Krug visokokvalitetnog UMZCH-a koji koristi tranzistore s efektom polja. Širokopojasni UMZ s niskim izobličenjem. Preklopno napajanje
Davno, prije dvije godine, kupio sam stari sovjetski zvučnik 35GD-1. Unatoč početnom lošem stanju, obnovio sam ga, obojio u prekrasno plavo i čak mu napravio kutiju od šperploče. Velika kutija s dva bas refleksa uvelike je poboljšala njegove akustične kvalitete. Ostalo je još samo dobro pojačalo koje će pogoniti ovaj zvučnik. Odlučio sam napraviti nešto drugačije od onoga što većina ljudi radi - kupiti gotovo pojačalo D klase iz Kine i ugraditi ga. Odlučio sam sam napraviti pojačalo, ali ne neko općeprihvaćeno na čipu TDA7294, a ne na čipu uopće, pa čak ni legendarni Lanzar, već vrlo rijetko pojačalo na tranzistorima s efektom polja. A na internetu ima jako malo informacija o terenskim pojačalima, pa me zainteresiralo što je to i kako zvuči.
Skupština
Ovo pojačalo ima 4 para izlaznih tranzistora. 1 par – 100 W izlazne snage, 2 para – 200 W, 3 – 300 W i 4, redom, 400 W. Ne treba mi još svih 400 vata, ali odlučio sam ugraditi sva 4 para kako bih rasporedio grijanje i smanjio rasipanje snage svakog tranzistora.
Dijagram izgleda ovako:
Dijagram točno prikazuje vrijednosti komponenti koje sam instalirao, dijagram je testiran i radi ispravno. Prilažem tiskanu pločicu. Ploča Lay6 formata.
Pažnja! Sve strujne staze moraju biti pokositrene debelim slojem lema, jer će kroz njih teći vrlo velika struja. Lemimo pažljivo, bez šmrkanja i isperemo tok. Tranzistori snage moraju biti instalirani na hladnjaku. Prednost ovog dizajna je u tome što tranzistori ne moraju biti izolirani od radijatora, već se mogu oblikovati zajedno. Slažem se, ovo puno štedi na tinjcima koji provode toplinu, jer bi ih trebalo 8 za 8 tranzistora (iznenađujuće, ali istinito)! Hladnjak je zajednički odvod svih 8 tranzistora i audio izlaz pojačala, tako da kada ga instalirate u kućište, ne zaboravite ga nekako izolirati od kućišta. Unatoč činjenici da nema potrebe postavljati brtve od tinjca između prirubnica tranzistora i radijatora, ovo mjesto mora biti obloženo toplinskom pastom.
Pažnja! Bolje je sve provjeriti odmah prije ugradnje tranzistora na radijator. Ako prišrafite tranzistore na hladnjak, a na pločici ima šmrclja ili nezalemljenih kontakata, bit će neugodno ponovno odvrnuti tranzistore i zamazati se termalnom pastom. Zato provjerite sve odjednom.
Bipolarni tranzistori: T1 – BD139, T2 – BD140. Također je potrebno pričvrstiti na radijator. Ne zagriju se jako, ali se ipak zagriju. Oni također ne moraju biti izolirani od hladnjaka.
Dakle, idemo izravno na skupštinu. Dijelovi su smješteni na ploči na sljedeći način:
Sada prilažem fotografije različitih faza sastavljanja pojačala. Prvo smo izrezali komad PCB-a prema veličini ploče.
Zatim stavljamo sliku ploče na PCB i izbušimo rupe za radio komponente. Izbrusite i odmastite. Uzimamo trajnu oznaku, imamo priličnu dozu strpljenja i crtamo staze (ne znam raditi LUT, pa se mučim).
Naoružavamo se lemilicom, uzimamo fluks, lem i kositar.
Isperemo preostali tok, uzmemo multimetar i provjerimo ima li kratkih spojeva između staza tamo gdje ih ne bi trebalo biti. Ako je sve normalno, nastavljamo s ugradnjom dijelova.
Moguće zamjene.
