MENU
Главная » Статьи » Электроника » Радиолюбитель

Усилитель мощности 50 Вт
Основные технические характеристики:
 Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом, Вт............. 50
 Неравномерность АЧХ в номинальном диапазо­не частот
 20...20 000 Гц и при выходном на­пряжении,соответст­вующем
 номинальной выходной мощности, дБ, не более ....................... 1
 Коэффициент гармоник в номинальном диапа­зоне
 частот,  %, не более, при выходной мощности, Вт: 1 - 50........... 0,03
 Скорость нарастания вы­ходного напряжения
 (без входного фильт­ра), В/мкс, не менее ...................................20
 Выходное сопротивление в диапазоне частот
 20...2000 Гц, Ом, не более..........................................................0,04
 Относительный уровень помех, дБ, не более ..............................100

 В настоящее время наметились два направления в конструировании любитель­ских УМЗЧ — проектирова­ние ультралинейных усилите­лей, имею­щих коэффициент гармоник порядка тысячных долей про­цента, но весьма сложных в регулировке и налаживании.
И создание сравнительно про­стых усилительных устройств (обычно на одном-двух ОУ и двух — четырех транзисто­рах), легко повторяемых, но не позволяющих получить требуемое для высококаче­ственного звучания значение коэффициента гармоник ме­нее 0,04 % во всем вос­производимом диапазоне ча­стот и при любой мощности, не превышающей номиналь­ную.
 При проектировании пред­лагаемого УМЗЧ, автор попытался создать усилитель обладающий до­статочными для высококаче­ственного воспроизведения параметрами, при сравни­тельно простой и несложной в налаживании и регулировке схеме.
 Усилитель имеет надеж­ную триггерную защиту вы­ходных транзисторов от пе­регрузок по току. Примене­ние для этих целей плавких предохранителей, как пока­зала практика, не всегда эф­фективно, особенно при воз­никновении сквозного тока и повышении напряжения пита­ния.
 Еще одним достоин­ством предлагаемого устрой­ства является отсутствие в нем инерционных тепловых обратных связей, искажаю­щих сигнал при резких пере­падах уровня громкости.


