверстия под радиодетали. Зашкуриваем и обезжириваем. Берем перманентный маркер, запасаемся изрядным количеством терпения и рисуем дорожки (ЛУТом делать не умею, вот и мучаюсь).

Далее кидаем плату в раствор хлорного железа и ждём, пока оно сделает своё дело. Затем вынимаем, оттираем маркер щёткой для сковород и плата готова.

Вооружаемся паяльником, берём флюс, припой и лудим.

Отмываем остатки флюса, берём мультиметр и прозваниваем на предмет замыкания между дорожками там, где его быть не должно. Если всё в норме, приступаем к монтажу деталей.

Возможные замены.
Первым делом я прикреплю список деталей:
C1 = 1u
C2, C3 = 820p
C4, C5 = 470u
C6, C7 = 1u
C8, C9 = 1000u
C10, C11 = 220n

D1, D2 = 15V
D3, D4 = 1N4148

OP1 = КР54УД1А

R1, R32 = 47k
R2 = 1k
R3 = 2k
R4 = 2k
R5 = 5k
R6, R7 = 33
R8, R9 = 820
R10-R17 = 39
R18, R19 = 220
R20, R21 = 22k
R22, R23 = 2.7k
R24-R31 = 0.22

T1 = BD139
T2 = BD140
T3 = IRFP9240
T4 = IRFP240
T5 = IRFP9240
T6 = IRFP240
T7 = IRFP9240
T8 = IRFP240
T9 = IRFP9240
T10 = IRFP240

Первым делом можно заменить операционный усилитель на любой другой, даже импортный, с аналогичным расположением выводов. Конденсатор C3 нужен для подавления самовозбуждения усилителя. Можно поставить и побольше, что я и сделал впоследствии. Стабилитроны любые на 15 В и мощностью от 1 Вт. Резисторы R22, R23 можно ставить исходя из расчета R=(Uпит.-15)/Iст., где Uпит. – напряжение питания, Iст. – ток стабилизации стабилитрона. Резисторы R2, R32 отвечают за коэффициент усиления. С данными номиналами он где то 30 – 33. Конденсаторы C8, C9 – емкости фильтра – можно ставить от 560 до 2200 мкФ с напряжением не ниже чем Uпит.* 1.2 дабы не эксплуатировать их на пределе возможностей. Транзисторы T1, T2 – любая комплементарная пара средней мощности, с током от 1 А, например наши КТ814-815, КТ816-817 или импортные BD136-135, BD138-137, 2SC4793-2SA1837. Истоковые резисторы R24-R31 можно ставить и на 2 Вт, хоть и нежелательно, с сопротивлением от 0.1 до 0.33 ом. Силовые ключи менять не желательно, хотя можно и IRF640-IRF9640 или IRF630-IRF9630; можно на транзисторы с аналогичными пропускаемыми токами, емкостями затворов и, разумеется, таким же расположением выводов, хотя если паять на проводках, значение это не имеет. Больше менять тут вроде и нечего.

Первый запуск и настройка.

Первый запуск усилителя производим через страховочную лампу в разрыв сети 220 В. Обязательно закорачиваем вход на землю и не подключаем нагрузку. В момент включения лампа должна вспыхнуть и погаснуть, причем погаснуть полностью: спираль не должна светиться вообще. Включаем, держим секунд 20, затем выключаем. Проверяем, нет ли нагрева чего-либо (хотя если лампа не горит, вряд ли что-нибудь греется). Если действительно ничего не греется, включаем снова и меряем постоянное напряжение на выходе: оно должно быть в пределах 50 – 70 мВ. У меня, к примеру, 61.5 мВ. Если всё в пределах нормы, подключаем нагрузку, подаём сигнал на вход и слушаем музыку. Не должно быть никаких помех, посторонних гулов и т. п. Если ничего этого нет, переходим к настройке.

Настраивается всё это дело крайне просто. Необходимо лишь выставить ток покоя выходных транзисторов с помощью вращения движка подстроечного резистора. Он должен быть примерно 60 – 70 мА для каждого транзистора. Делается это так же как и на Ланзаре. Ток покоя считается по формуле I = Uпад./R, где Uпад. – падение напряжения на одном из резисторов R24 – R31, а R – сопротивление этого самого резистора. Из этой формулы выводим напряжение падение на резисторе, необходимое для установки такого тока покоя. Uпад. = I*R. Например в моем случае это = 0.07*0.22 = где то 15 мВ. Ток покоя выставляется на “тёплом” усилителе, то есть радиатор должен быть тёплым, усилитель должен поиграть несколько минут. Усилитель прогрелся, отключаем нагрузку, закорачиваем вход на общий, берем мультиметр и проводим ранее описанную операцию.