Prije svega ću priložiti popis dijelova:
C1 = 1u
C2, C3 = 820p
C4, C5 = 470u
C6, C7 = 1u
C8, C9 = 1000u
C10, C11 = 220n
D1, D2 = 15V
D3, D4 = 1N4148
OP1 = KR54UD1A
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
Prvo što možete učiniti je zamijeniti operacijsko pojačalo bilo kojim drugim, čak i uvoznim, sa sličnim rasporedom pinova. Kondenzator C3 je potreban za suzbijanje samopobude pojačala. Možete staviti više, što sam kasnije i učinio. Bilo koje zener diode od 15 V snage 1 W ili više. Otpornici R22, R23 mogu se ugraditi na temelju izračuna R=(Upit.-15)/Ist., gdje je Upit. – napon napajanja, Ist. – stabilizacijska struja zener diode. Otpornici R2, R32 odgovorni su za pojačanje. S ovim ocjenama, to je negdje oko 30 - 33. Kondenzatori C8, C9 - kapaciteti filtera - mogu se postaviti od 560 do 2200 µF s naponom ne nižim od Upit.* 1,2 kako ne bi radili na maksimalnim mogućnostima. Tranzistori T1, T2 - bilo koji komplementarni par srednje snage, sa strujom od 1 A, na primjer naši KT814-815, KT816-817 ili uvezeni BD136-135, BD138-137, 2SC4793-2SA1837. Otpornici izvora R24-R31 mogu se postaviti na 2 W, iako je nepoželjno, s otporom od 0,1 do 0,33 ohma. Nije preporučljivo mijenjati prekidače napajanja, iako su također mogući IRF640-IRF9640 ili IRF630-IRF9630; moguće je koristiti tranzistore sa sličnim prolaznim strujama, kapacitivnostima vrata i, naravno, istim rasporedom pinova, iako ako lemite na žice, to nije važno. Čini se da se tu više nema što mijenjati.
Prvo pokretanje i postavljanje.
Prvo pokretanje pojačala provodi se kroz sigurnosnu lampu u prekidu mreže od 220 V. Obavezno kratko spojite ulaz na masu i ne spajajte opterećenje. U trenutku paljenja, lampa bi trebala bljesnuti i ugasiti se, i potpuno se ugasiti: spirala uopće ne bi trebala svijetliti. Uključite ga, držite ga 20 sekundi, a zatim isključite. Provjeravamo da li se nešto grije (iako ako lampica nije upaljena, teško da se nešto grije). Ako se ništa stvarno ne zagrijava, ponovno ga uključite i izmjerite konstantni napon na izlazu: trebao bi biti u rasponu od 50 - 70 mV. Na primjer, ja imam 61,5 mV. Ako je sve u granicama normale, spojite opterećenje, dovedite signal na ulaz i slušajte glazbu. Ne bi trebalo biti smetnji, stranih zujanja, itd. Ako ništa od ovoga nije prisutno, prijeđite na postavljanje.
Postavljanje cijele ove stvari je krajnje jednostavno. Potrebno je samo podesiti struju mirovanja izlaznih tranzistora okretanjem klizača trimer otpornika. Trebao bi biti otprilike 60 - 70 mA za svaki tranzistor. To se radi na isti način kao na Lanzaru. Struja mirovanja izračunava se pomoću formule I = Up./R, gdje je Up. je pad napona na jednom od otpornika R24 - R31, a R je otpor ovog otpornika. Iz ove formule izvodimo pad napona na otporniku potreban za postavljanje takve struje mirovanja. Ažurirano = I*R. Na primjer, u mom slučaju = 0,07*0,22 = negdje oko 15 mV. Struja mirovanja postavljena je na "toplo" pojačalo, odnosno radijator mora biti topao, pojačalo mora svirati nekoliko minuta. Pojačalo se zagrijalo, isključite opterećenje, kratko spojite ulaz na zajednički, uzmite multimetar i provedite prethodno opisanu operaciju.
Karakteristike i značajke:
Napon napajanja – 30-80 V
Radna temperatura - do 100-120 stupnjeva.
Otpor opterećenja - 2-8 Ohm
Snaga pojačala – 400 W/4 Ohma
SOI – 0,02-0,04% pri snazi od 350-380 W
Faktor pojačanja – 30-33
Ponovljivi raspon frekvencija – 5-100000 Hz
Na posljednjoj točki vrijedi se detaljnije zadržati. Korištenje ovog pojačala s šumnim tonskim blokovima kao što je TDA1524 može dovesti do naizgled nerazumne potrošnje energije od strane pojačala. Zapravo, ovo pojačalo reproducira frekvencije smetnji koje su nečujne našim ušima. Može se činiti da je to samopobuda, ali najvjerojatnije je to samo smetnja. Ovdje vrijedi razlikovati smetnje koje nisu čujne uhu i stvarno samouzbuđivanje. I sam sam se susreo s ovim problemom. U početku je operacijsko pojačalo TL071 korišteno kao pretpojačalo. Ovo je vrlo dobro visokofrekventno uvezeno operacijsko pojačalo s niskim šumom koji koristi tranzistore s efektom polja. Može raditi na frekvencijama do 4 MHz - to je dovoljno za reprodukciju frekvencija smetnji i za samopobudu. Što učiniti? Jedna dobra osoba, puno mu hvala, savjetovala mi je da zamijenim opamp s drugim, manje osjetljivim i reproducirajućim manjim frekvencijskim rasponom, koji jednostavno ne može raditi na frekvenciji samopobude. Pa sam kupio naš domaći KR544UD1A, instalirao ga i... ništa se nije promijenilo. Sve ovo mi je dalo ideju da promjenjivi otpornici tonske jedinice stvaraju buku. Motori otpornika malo šuškaju, što uzrokuje smetnje. Uklonio sam blok tona i šum je nestao. Dakle, to nije samostimulacija. Uz ovo pojačalo potrebno je ugraditi niskošumni pasivni tonski blok i tranzistorsko pretpojačalo kako bi se izbjeglo gore navedeno.