Рис.1

 Принципиальная схема уси­лителя мощности представле­на на рис. 1. Входной каскад традиционно построен на ОУ (DA1), имеющем большое уси­ление по постоянному току и обеспечивающем напряжение на выходе усилителя в отсут­ствие сигнала, близкое к нулю (типовое напряжение смеще­ния нуля ОУ серии К544УД2 составляет 10...15 мВ). ОУ включен по схеме инвертирую­щего усилителя. Такое включе­ние обеспечивает более высо­кую линейность входного кас­када на высших звуковых ча­стотах и повышает устойчи­вость усилителя, благодаря меньшей паразитной связи между его выходом и неинвертирующим входом ОУ.
 Конденсатор СЗ снижает ча­стоту среза ОУ и гарантирует отсутствие самовозбуждения усилителя при охвате его об­щей ООС через резистор R4.
 Цепь R1,С2 ограничивает спектр входного сигнала и препят­ствует перегрузке входного каскада мощными высокочас­тотными помехами, а также предупреждает срабатывание триггерной защиты от импульс­ных помех.
 Транзистор  VT1 выполняет функции стабилизатора тока. Он создает стабильное паде­ние напряжения на диодах VD3, VD4, определяющее ток покоя выходных транзисторов. Благодаря высокому выходно­му сопротивлению стабилиза­тор практически не шунтирует выход ОУ по переменному то­ку и обеспечивает работу его выходного каскада в режиме А.
 Подстроечным резистором R8, устанавливают ток покоя вы­ходных транзисторов.
 Выходной каскад усилителя собран на комплементарных транзисторах VT2, VT6, VT8 и VT3, VT7, VT9. Он охвачен глу­бокой местной ООС, через де­лители R15/R13 и R16/R14. На­пряжение ООС снимается с ре­зисторов R19, R20. Такое схем­ное решение обеспечивает ав­томатическую регулировку то­ка покоя мощных выходных транзисторов без применения устанавливаемых обычно на их теплоотводы элементов тепло­вой ООС.
 Диоды VD3, VD4 компенси­руют температурный дрейф напряжения база-эмиттер транзисторов VT2, VT3 при из­менении температуры окру­жающей среды.
 Корректирующая цепь L1, R23, С10, R28 исключает само­возбуждение выходного каска­да УМЗЧ. На транзисторах VT10, VT4, VT5 и тиристоре VS1 собрано триггерное устройство защиты транзисторов VT8, VT9 выход­ного каскада от перегрузок по току. При увеличении тока че­рез эти транзисторы до 7...8 А (или при сквозном токе через них 3,5...4 А) открывается тран­зистор VT10 и через токоограничительный резистор R24 включает тиристор VS1. Прохо­дящий через него ток откры­вает транзисторы VT4, VT5, ко­торые шунтируют эмиттерные переходы транзисторов VT6, VT7, обеспечивая надежное за­крывание выходных транзисто­ров (напряжение насыщения транзисторов VT4, VT5 состав­ляет 0,15...0,3 В). Блокировка выходного каскада сохраняет­ся до тех пор, пока не будет выключено питание и не обесточится тиристор.
 Светодиод HL1 индицирует перегрузку.
 Резисторы R10, R11 ограничивают ток через транзисторы VT2, VT3 при сра­батывании устройства защиты, а резистор R26 — ток через светодиод и базы транзисторов VT4, VT5.
 Конденсатор С8 за­щищает устройство от им­пульсных помех. При ограни­чении полосы пропускания в предварительном усилителе его можно исключить, при этом быстродействие защиты повысится до 2,5 мкс.
 Общий провод входного кас­када отделен от общего про­вода выходного каскада и це­пей питания для исключения проникания помех на вход уси­лителя. Он соединяется с «земляной» шиной источника питания через общий провод источника сигнала или отдель­ным проводом (в зависимости от конструкции комплекса). Резистор R2, соединяющий эти два общих провода между со­бой, позволяет избежать ава­рийных ситуаций при случай­ном отключении источника сиг­нала в первом случае, сохра­няя нулевой потенциал на неинвертирующем входе ОУ DA1.
 Усилитель мощности питает­ся от нестабилизированного источника питания, напряжени­ем ±25 В.
 Для получения ука­занной номинальной выходной мощности емкость конденсато­ров фильтра должна состав­лять не менее 5000 мкФ (для стереоусилителя можно при­менить один общий источник питания с конденсаторами фильтра 10 000 мкФ).
 Выходную мощность можно легко повысить до 70...80 Вт (при тех же параметрах), если напряжение питания повысить до ±30 В. Это потребует при­менения транзисторов VT2, VT3 с большим допустимым напряжением на коллекторе, размещения транзисторов VT8, VT9 на общем теплоотводе, выполненном в виде задней стенки усилителя, и усиления охлаждения транзисторов VT6, VT7 за счет установки их на небольших теплоотводах с площадью охлаждающей по­верхности 25...30 см2.
 Однако повышение напряжения пита­ния приведет к понижению экономичности усилителя. При использовании УМЗЧ в быто­вом радиокомплексе более це­лесообразно ориентироваться на номинальное значение вы­ходной мощности 25 Вт на ка­нал. При этом номинальное вы­ходное напряжение предвари­тельного усилителя должно быть равно 1 В. Такое его зна­чение оптимально для получе­ния необходимой перегрузоч­ной способности и снижения уровня наводок.
 Детали усилителя и теплоот­воды выходных транзисторов размещены на плате из одно­стороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.


