Przedstawiona tutaj konstrukcja jest modułem monofonicznego wzmacniacza o bardzo dobrych parametrach, zbudowanego na tranzystorach MOSFET. Schemat układu prawie w całości został zaczerpnięty z opracowania Anthony'ego Holton'a. Układ posiada niskie zniekształcenia harmoniczne, które na pewno nie przekroczą 0.1%, przy mocy oddawanej do obciążenia rzędu 100W. Opisywany wzmacniacz jest alternatywą dla popularnych wzmacniaczy serii TDA i podobnych jednak niewiele większym kosztem można uzyskać wzmacniacz o zdecydowanie lepszych parametrach. Wielką zaletą układu jest prosta budowa i tani stopień wyjściowy składający się z 2 ogólnodostępnych tranzystorów MOSFET. Wzmacniacz może pracować z głośnikami o impedancji zarówno 4 jak i 8 omów. Jedyną regulacją jaką należy dokonać w czasie uruchomienia jest ustawienie prądu spoczynkowego tranzystorów mocy.

Działanie:

Układ jest klasycznym wzmacniaczem dwustopniowym, składa się on z różnicowego wzmacniacza wejściowego i symetrycznego wzmacniacza mocy w którym pracuje jedna para tranzystorów mocy. Schemat układu przedstawiony został na rysunku 1. Tranzystory T4 (BC546) i T5 (BC546) pracują w konfiguracji wzmacniacza różnicowego i są zasilane ze źródła prądowego zbudowanego w oparciu o tranzystory T7 (BC546), T10 (BC546) i rezystory R18 (22k), R20 (680R) i R12 (22k). Sygnał wejściowy podawany jest na dwa filtry: dolnoprzepustowy zbudowany z elementów R6 (470R) i C6 (1nF) - ogranicza on wysokoczęstotliwościowe składowe sygnału, oraz filtr górnoprzepustowy złożony z C5 (1uF), R6 i R10 (47k), ograniczający składowe sygnału o niskich częstotliwościach. Obciążeniem wzmacniacza różnicowego są rezystory R2 (4,7k) i R3 (4,7k). Tranzystory T1 (MJE350) i T2 (MJE350) stanowią kolejny stopień wzmacniający, a jego obciążeniem są tranzystory T8 (MJE340), T9 (MJE340) i T6 (BD139), które jednocześnie polaryzują tranzystory końcówki mocy. Kondensatory C3 (33pF) i C4 (33pF) o niewielkiej wartości przeciwdziałają wzbudzeniom wzmacniacza. Kondensator C8 (10nF) włączony równolegle do R13 (10k/1W) poprawia odpowiedź impulsową wzmacniacza co ma znaczenie dla szybkich sygnałów wejściowych. Tranzystor T6 wraz z elementami R9 (4,7k), R15 (680R), R16 (82R) oraz PR1 (5k) pozwala ustawić poprawną polaryzację stopni wyjściowych wzmacniacza w stanie spoczynkowym. Za pomocą potencjometru należy ustawić prąd spoczynkowy tranzystorów wyjściowych w granicach 90-110mA, co odpowiada spadkom napięć na rezystorach R8 (0,22R/5W) i R17 (0,22R/5W) w granicach 20-25mV. Całkowity pobór prądu w czasie spoczynku wzmacniacza powinien wynieść w okolicach 130mA. Wyjściowymi elementami wzmacniacza są tranzystory MOSFET T3 (IRFP240) oraz T11 (IRFP9240). Tranzystory te skonfigurowane są jako wtórnik napięciowy o dużej wydajności prądowej, zatem dwa pierwsze stopnie muszą uzyskać wystarczająco dużą amplitudę sygnału wyjściowego. Wzmocnienie układu ustalone jest stosunkiem rezystancji R7 (22k) do R11 (470R) i w projekcie modelowym wynosi około 47V/V. Rezystory R8 i R17 o małej wartości zostały zastosowane głównie w celu łatwego pomiaru prądu spoczynkowego tranzystorów mocy bez ingerencji w układ. Mogą się też przydać w przypadku rozbudowy układu o kolejną parę tranzystorów mocy ze względu na różnice w rezystancjach kanałów otwartych tranzystorów. Rezystory bramkowe R5 (470R) i R19 (470R) ograniczają szybkość ładowania pojemności bramek tranzystorów, a tym samym ograniczają pasmo przenoszenia wzmacniacza. Diody D1-D2 (BZX85-C12V) zabezpieczają przed zbyt dużym wysterowaniem tranzystorów mocy. W tym przypadku napięcia na bramkach względem źródeł tranzystorów nie powinny być większe niż 12V. Na płytce wzmacniacza przewidziano miejsce na kondensatory filtrujące zasilanie C2 (4700uF/50V) i C13 (4700uF/50V). Stopień wejściowy i sterujący zasilany jest poprzez dodatkowy filtr RC zbudowany na elementach R1 (100R/1W), C1 (220uF/50V) oraz R23 (100R/1W) i C12 (220uF/50V). Układ wzmacniacza osiąga moc 100W (skuteczna sinusoidalna) już dla amplitud sygnału wejściowego w okolicach 600mV i impedancji obciążenia 4R. Zalecanym transformatorem jest toroid 200W o napięciach 2x24V AC. Po wyprostowaniu i odfiltrowaniu powinno dać to zasilanie końcówki mocy w okolicach +/-34V względem masy. Moc wzmacniacza można oszacować korzystając z podstawowego wzoru: gdzie: jest wartością skuteczną maksymalnego napięcia na wyjściu wzmacniacza, natomiast jest rezystancją (impedancją) obciążenia. Znając napięcie zasilania i zakładając maksymalną amplitudę na wyjściu mniejszą o około 6V (dla dobrych parametrów, nasycenie tranzystorów itp.) od zasilania uzyskujemy: gdzie: jest napięciem zasilania (jednej szyny, po wyprostowaniu i filtrowaniu), natomiast jest rezystancją (impedancją) obciążenia.