Характеристики и особенности:

Напряжение питания – 30-80 В
Рабочая температура – до 100-120 град.
Сопротивление нагрузки – 2-8 Ом
Мощность усилителя – 400 Вт/4 Ом
КНИ – 0.02-0.04% при мощности 350-380 Вт
Коэффициент усиления – 30-33
Диапазон воспроизводимых частот – 5-100000 Гц

На последнем пункте стоит остановиться подробнее. Использование этого усилителя с шумящими тембрблоками, такими как TDA1524, может повлечь за собой необоснованное на первый взгляд потребление энергии усилителем. На самом деле это усилитель воспроизводит частоты помех, не слышные нашему уху. Может показаться, что это самовозбуждение, но скорее всего это именно помехи. Тут стоит отличать помехи, не слышимые ухом от реального самовозбуждения. Я сам столкнулся с этой проблемой. Изначально в качестве предварительного усилителя операционник TL071. Это очень хороший высокочастотный импортный ОУ с малошумящим выходом на полевых транзисторах. Он может работать на частотах до 4 МГц – этого с запасом хватает и для воспроизведения частот помех и для самовозбуждения. Что делать? Один хороший человек, спасибо ему огромное, посоветовал мне заменить операционник на другой, менее чувствительный и воспроизводящий меньший диапазон частот, который просто не может работать на частоте самовозбуждения. Поэтому я купил наш отечественный КР544УД1А, поставил и… ничего не поменялось. Это всё натолкнуло меня на мысль, что шумят переменные резисторы тембрблока. Движки резисторов немного “шуршат”, что и вызывает помехи. Убрал тембрблок и шум пропал. Так что это не самовозбуждение. С данным усилителем нужно ставить малошумящий пассивный тембрблок и транзисторный предусилитель дабы избежать вышеперечисленного.

Итоги

В результате получается хороший усилитель, который прекрасно воспроизводит как низкие, так и высокие частоты мало греется и работает в широком диапазоне питающих напряжений. Лично мне усилитель очень нравится. Осталось только соорудить для него предварительный усилитель, нормальный тембрблок и корпус, но об этом как-нибудь в другой раз.

Ниже прилагаю несколько фото готового усилителя.

На этом в принципе всё. Если остались какие-либо вопросы, задавайте их либо на форум VIP-CXEMA, либо мне на почту Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Автор: Дмитрий4202 

  • < Назад
  • Вперёд >

vip-cxema.org

Простой усилитель мощности на полевых транзисторах

Не смотря на кажующуся простоту этот усилитель показал довольно не плохие параметры, что позволяет смело причислить данный усилитель к разряду HI-FI аппаратуры.
Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1, напряжения проставлены при питании ±50В.
Схемотехника всей линейки этих усилителей практически одинаковая, отличаются они лишь количеством оконечных транзисторов — в варианте УМ МОСФИТ 100 используется одна пара, в варианте УМ МОСФИТ 400 — 4 пары.

На входе усилителя используется ОУ, который производит первичное усилиние по напряжению, далее схема разделяется на 2 одинаковых фрагмента : один для положительной полуволня сигнала (VT1, VT3, VT5, VT7, VT9), второй — для отрицательной (VT2, VT4, VT6, VT8, VT10). Каждый фрагмент охвачен своей собственно ООС (R10-R14 для плюса и R11-R15 для минуса) и работает в усилительном режиме, что позволо получать довольно большие мощности при незначительном усилении напряжения в ОУ. Этот же фактор довольно сильно увеличил КПД усилителя.

Рисунок 1 — принципиальная схема УМЗЧ

Ток покоя усилителя довольно мал 35…45 мА, и искажения типа «ступенька» не появляются благодаря все той же местной ООС. Однако исскуства без жертв не бывает, в данном варианте усилителя через предпослений каскад несколько великоват — 17…20 мА, что говорит об ОБЯЗАТЕЛЬНОМ использовании радиаторов для этого каскада, хоть и не больших, но они нужны. Радиаторы можно изготовить из листового алюминия толщиной 0,5…1мм и минимальными размерами 15х35мм, оптимально 20х40мм принципиальная схема усилителя мощности на мосфитах умзч на полевиках простой усилитель мощности нч усилитель для сабвуфера усилитель для саба симметричный усилитель мощности 100 ватт 200 ватт 300 ватт 400 ватт 100 вт 20 вт 30 вт 400 вт

Усилитель охвачен общей ООС, коф усиления усилителя можно расчитать по формуле R33 / R2 + 1, в данном слечае составляет 47 раз (33 дБ). В небольших пределах можно изменять R2 для получения требуемого коф усиления, однако превышать коф усиления выше 37 дБ (R2 не должен быть меньше 680 Ом). Основные параметры усилителя сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Параметр

Значение

Максимальная выходная мощность при использовании в качестве широкополосного усилителя:
УМ МОСФИТ 100
УМ МОСФИТ 200
УМ МОСФИТ 300
УМ МОСФИТ 400

100 Вт
200 Вт
300 Вт
400 Вт

Максимальная выходная мощность при использовании в качестве сабвуферного усилителя:
УМ МОСФИТ 100
УМ МОСФИТ 200
УМ МОСФИТ 300
УМ МОСФИТ 400

120 Вт
240 Вт
360 Вт
480 Вт

Напряжение питания

±35…±80 В

THD для нагрузки 4 Ома и 90 % от максимальной выходной мощности не более

0,02%

THD для нагрузки 8 Ом и 90 % от максимальной выходной мощности не более

0,01%

Рекомендуемый ток покоя

35…45 мА

Коф усиления

33 дБ

Оконечные транзисторы устанавливать на теплоотвод желательно через электроизолирующие тепловодящие прокладки (слюду) смазав фланцы теплопроводящей пастой, на радиатор следует подать «общий» провод. Однако можно обойтись и без прокладок, но в этот случае следует иметь ввиду, что на радиатор будет присутствовать выходной сигнал усилителя, что может вызвать возбуждение усилителя, радиатор необходимо изолировать от корпуса.

На рисунке 2 приведен чертеж расположения деталей на печатной плате и схема подключения усилителя, сам чертеж печатной платы можно взять тут.