Рис.2



 Автор исполь­зовал теплоотводы с пло­щадью охлаждающей поверх­ности 300 см. Можно приме­нить и имеющиеся в продаже штыревые и ребристые (с по­перечным расположением ре­бер) теплоотводы с площадью охлаждающей поверхности не менее 250 см. Для улучшения теплообмена теплоотводы с размещенными на них мощными выходными транзисторами устанавливают на расстоянии 5... 10 мм над платой. Места их установки по­мечены на рис. 2 штриховыми линиями. В плате под теплоотводами желательно просвер­лить несколько рядов отвер­стий диаметром 3...4 мм (на рис. 2 не показаны).
 Резисторы R6, R7 и R9—R16 установлены на плате вертикально.
 Прово­да, соединяющие транзисторы VT8, VT9 с печатными провод­никами, рекомендуется свить в жгут и укоротить до мини­мальной длины. При монтаже использованы постоянные резисторы МЛТ и подстроечный СП5-2 (R8), кон­денсаторы К73-17 (С1, СЮ), КТ-2 (СЗ) и КМ-6 (остальные).
 Катушка L1 намотана на рези­сторе R23 и содержит 14 витков провода ПЭЛ 0,51.
 Резисторы R19, R20 изготовлены из про­вода с высоким удельным со­противлением диаметром 0,7... 1,0 мм в виде бескаркасных катушек диаметром 8...10 мм.
 Вместо ОУ К544УД2А можно использовать К544УД2Б, К544УД2В, а также К544УД1А (в этом случае скорость нара­стания выходного напряжения уменьшится до 5 В/мкс) и ана­логичные им ОУ серий КР544 (при доработке печатной пла­ты). При использовании ОУ К544УД1А и КР544УД1А кон­денсатор СЗ можно исключить, а перемычку между выводами 1 и 8 нужно убрать.
 Функции транзистора VT1 могут выполнять транзисторы КПЗОЗЕ, КП303Д;   
 VT2 — КТ315В, КТ315Д, КТ3102А, КТ3102Б;
 VT3 — КТ361В, КТ361Д; КТ3107А, КТ3107Б, КТ3107И;
 VT4 — КТ313А и транзисторы серий КТ345 и КТ3107 (кроме КТ3107К, КТ3107Л);
 VT5 — КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ3102А, КТ3102Б. КТ3102В, КТ3102Д;
 VT6 — КТ639Д, КТ639Г, КТ639Ж, КТ639Е;
 VT7 — транзисторы се­рии КТ961;
 VT8 — КТ819ГМ, КТ819В, КТ819Г;
 VT9 — КТ818ГМ, КТ818В, КТ818Г;
 VT10 — КТ313Б, КТ313А, КТ208Л, КТ501Л, КТ501М.
 Дио­ды Д223А можно заменить Д223, Д223Б, тиристор КУ101Г — КУ101Е.
 Светодиод HL1 может быть любого типа с красным свечением.
 Вместо стабилитронов КС515А можно использовать два последова­тельно соединенных Д814А.
 Для получения указанного значения коэффициента гар­моник сопротивления резисто­ров R15, R16 и R13, R14 должны отличаться не более  чем на 1 %. Для подбора их с такой точностью достаточно стре­лочного омметра.
 Транзисторы можно не подбирать, посколь­ку параметры усилителя не ухудшаются даже при 100-про­центном разбросе коэффици­ентов передачи тока транзи­сторов, работающих в разных его плечах.
 Налаживание усилителя сво­дится к регулировке тока по­коя выходных транзисторов резистором R8 (перед разме­щением на печатной плате его движок следует установить в положение максимального со­противления). Затем, включив усилитель, устанавливают этим резистором напряжение меж­ду эмиттерами транзисторов VT8, VT9 в пределах 30...33 мВ (ток покоя 100...110 мА) и в течение 20 мин прогрева под­держивают его на этом уровне. После длительных испытаний усилителя в самом тяжелом режиме ток покоя увеличивал­ся до 400 мА, а затем посте­пенно снижался. В реальных ус­ловиях работы он находится в пределах 150...200 мА.  

Плата в формате lay, скачать 116.52 Kb

Источник информации – журнал Радио 1989, №2, стр. 46.
Похожие материалы
Категория: Радиолюбитель | Добавил: Олег_Михайлович (20.01.2013)
Просмотров: 3415 | Теги: усилитель мощности, самоделки, Радиоэлектроника, электроника, аудио
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]