Budowa:

Płytkę drukowaną od strony druku można zobaczyć tutaj. Można także wykorzystać rysunek płytki w odbiciu lustrzanym dostępny tutaj, natomiast montowanie płytki od strony elementów (od góry) warto oprzeć o rysunek dostępny tutaj. Montaż należy rozpocząć od wlutowania jednej zworki. W dalszej kolejności montujemy rezystory i kondensatory, dbając o odpowiednią moc zastosowanych elementów. W pierwszej fazie nie należy montować tranzystorów mocy, a jedynie tranzystor T6.

Uruchamianie wzmacniacza:

• Potencjometr PR1 powinien być skręcony maksymalnie w lewo. Zasilanie należy podłączyć poprzez szeregowe rezystory 22R/5W i podłączyć transformator wraz z mostkiem prostowniczym.
• Podczas włączania transformatora miernikiem sprawdzamy spadek napięcia na rezystorach 22R. Powinien być spadek napięcia (rzędu 1V lub mniej), gdyż układ nie powinien pobierać więcej niż 50mA. Sprawdzamy to samo na obu szynach zasilania.
• Za pomocą miernika sprawdzamy oba napięcia zasilania względem masy. Powinny one być rzędu +/-34V dla proponowanego transformatora.
• Wyłączamy napięcie zasilania, rozładowujemy kondensatory za pomocą rezystora o małej wartości i przystępujemy do lutowania tranzystorów mocy T3 i T11. Wszystkie tranzystory mocy razem z T6 powinny być na wspólnym radiatorze aby zachować dobre sprzężenie termiczne tych elementów. Obowiązkowe będą tutaj podkładki mikowe albo silikonowe bo tranzystory mają różne potencjały na drenach. Po wlutowaniu tranzystorów mocy i przykręceniu ich oraz T6 do radiatora warto sprawdzić czy radiator nie łączy się z którąkolwiek z nóżek tranzystorów, gdyż powinien on zostać dołączony do masy wzmacniacza.
• Włączamy zasilanie układu mierząc spadek napięcia na rezystorze 22R/5W podobnie jak w punkcie 2. Spadek napięcia powinien być podobny, gdyż prąd spoczynkowy powinien być w tym momencie równy 0. Sprawdzamy czy ten sam spadek napięcia występuje na obu rezystorach.
• Ustawiamy prąd spoczynkowy. W tym celu bardzo powoli kręcimy potencjometrem PR1 w prawo (mierząc napięcie na jednym z rezystorów 22R) aż do zauważalnego wzrostu spadku napięcia. Przypinamy jedną końcówkę miernika do wyjścia wzmacniacza, a drugą dotykamy po kolei do źródeł obu tranzystorów mocy, mierząc spadek napięcia na rezystorach źródłowych. Spadek napięcia powinien wynosić ok. 19-25mV, co daje prąd spoczynkowy rzędu 100mA.
• Mierzymy napięcie stałe na wyjściu wzmacniacza względem masy, powinno ono być bliskie 0. Może się wahać w granicach +/-100mV
• Jeśli wszystko jest ok, a na wyjściu jest napięcie stałe blisko 0, to wyłączamy zasilanie układu, odlutowujemy rezystory a kable zasilające lutujemy bezpośrednio do płytki
• Włączamy zasilanie i jeszcze raz sprawdzamy spadki napięcia na obu rezystorach źródłowych. Jeśli mieszczą się w założonych granicach. Możemy podłączyć głośnik i sygnał wejściowy z przedwzmacniacza. Wszystkich zmian układowych należy oczywiście dokonać przy wyłączonym zasilaniu.

Zdjęcia Projektu:

Wykaz Elementów:

Załączniki:

Pytania i Komentarze:

comments powered by Disqus