Рисунок 2 — расположение деталей на печатной плате

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Простой усилитель мощности на полевых транзисторах. Схема и описание

Низкочастотные усилители очень популярны среди любителей радиоэлектроники. В отличии от предыдущей схемы усилителя на tda7297, данный усилитель мощности на полевых транзисторах состоит в основном из транзисторов и использует выходной каскад на транзисторах MOSFET, которые при двухполярном напряжении питания в 30 вольт могут обеспечить на динамиках сопротивлением 4 Ом выходную мощность до 70 Вт.

Принципиальная схема усилителя на полевых транзисторах

Усилитель собран на базе операционного усилителя TL071 (IO1) или любой аналогичный ему, который создает основное усиление дифференциального сигнала. Усиленный низкочастотный сигнал с выхода операционного усилителя, большая часть которого поступает через резистор R3 к средней точке. Оставшаяся часть сигнала достаточна для прямого усиления на MOSFET IRF9530 (T4 ) и IRF530 (T6).

Транзисторы T2 ,T3 и окружающие их компоненты служат для стабилизации рабочей точки переменного резистора, так как она должна быть правильно установлена в симметрии каждой полуволны на нагрузке усилителя.

Все детали собраны на односторонней печатной плате. Обратите внимание, что на плате необходимо установить три перемычки.

Настройка усилителя

Настройку усилителя лучше всего сделать путем подачи синусоидального сигнала на его вход и подключением нагрузочного резистора со значением 4 Ом. После этого резистор R12 устанавливается таким образом, чтобы на выходе усилителя сигнал был симметричным, т.е. форма и размер положительной и отрицательной полуволн были одинаковыми при максимальной громкости.

На следующем рисунке отражена максимальная мощность синусоидальной волны при напряжении питания около 2×32В и нагрузке 4 Ом.

http://pandatron.cz/?824&70w_nf_zesilovac_s_tranzistory_mosfet

fornk.ru

Схема УНЧ на полевых транзисторах

Попробуем заставить транзисторы запеть тёплым ламповым хором.

Оппонент: Почему транзисторный и почему по ламповой схемотехнике? Не лучше ли озадачиться либо классическим ламповым усилителем, либо транзисторным по любой из существующих схем, которых в разных источниках, как грязи в болотах.

Автор: К ламповым усилителям - вообще никаких вопросов. Если не сильно пугает: гибка стальных шасси, приобретение качественных выходных трансформаторов, поиск высоковольтных кондёров и подобранных по параметрам ламп, а будучи звездонутым анодным напряжением в 400 вольт, вы найдёте не только минусы, но и плюсы, то вам дорога в спаянные ряды маньяков лампоманов.

А мы же - ребята ленивые, но умные! Поэтому озадачимся созданием УМЗЧ, полностью выполненного на мощных полевых транзисторах, являющихся, если и не полными твердотельными аналогами ламп, то имеющих близкие к ним квадратичные вольтамперные характеристики, что позволит получить нам на выходе спектр сигналов, аналогичный спектру ламповых усилителей - с преобладанием чётных гармоник и быстрым затуханием гармоник высших порядков.

Теперь по поводу расхожих транзисторных схем, которых "как грязи в болотах". Историю борьбы с феноменом транзисторного звучания, а также основные принципы построения "правильного" усилителя мощности мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Так что для понимания схемотехнической целесообразности конструкции, описываемой в данной статье, рекомендую ознакомиться с приведённой по ссылке информацией.

Здесь же я приведу окоyчательные постулаты, следующие из обозначенного теоретического экскурса:

1. Усилитель должен быть выполнен целиком и полностью на полевых транзисторах, являющихся твердотельными аналогами ламп.
2. Никаких глубоких отрицательных обратных связей в нашем усилителе быть не должно, максимум - внутрикаскадные.
3. Усилитель должен работать в режиме А, что позволит нам достичь приемлемых величин нелинейных искажений при отсутствии обратных связей и напрочь избавит от тепловых искажений.
4. Однотактные транзисторные усилители, обеспечивающие экстремально устойчивую иллюзию звучания лампового усилителя, хороши только для выходных мощностей до 10Вт, поэтому наш выбор - классическая схема двухтактного лампового УМЗЧ, переработанная под комплементарные полевики и не содержащая выходного трансформатора. К тому же двухтактная схема позволяет в пару раз уменьшить ток покоя выходных транзисторов и тем самым во столько же раз увеличить КПД усилителя.
5. "Теория без практики мертва, а практика без теории слепа", - сказал то ли математик Пафнутий Чебышев, то ли полководец Александр Суворов, не суть.

Оппонент: Кстати, а я читал в умной книжке, что оставлять транзисторные усилители без глубоких отрицательных ОС нельзя, даже если они работают в режиме А. Причина - неидентичность и температурная нестабильность характеристик выходных комплементарных транзисторов.

Автор: Сие слова не мальчика, но мужа. Книга - это не только сундук для заначек от жены, но и источник познавательных ценностей. Каждая прочитанная страница повышает уровень интеллекта, но не избавляет от вредных привычек, таких как, например, поковыряться в носу и съесть козявку, или сделать на основании одной прочитанной книги решительные выводы.
Ведь наверняка найдётся и другая книжка, где написано, что две одинаковые лампы не обладают идентичными параметрами, их в идеале ещё надо постараться подобрать из десятка-другого, а выходной трансформатор - как не мотай, не получишь двух идеально одинаковых обмоток.

