. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
NF zesilovač 120W/4ohmy
12. prosince 2008 | Jiří Halmazňa | NF zesilovač 120W/4ohmy | Komentářů: 66  

NF zesilovač 120W/4ohmy

Zapojení tohoto zesilovače vzniklo z potřeby napájet své reprosoustavy něčím lepším než „6-ti wattovým“ zesilovačem s IO TDA2030. V bytových podmínkách by 6 wattů teoreticky stačilo, kdyby v hudebním signálu nebyly výrazné dynamické špičky. Ty byly při hlasitějším poslechu slyšitelně „ořezány“. Proto jsem se rozhodl postavit si výkonnější zesilovač.

Nejprve jsem postavil starý dobrý Transiwatt a jelikož se mi jednoduchost zapojení zalíbila, dělal jsem s ním různé pokusy. Navrhl jsem poněkud odlišný koncový stupeň, nejprve s tranzistory Tesla KUY12 a potom tento koncový stupeň.
Jde již o čtvrtou verzi; první a druhá nepoužívala jako koncové tranzistory darlingtony, ale budičem protékal poměrně velký proud potřebný k buzení konc. tranzistorů. Toto řešení se mi neosvědčilo i když by mělo přispět k zmenšení přechodového zkreslení (jednoduché tranzistory mají menší strmost než darlingtony a tím pozvolnější přechod do vodivého stavu), byla to úvaha spíše teoretická a nepotvrdila se. Třetí verze byla již velice podobná této, zatím poslední, pouze byly koncové tranzistory zapojeny v trojnásobném darlingtonově zapojení. Toto zapojení bylo obtížné „uklidnit“ neboť mělo stále sklony k zakmitávání. Měřením jsem si ověřil, že nenastala téměř žádná změna při použití jen dvojnásobného darlingtonu. Výstupní impedance i max. proud zůstaly stejné.
Proto zde předkládám poslední, čtvrtou, verzi, která je již maximálně zjednodušena, a přesto nebo právě proto jsou její parametry poměrně slušné a zvuk je, jak by hifista pravil, „líbivý a basy sametové a pevné“. Alespoň to tak konstatovalo několik mých přátel, kteří tento zesilovač poslouchali. Přestože je výstupní impedance zesilovače poněkud vyšší, než je dnes u tranzistorových zesilovačů zvykem, membrána basového reproduktoru „neplave“, jak je to charakteristické u zesilovačů osazených některými levnějšími typy IO s velkou výstupní impedancí. Stylem zapojení i vyšší výst. impedancí připomíná spíše řešení elektronkových zesilovačů.

Princip funkce
Signál je ze vstupní svorky IN veden přes kondenzátor C1 (odděluje ss složku) na sčítací obvod. Protože má napěťový zesilovač, a tím i celý zesilovač, záporné zesílení, je možné realizovat zápornou zpětnou vazbu prostým sečtením vstupního a výstupního signálu rezistory.
Napěťový zesilovač je tvořen tranzistorem v zapojení se společným emitorem. Toto jednoduché zapojení produkuje převážně zkreslení 2. harmonickou, na kterou je ovšem lidské ucho málo citlivé; někdy může dokonce přispět k „teplejšímu charakteru zvuku“. Dostatečný napěťový rozkmit potřebný k buzení proudového zesilovače je zaručen zapojením bootstrap z výstupu přes C2.
Proudový zesilovač je tvořen obvodem pro stabilizaci klidového proudu a koncovými tranzistory. Ty z důvodu maximální jednoduchosti nemají výkonovou ochranu. Tím je i zaručena dobrá dynamika zesilovače, protože tranzistory lze krátkodobě mírně přetížit, aniž by došlo k jejich destrukci. Výkonová ochrana by tento dynamický rozsah zmenšila. Při domácím provozu, na který je zesilovač určen, a pečlivém zapojení nemůže ke zkratu na výstupu dojít.
Kondenzátor C3 opět odděluje ss složku a rezistor připojený na zem paralelně k zátěži zaručí jeho nabití, i když není zátěž připojena. C3 a impedance zátěže tvoří RC člen, s útlumem 3dB na 20Hz. Toto omezení je žádoucí z toho důvodu, že není tolik namáhán basový reproduktor kmitočty pod hranicí slyšitelnosti.


Obr. 1: Blokové zapojení

Popis zapojení
Předem bych chtěl říci, že téměř všechny elektrolitické kondenzátory jsou přemostěny fóliovými typy s malým sériovým odporem a svodovými proudy. Někteří „hifisté“ to považují za nutnost, já osobně to nepovažuji za nijak důležité. Přemostění jsem použil spíše pro úplnost, aby nebylo námitek.
Nyní již k vlastnímu zapojení. Vstupní signál je přiveden na zápornou elektrodu kondenzátoru C1. Kladná elektroda je připojena přes R1 na bázi T1. Bipolární tranzistor potřebuje ke správnému nastavení pracovního bodu ss předpětí na bázi. Toto předpětí je získáno zápornou zpětnou vazbou přes R2, který tvoří dělič společně s R3. Dělí se ss napětí ~34V z výstupu. Předpětí ~ 0,7 V se rozdělí mezi napětí Ube1 a úbytek na emitorovém rezistoru R14, který zavádí slabou zpětnou vazbu, tím linearizuje činnost T1 a napomáhá k teplotní stabilizaci pracovního bodu. Kolektor T1 je napájen ze zdroje konstantního proudu tvořeným R4, R5 a C2. Při napájecím napětí zesilovače 70V je na R4 + R5 úbytek 70V-34V-1,2V(předpětí konc. tranzistorů T3 a T5) = 34,8V. Tento úbytek vyvolá proud přibližně 5,3mA. Kapacita C2 musí být dostatečná na to, aby přenesla kmitočty hluboko pod hranici slyšitelnosti. Přibližně se dá určit tak, že tvoří RC článek 2Hz s R4.