Оппонент: Я так понимаю, что транзисторы тоже придётся подбирать из десятка-другого.

Автор: Ан нет! Не угадал.
Современные полевые транзисторы, а именно такие мы будем использовать в усилителе, превосходят своих вакуумных собратьев по целому ряду параметров, в частности и по такому важному для работы в оконечных каскадах, как крутизна характеристики (10 А/В против 10-20 мА/В). Поэтому небольшие сопротивления в истоковых цепях транзисторов, не ухудшая усилительных свойств каскада, обеспечат не только температурную стабилизацию, но и подровняют характеристики комплементарной пары транзисторов, а дополнительная местная обратная связь поднимет наш оконечник на труднодостижимый для ламповых схем уровень нелинейных искажений.

Однако пора от слов переходить к делу. Для затравки приведу схему получившегося агрегата,


Рис.1

а морщить лоб, изучать характеристики и разбираться в назначении тех или иных элементов с энтузиазмом начнём уже на следующей странице.

 

vpayaem.ru

Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF: 0jihad0 — LiveJournal


Промышленные модели неизменны многие десятилетия и при том бестолковы, хотя последнее время дело вроде пошло на поправку. Речь не о электролитах,  тороидальности трансформаторов и прочих дилетантских бреднях, есть определённые функциональные недостатки.

Во-первых это опасно высокое напряжение на выходе для наушников и полное отсутствие какой либо их защиты. Если случайно установить громкость выше допустимого они просто горят, проверено.

Во вторых,  регулятор громкости общий,  приходится перед включением или отключением акустики его крутить.

Сами наушники не отключаемы, и если у них хорошая чувствительность есть хороший шанс познакомиться в ночи с участковым полицаем, включённую акустику можно и не заметить.

Неоправданно высокая чувствительность около 100мв, при том что выходное напряжение стандартных компонентов 1 -  2В. Перегруз на 10 часов рег. громкости это просто замечательно, особенно когда горят наушники.

Нулевая ремонтопригодность при низкой надёжности. Если отходит кнопка, а в моём DENON PMA 700AE это началось через пару лет, легче продать и забыть как страшный сон.
Эти недостатки должны быть устранены.

В качестве основы УМ выбрана зеркально симметричная схема. Её преимущества: ноль на выходе без балансировки, отсутствие переходного процесса на выходе, что позволило отказаться от коммутации выхода. Как показала практика искажения почему-то  сильно зависят от качества контакта.

Других серьёзных преимуществ схема не имеет, хотя нередко используется в топовых моделях, но это скорее из-за красивой симметричности.

Цепочка c25r97 ограничивает ВЧ на входе. Устойчивость усилителя и стабилизация переходной характеристики достигается коррекцией конденсаторами с35 с43.

Полевые транзисторы применены исключительно из-за дешевизны. К гармоник с ними получется несколько меньше чем на биполярных из-за более высокого К передачи с разомкнутой ОС, но заметно растет с частотой, чего с человеческими транзисторами не наблюдается. Есть мнение, что с полевиками выходное напряжение меньше из-за большого напряжения исток-затвор, не подтвердилось, на биполярных при больших токах падение ещё больше.

На вч происходит перезаряд затворной ёмкости на пиках сигнала, но применение биполярного предоконечного повторителя ничего не даёт. Искажения снижаются резисторами в затворах, и конденсаторами в эмиттерных цепях УН, увеличивающих петлевое усиление на вч.

R123 замыкает петлю ОС без выходных транзисторов и нужен для пуско-наладочных целей.

Заметное снижение искажений дало отделение питания предоконечных каскадов при помощи диодов vd1vd2. Применение вместо них сопротивлений 100 ом бесполезно.

Основные технические характеристики:
Выходная мощность на 6 Ом при Кг не более 10%------------------ 55 Вт
К гармоник при Uвых 5.5В, 1000Гц, 5 Ом, не более--------------- 0.03 %
Максимальное входное напряжение---------------------------------1,8В
Выходное напряжение на 6 Ом------------------------------------ 18.5 В

Шумы измерить невозможно, но они довольно малы, субъективно не хуже чем у лучших промышленных образцов. УМ практически бесшумен.

Помехи с частотой сети отлично компенсируются и чрезвычайно малы.

Достоверно измерить параметры говеным кодеком ALC662 не выходит, поэтому измерения производились с телефоном самсунг галакси в качестве источника, удивительно, но это дало  лучшие результаты, хотя на спектрограммах в основном его гармоники. Так или иначе нужно мерять на нормальной аппаратуре, что пока невозможно.
Предварительные результаты
http://0jihad0.livejournal.com/3344.html
ТТХ сняты при токе покоя 75мА. Увеличение тока покоя выше 200мА снижает искажения на порядок, но требует большого радиатора. Практического смысла не имеет.

Меандр 28 КГЦ, размах 15В. Предварительный с фильтром радиопидараса + УМ.

Схема

Для защиты от радиопидараса US6IUP применён фильтр r8c3.

Предварительный усилитель на ОУ работает на высоких выходных напряжениях до 10В для получения минимальных искажений. Он же усилитель для наушников. Раздельные регуляторы громкости установлены на выходе. Регулятор для наушников группы А, других и нет. Громкость группы В. 50к тоже потому, что других нет. Резистивный делитель на входе УМ сильно снижает шорохи регулятора, замыкает вход для получения минимальных шумов, и позволяет отказаться от экранированных кабелей.


С выходов УМ и УП сигнал поступает на узел защиты от постоянного напряжения и перегрузки. Развязывающие сопротивления должны быть разными, на случай пробоя противоположных плеч, но тогда тоже не было, а сейчас лень.  Порог по переменному напряжению определяется постоянной времени r87c24 а по постоянному Ку оу da7 и не превышает 0.5В. Логика реализована на vt25vt26. Последний нормально открыт, реле к1 включено.Отрицательное напряжение с оу закрывает vt26, а положительное открывает vt25, который закрывает vt26, реле обесточивается, усилитель отключается от сети. Включение невозможно до разряда с24.

Триггерная защита от любых токовых перегрузок реализована на vt10.11.21.22.Так как скорость работы такой защиты очевидно не велика, она изначально предполагалась только по положительному полупериоду, но показала высокую эффективность, неоднократно спасая последние пары транзисторов, после чего была дополнена тем что было под рукой.

Все реле питаются от отдельного выпрямителя, нагруженного r75 для быстрого разряда ёмкости при отключении.

Коммутатор выполнен на  триггере dd1, и в дежурном режиме должен питаться от литиевой батарейки, но оказалось что заряда танталового с29 достаточно, чтобы поддерживать уровни втечение суток, батарея не используется. Для исключения потребления тока в дежурном режиме ключи выполнены на полевых транзисторах.

Конструктивно усилитель выполнен ввиде моноблока в стандартном польском корпусе.  Доступ к любой детали возможен без распайки. Малогабаритные радиаторы вынесены наружу, что в несколько раз уменьшает необходимую площадь, хотя, конечно, маловаты, максимальный разогрев 65град. Радиаторы соединены с корпусом через r99, таким образом реализуется "вонючая сигнализация" при замыкании транзистора на радиатор.

Катушки выполнены соединительным кабелем на оправках 5мм по 15 витков.

Витые трансы ТП и ТС всем хороши, кроме того что они гудят, из-за чего использовать их в более-менее приличной технике нельзя. Но если нет выбора то можно. Побороть гул удалось установкой на "амортизаторы" из какой-то вспененной резины из советских запасов, может полиуретана, толщиной 20мм. Современного аналога не встречал, ближе всего белая теплоизоляция от трубок кондиционеров, но она тоже сминается, а значит не годится.

платы:
http://edisk.ukr.net/get/373609927/%D0%B1%D0%BF.lay6
http://edisk.ukr.net/get/373609932/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB.lay6
схема:
http://edisk.ukr.net/get/374508122/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C.spl7

0jihad0.livejournal.com

Усилитель мощности | На MOSFET до 1000 ватт | Микросхема

Уважаемые радиолюбители! Усилители 100% работоспособные. Все (ну или 99%) нюансы обозначены в комментариях ниже, накопленных за 5-и летнюю историю с момента публикации этой статьи. Есть подборка фото 250 Вт УНЧ из данной серии, которые любезно были выложены радиолюбителем Boris’ом. В комментариях есть видео работы - в частности, комментарий №706, найдите поиском по странице, предварительно раскрыв все комментарии после статьи ↓

Скачать архив с печатками в формате .lay, любезно предоставленными радиолюбителем Юрием (комментарий №791). По всем вопросам пишите на почту автора, указанную в комментарии.

Ранее мы публиковали схему УМЗЧ с выходной мощностью 1 кВт. Но тот усилитель мощности, хотя и крайне прост в изготовлении, имеет существенные недостатки. Они, пожалуй, перечеркивают все имеющиеся плюсы. Во-первых, интегральный тип существенно ухудшает качественные характеристики усилителя мощности. Во-вторых, микросхема PA03 совсем недешева, и многим радиолюбителям она просто не по карману. Ведь для радиолюбителя очень важна стоимость и доступность входящих в электронное устройство радиодеталей. В-третьих, кроме того, что микросхема дорогая, так её ещё непросто найти.

Поэтому порадуем вас, уважаемые радиотехники, любители мощного звука и качественной звуковоспроизводящей аппаратуры, схемами транзисторного усилителя мощности. Все радиодетали доступны и популярны. А это значит, что при изготовлении печатной платы собрать представленные усилители мощности не составит труда, и обойдется недорого.

Все схемы представляют собой частные варианты классической схемы усилителя мощности на MOSFET. Что такое MOSFET? – спросят некоторые начинающие радиолюбители. Это английская аббревиатура. В полном виде MOSFET – это metall-oxide-semiconductor field effect transistor. А если по-русски, то это МОП-транзистор, а иначе полевой транзистор с изолированным затвором. На рисунках показаны строение MOSFET и их графическое обозначение. Ну это так, для полноты картины и расширения радиотехнического кругозора.

Кстати, в качестве неплохого справочного материала по полевым MOSFET ознакомьтесь с подборкой буклетов с характеристиками и возможными заменами.

Скачать

Общее описание усилителя мощности

Итак, как мы обозначили, схемы будет четыре. Все они типичные двухтактные усилители мощности на полевых транзисторах в оконечном каскаде. Применение мощных ключей на выходе является весомым аргументом. При огромной выходной мощности схемы усилителя показывают отличные результаты по коэффициенту нелинейных искажений и уровню шума. Качество собранных УМЗЧ высокое. КНИ не превышает 0,26% при 1000 ватт на выходе. А при 300 Вт составляет вообще 0,008%. Просто отлично! Усилитель мощности практически один и тот же. Изменяется только количество транзисторов в оконечном каскаде. Однако применение MOSFET требует высокого напряжения питания. В нашем случае питается усилитель мощности от двуполярного источника напряжением +/-95, +/-70 и +/-50 вольт.