Stabilizace klidového proudu je řešena víceméně standartním zapojením T2, který je společně s výkonovými tranzistory připevněn k chladiči. Je nutné zaručit, aby proud Ic2 byl daleko větší, než proud děličem P1/R6. Tímto děličem se nastaví napětí Uce2 tak, že P1 prochází přibližně stejný proud jako R6, na němž je úbytek přibližně 0,55V při 25°C. Při ohřívání koncových tranzistorů se zmenšuje jejich napětí Ube potřebné k danému klidovému proudu, a tím se otevírají. Ohřívá se zároveň T2 a i jeho napětí Ube se zmenšuje, čímž se následně zmenšuje předpětí koncových tranzistorů. Šum T2 je filtrován kondenzátorem C3. Kondenzátory C7 a C8 zvětšují kapacitu Ccb budících tranzistorů a tím zabraňují parazitním oscilacím koncových tranzistorů. Rezistory R7 až R10 pomáhají vybíjet kapacitu Cbe . Diody D1 a D2 chrání koncové tranzistory při indukční zátěži. Při tomto druhu zátěže se snaží indukčnost vyrovnat náhlé zmenšení napětí indukcí vlastního napětí, které může být vyšší (nebo nižší), než napájecí (zem - záporné) napětí. Rezistory R11 a R12 opět zavádí lokální zpětnou vazbu, a tím linearizují funkci T5 a T6.


Obr. 2: Schéma zapojení

Stavba
Zesilovač je postaven na jednostranné DPS s jednou drátovou propojkou. Na místě výkonových tranzistorů T5 a T6 je možné použít jakékoli typy s parametry 150W/80V/15A, ovšem nejlepších výsledků dosáhneme pouze s tzv. Nízkofrekvenčními nebo lineárními typy, které mají závislost zesilovacího činitele na kolektorovém proudu přibližně lineární.
Po sestavení a upevnění tranzistorů na chladič (T2 a T5 je nutno upevnit přes izolační podložku, T3 a T4 jsou v izolovaném pouzdře) nastavíme P1 na nulový odpor. Po zapnutí nastavíme klidový proud na 50 až 100mA a zhruba po hodině zkontrolujeme a případně doladíme.


Obr. 3: Plošný spoj (vytisknout s rozměry 102x47mm)


Obr. 4: Rozmístění součástek

Jako chladič je nožno použít žebrovaný profil menších rozměrů – a tím i ceny – a použít aktivní chlazení ventilátorem. Aby ventilátor nerušil při tichém poslechu, kdy je chladič jen vlažný, použil jsem jednoduchý regulátor sestavený na univerzální desce. R1 je termistor NTC umístěný na chladiči. S výhodou je zde možné použít termistor se závitem M3 zašroubovaný do chladiče. Trimem R2 nastavíme teplotu, při které se začne otáčet ventilátor. T1 mírně topí, a proto je nutné ho opatřit chladícím „křidélkem“ nebo ho umístit na hlavní chladič.


Obr. 5: Teplotní spínač ventilátoru

Ještě bych rád upozornit, že ochranu proti zkratu na výstupu není možno realizovat pouhým omezením výstupního proudu, protože na tranzistorech je téměř celé napájecí napětí a při proudu přes 10A by výkonová ztráta překročila 350W na jeden tranzistor!, což by rozhodně nepřežil. Pokud by někdo chtěl ochrany dodělat, musel by měřit napětí na tranzistorech a podle toho měnit citlivost proudové ochrany.

Seznam součástek
R1,R3          1k2 0204
R2             56k 0204
R4,R5          3k3 0204
R6             2k2 0204
R7,R8          5k6 0204
R9,R10         330 0204
R11,R12        0R1/4W
R13            820/2W
R14            10R 0204
P1             10k trim.
C1             100u/10V
C1'            220n fóliový
C2             22u/50V
C3             1u  fóliový
C4             100u/100V
C4'            220n/100V fóliový
C5,C6          1m/63V
C5'            MKT 3u3
C7             220p/100 fóliový
C8             220p/100 fóliový
D1,D2          1N4007
F1             T3,15A
T1             MPSA42
T2             BD139
T3             2SC4793
T4             2SA1837
T5             2SC5200
T6             2SA1943
6x faston 6,3
1x faston 2,8
pojistkový držák

Autor: Jiří Halmazňa







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (66):

Zobrazit starší 30 dnů (66)...

host
66. Dne 16. 10. 2012 v 17:58 zaslal host
Trimr pro nastavení klidového proudu je špatně!
Neb při rozpojení hrozí otevření tranzitorů naplno.Trimr má být vždy mezi bází a emitorem snímacího tranzistoru.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PBTM s integrovanou anténou
Modul s BTM-112 od firmy Rayson usnadňuje jeho použití a doplňuje modul o anténu.
Skladem od 349 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007