Усилитель мощности 1000 ватт

Что ж, перейдём к самому интересному. Начнем рассматривать схемы усилителя в порядке уменьшения их мощности. На повестке мощность в 1 кВт. Данный вариант больше подходит в качестве сценического, но точно не домашнего. Усилитель мощности рассчитан на нагрузку 4 Ом при напряжении питании до 100 вольт в плечо, но не более. Напряжение сети в 220 вольт не позволяет поднять его выше. Пожалуй, единственный минус усилителя и кроется в питании. Для разгона УМЗЧ на полную мощность нужен трансформатор минимум в 1250…1300 ватт! Такой источник питания получится в разы дороже всех радиодеталей и монтажа самого усилителя. Хотя, конечно, разумнее использовать импульсный блок питания.

Авторский вариант схемы усилителя мощности на 1000 ватт выглядит так:

Но есть ещё модернизированный вариант:

Нетрудно заметить изменения как во входном каскаде, так и в оконечном. Также из последней схемы усилителя мощности, по опыту радиолюбителей, можно убрать диод 1N4007. Но этот совет необходимо проверять эмпирически.

В выходных каскадах стоят мощные MOSFET IRFP240.

Купить MOSFET IRFP240 вы можете здесь.

Максимальные силовые характеристики их впечатляют. Максимально допустимое напряжение сток-исток и сток-затвор до 200 вольт. Сила тока на стоке 20 ампер, пиковая до 80 ампер. Но сильно зависит от нагрева. Поэтому IRFP240 требует хорошего, лучше принудительного, отвода тепла. Напряжение затвор-исток до +/-20 В. Максимальная рассеиваемая мощность до 150 ватт.

Также есть несколько топологий печатных плат усилителя мощности. Одна вытянутая, спроектированная по типу чертежа схемы. Другая более квадратная. Входной каскад расположен в центре платы. Используйте, которая больше подходит вам.

Добавлено: топологию печатной платы и расположение радиодеталей на ней можно скачать. Ее размеры 300×75 мм.

Вот фото практически готового усилителя мощности. Вид платы со стороны монтажа:

Усилитель в сборе и радиатор:

Добавлено: вот ещё фото практически готового усилителя мощности по предствленной выше топологии печатной платы:

Готовый экземпляр на тестовом стенде:

А вот другой вариант печатной платы:

Его можно скачать в формате .PDF. Скачать

Усилитель мощности 500 ватт

Уменьшаем количество полевиков в каскаде до 12 (по 6 штук на плечо) и, соответственно, понижаем мощностные характеристики. Но напряжение питания по-прежнему +/-95 В. Мощность усилителя остается немалой, а КНИ уменьшается до 0,18%. Схема тоже не совсем однозначная. Если по накатанной применять MOSFET IRFP240, то получите 500 ватт.

Однако, опять же по советам радиолюбителей, при использовании вместо IRFP240 IRFP260 можно и из этой схемы усилителя выжать 1000 Вт. Так что вопрос остается дискуссионным. Хотя, судя по характеристикам полевика, при идентичном напряжении сток-исток и сток-затвор до 200 вольт, сила тока на стоке уже 46 ампер, пиковая до 184 ампер! А рассеиваемая мощность транзистора 280 Вт.

Купить MOSFET IRFP260 вы можете здесь.

На схеме указаны именно IRFP260.

Также стоит позаботиться о шунтирующем конденсаторе 220 пФ на MJE15035 и попробовать убрать диод 1N4007. В авторском варианте нагружается усилитель 8 Ом динамиком. Но, судя по отзывам, УМЗЧ хорошо ведет себя и при 4 Ом динамике.

Печатная плата для него имеет вид:

Ее тоже можете скачать в формате .PDF. Скачать

В итоге должно получиться следующее:

Усилитель мощности 250 ватт

Спустимся ближе к земле. Выходная мощность в 250 ватт уже не так режет ухо. Думаем, что многие радиолюбители предпочтут именно этот вариант транзисторного усилителя.

В нем применены 8 MOSFET IRFP240. Напряжение питания понижено до +/-70 В. Номинальная нагрузка 8 Ом. Радует уровень КНИ и шумов в 0,12% при номинальной выходной мощности в 250 Вт. Частотный диапазон предостаточно широк. Также не забываем про диод. Эксперимент вам в помощь. Печатная плата для рассматриваемого усилителя мощности имеет топологию:

Скачать в формате .PDF.

После монтажа получается красивая конструкция:

А вот фото печатной платы с радиаторами для транзисторов предоконечного каскада:

Усилитель мощности 125 ватт

Вот мы подошли к более приемлемой для большинства радиолюбителей и ценителей качественных акустических систем схеме усилителя мощности. Здесь применяются всего 4 MOSFET IRFP260. Конечно же, можно установить и IRFP240. Более того в базовом варианте усилителя именно эти МОПы и применяются. Так что, если будут проблемы с запуском УМЗЧ на IRFP260, то смело ставьте IRFP240. Стандартная нагрузка без каких-либо последствий 8 Ом. Напряжение понижаем до +/-50 вольт, что, естественно, не может не радовать. Т.е. 125 ваттный усилитель мощности более приземленный и реальный. А вот качественные показатели ещё выше. Даже при полной мощности КНИ равен 0,1%, а при 100 ваттах – 0,018%. Схема усилителя мощности на 125 Вт:

А вот монтаж печатной платы является частным случаем предыдущей. Просто из неё выкинуты четыре транзистора конечного каскада. Вот что получилось в итоге:

А вот, как сказано выше, базовая схема усилителя мощности на MOSFET IRFP240:

Обратите внимание на замену биполярного BD139 на полевой IRF510 и некоторые изменения в номиналах радиодеталей.

Купить IRF510 вы можете здесь.

А вот и печатная плата для нее:

Это очень надёжный и простой усилитель мощности. Показывает отличные результаты даже при сложных условиях эксплуатации.

Подведение итогов

Итак, мы имеем четыре типовых схемы одно и того же усилителя мощности звуковой частоты на мощных полевиках. В их конструкциях существенных отличий нет. В качественных показателях, в частности КНИ+шумы, имеются небольшие девиации. Но зато по мощностным характеристикам и, соответственно, энергозатратам различие солидное. Стоит отметить, что собрав входной каскад единожды и повесив для начала по одному или по два МОПа, в дальнейшем вы сможете легко изменять выходные характеристики усилителя мощности добавлением полевых транзисторов в оконечный каскад.

В базовых схемах применяются MOSFET IRFP240. Однако многие радиолюбители рационализаторы пытаются модернизировать этот усилитель мощности, поставив IRFP250, IRFP260, убирая и заменяя некоторые радиодетали. Также указывается, что с IRFP260 могут возникнуть проблемы, т.к. у него повышенная ёмкость перехода. Но это можно проверить лишь опытным путем. Надеемся, что изложенный материал поможет вам собрать заветный усилитель мощности.

Многие радиодетали для усилителей вы можете купить здесь.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: УНЧ

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Для усилителя мощности 250 ватт
Ламповый усилитель

xn--80a3afg4cq.xn--p1ai

Схема УНЧ на полевых транзисторах

Попробуем заставить транзисторы запеть тёплым ламповым хором.

Автор: Перенесу сюда схему усилителя с предыдущей страницы.


Рис.1

При указанном питании максимальная выходная мощность УМЗЧ, ограниченная 1%-ми нелинейных искажений, составляет: 20Вт на 4-омной нагрузке, 16Вт - на 6-омной, 14Вт - на 8-омной при стоковых токах выходных транзисторов 1,2А.

Если усилитель предполагается использовать только с 6 или 8-омной акустикой, то ток покоя транзисторов целесообразно снизить до 1,1А в первом случае и до 1А - во втором. У меня под рукой оказались 6-омные колонки, поэтому дальнейшее описание буду проводить исходя из этого.

Для интересующихся приведу зависимость коэффициента нелинейных искажений от выходной мощности усилителя:
0,5Вт - 0,01%, 1Вт - 0,02%, 2Вт - 0,03%, 4Вт - 0,05%, 8Вт - 0,12%, 12Вт-0,4%, 16Вт - 1%.
Параметры эти можно существенно улучшить простым повышением напряжения питания схемы. Надо это Вам или нет, каждый решает сам, ведь при увеличении напряжения питания пропорционально увеличивается и мощность, рассеиваемая на теплоотводах транзисторов. Тем не менее, приведу эту же зависимость при 50-ти вольтовом источнике питания и 6-омной нагрузке:
0,5Вт - 0,01%, 1Вт - 0,015%, 2Вт - 0,02%, 4Вт - 0,04%, 8Вт - 0,08%, 12Вт-0,2%, 16Вт - 0,3%.
Максимальная выходная мощность усилителя, ограниченная 1% - 28Вт.

Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ: 10Гц - 150кГц.

Теперь по схеме.
Выходной каскад выполнен на мощных комплементарных транзисторах Т2, Т3, включённых по схеме с ОИ. Такое построение, в отличие от схемы с ОС позволяет не только обеспечить усиление сигнала по току, но и по напряжению. За счёт этого, размах выходного напряжения усилителя может достигать значений, практически равных напряжению питания усилителя.
Общий коэффициент усиления каскада - около 2,1 по напряжению. Такое значение было вымученно экспериментально, как компромисс между приемлемым уровнем нелинейных искажений и нежеланием предъявлять серьёзных требований к предыдущему каскаду.

Достаточно высокие значения сопротивлений истоковых резисторов R18 и R19 выбраны из соображений максимальной температурной стабильности выходного каскада, работающего в режиме А, а значит при высоких токах транзисторов, не зависящих от уровня входного сигнала.

Подстроечный резистор R12 отвечает за напряжение на затворе Т3, а значит и общий ток покоя выходных транзисторов.
Резисторы R10, R16 образуют обратную связь по постоянному току, полезную для стабилизации напряжения средней точки выходных транзисторов.

Ну и наконец, ОС по переменному току через R8+RвыхТ1, R11 устаканивает коэффициент усиления выходного каскада на уровне 6,5дБ и подводит черту под местными обратными связями нашего оконечника.

Ввиду невысокого коэффициента усиления выходного каскада, для получения приемлемой чувствительности усилителя (в пределах 1В) необходим драйвер, т.е. усилительный каскад, обладающий коэффициентом усиления - около 7. С его функцией замечательно справился такой же мощный полевик Т1, включённый по канонам лампового жанра по схеме с общим истоком (катодом) и работающий при значительном токе покоя. Не один менее мощный транзистор на его месте не смог обеспечить уровень искажений, сопоставимый с IRFP140.
При настройке схемы может потребоваться подбор резистора R2 для установки напряжения на стоке транзистора Т1, равным 14,2В.
Корпус транзистора Т1 следует снабдить небольшим радиатором.

Ну, что ещё скажешь - всё предельно просто, как и должно быть в настоящей ламповой схемотехнике.

Оппонент: Почти везде ставят RC фильтры на выходах усилителей, и на радиолюбительских и на заводских. Я так понимаю, они нужны для ограничения полосы выходного сигнала.

Автор: А шланг у противогаза нужен для того, чтобы при взрыве башка далеко не улетала.

Не выпучивайся, это аллегория. Бедолага Отто Юлия Цобель, перевернулся бы в гробу, а может даже и выпрыгнул оттуда, узнав, что цепь, придуманная им в муках творчества для компенсации реактивного сопротивления динамиков, будет трактоваться нерадивыми Оппонентами как фильтр для ограничения полосы выходного сигнала.

Необходимость применения корректирующей цепочки Цобеля зависит и от типа усилителя и от типа нагрузки. Многие усилители вообще не могут устойчиво работать без этой цепи при любом раскладе.
В нашем случае, ввиду отсутствия глубоких отрицательных обратных связей, схема сохраняет высокую устойчивость при работе с широким диапазоном видов нагрузок. Хотя, теоретически, при высокой добротности динамика, через сток-истоковые ёмкости выходных транзисторов может организоваться положительная ОС, которая и приведёт-таки к потере устойчивости нашей устойчивой схемы.
В идеале, нужно стремиться избегать каких-либо корректирующих цепей, но в любом случае после полной отладки схемы с эквивалентом нагрузки, нелишним будет подключить к усилителю реальный громкоговоритель, ткнуться в него осциллографом и, подав на вход усилителя 1кГц сигнал, при выходной мощности близкой к максимальной пронаблюдать на приборе идеальную синусоиду. Если на пиках синусоидального сигнала поселилась посторонняя рябь, можете смело обращаться к наследию Цобеля или Буше, ничего страшного.

Теперь, что касается настройки. Она проста, но есть моменты, на которые надо обратить серьёзное внимание.

АХТУНГ №1 !!! R18 и R19 должны быть мощностью не менее 2 вт. Не используйте проволочные резисторы, а то вместо мощного НЧ усилителя, получите мощный ВЧ генератор. И не стоит размышлять о том, что проволочный резистор непременно должен внешне отличаться от непроволочного. Я специально указал на схеме 1-омные резисторы, поскольку непроволочные резисторы меньшего номинала найти достаточно сложно.

АХТУНГ №2 !!! Если не хотите отправить Ваши мощные транзисторы к праотцам электроники Ому и Амперу, не торопитесь их подпаивать к плате. То, что они обязаны заботливо покоиться на радиаторе, я думаю понятно не только ёжику.
После того, как схема будет спаяна, установите центральные выводы подстроечных резисторов R10 и R12 в нижнее по схеме положение. Очень желательно, чтобы они были многооборотными. Подключите питание и вольтметром проверьте напряжения на центральном выводе R12 - оно должно быть равно 0v.

А вот теперь можно подпаивать транзисторы и приступать к настройке схемы.

Подключаем амперметр между шиной питания и стоками выходных транзисторов. Не торопясь, вдумчиво покручивая R12, устанавливаем ток стока транзистора Т3, равный 1,1А.
Отключаем амперметр. Мысленно поднимаем тост за успех мероприятия.

На этот раз берём вольтметр и подключаем его между шиной питания и все теми же стоками транзисторов. Уже не так вдумчиво крутим подстроечный резистор R10 до тех пор, пока прибор не начнёт показывать значение, равное половине напряжения питания.
Отключаем вольтметр. Поднимаем второй тост за успех мероприятия и радиолюбительское братство.

Усомнившись в окончательности результата, подключаем амперметр в разрыв цепи питания и убеждаемся в том, что через транзисторы течёт все тот же 1,1А. Если показания все же незначительно отличаются, резистором R12 возвращаем значение тока в родные пенаты.
Повторяем манипуляции с вольтметром и R10.

Не выключая питания, трогаем пальцем радиатор с транзисторами. Матерясь и рассматривая волдырь на пальце, делаем вывод, что произошла роковая ошибка, и радиатор, который казался достаточно большим для 20 ваттного усилителя, вообще не справляется с возложенным на него высоким доверием.

Достаём из холодильника недопитую в выходные бутылку водки, наливаем рюмаху и выпиваем её залпом и без тоста. Обзывая себя куском идиота, северным оленем и грёбаным упырём, заказываем в интернете нормальный радиатор, предварительно рассчитанный по формуле из умной книжки. И не забываем - мощность, выделяемая в виде тепла на обоих транзисторах = Iпокоя*Еп.

Если мы прошли все эти этапы, а в шкафу завалялся низкочастотный генератор с размахом выходного напряжения +-1,5В, подключаем его на вход нашего усилителя, на выход сажаем эквивалент нагрузки и умилённо наблюдаем на экране осциллографа - то чистую синусоиду, то мягкое и симметричное ограничение выходного сигнала, в зависимости от уровня поступающего на вход сигнала.

Всё! Теперь со спокойной совестью можем выпить и закусить и даже вспомнить какой-нибудь тост из грузинского фольклора.
Вот такой мой сказ.

Оппонент: А темброблок для настоящего High End не нужен!

Автор: А это мы обсудим на следующей странице.

 

vpayaem.ru

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о