Do danas su razvijene mnoge verzije UMZCH s izlaznim stupnjevima na temelju tranzistora s efektom polja. Atraktivnost ovih tranzistora kao snažnih uređaja za pojačavanje više puta su primijetili različiti autori. Na audio frekvencijama, tranzistori s efektom polja (FET) djeluju kao strujna pojačala, tako da je opterećenje predstupnjeva zanemarivo, a FET izlazni stupanj s izoliranim vratima može se izravno spojiti na stupanj pretpojačala koji radi u linearnom načinu rada klase A.
Pri korištenju snažnih PT mijenja se priroda nelinearnih izobličenja (manje viših harmonika nego kod korištenja bipolarnih tranzistora), smanjuju se dinamička izobličenja, a razina intermodulacijskih izobličenja znatno je niža. Međutim, zbog niže transkonduktivnosti od one bipolarnih tranzistora, nelinearna distorzija pratećeg izvora ispada da je velika, budući da transkonduktivnost ovisi o razini ulaznog signala.
Izlazni stupanj na snažnim PT, gdje mogu izdržati kratki spoj u krugu opterećenja, ima svojstvo toplinske stabilizacije. Neki nedostatak takve kaskade je manje iskorištenje napona napajanja, pa je stoga potrebno koristiti učinkovitiji hladnjak.
Glavne prednosti snažnih PT-a uključuju nizak red nelinearnosti njihovih prolaznih karakteristika, što približava značajke zvuka PT pojačala i cijevnih pojačala, kao i visoko pojačanje snage za signale u audio frekvencijskom području.
Među najnovijim publikacijama u časopisu o UMZCH s moćnim PT-ovima mogu se primijetiti članci. Nedvojbena prednost pojačala je niska razina izobličenja, ali nedostatak je mala snaga (15 W). Pojačalo ima veću snagu, dostatnu za stambenu upotrebu, i prihvatljivu razinu izobličenja, ali čini se da je relativno složeno za proizvodnju i konfiguraciju. Ovdje i dolje govorimo o UMZCH-ovima namijenjenim za upotrebu s kućnim zvučnicima snage do 100 W.
Parametri UMZCH, usmjereni na usklađenost s međunarodnim IEC preporukama, određuju minimalne zahtjeve za hi-fi opremu. Oni su sasvim opravdani kako s psihofiziološke strane ljudske percepcije izobličenja, tako i iz stvarno mogućeg izobličenja audio signala u akustičnim sustavima (AS), na kojima UMZCH zapravo radi.
U skladu sa zahtjevima IEC 581-7 za hi-fi zvučnike, ukupni faktor harmonijskog izobličenja ne smije prelaziti 2% u frekvencijskom rasponu 250 ... 1000 Hz i 1% u rasponu iznad 2 kHz na razini zvučnog tlaka od 90 dB na udaljenosti od 1 m, karakteristična osjetljivost kućnih zvučnika je 86 dB/W/m, što odgovara UMZCH izlaznoj snazi od samo 2,5 W. Uzimajući u obzir vršni faktor glazbenih programa, uzet jednak tri (kao za Gaussov šum), izlazna snaga UMZCH trebala bi biti oko 20 W. U stereofonskom sustavu, zvučni pritisak na niskim frekvencijama se približno udvostručuje, što omogućava slušatelju da se udalji od zvučnika za 2 m. Na udaljenosti od 3 m, snaga stereo pojačala od 2x45 W je sasvim dovoljna.
Više puta je primijećeno da su izobličenja u UMZCH na tranzistorima s efektom polja uzrokovana uglavnom drugim i trećim harmonicima (kao u radnim zvučnicima). Ako pretpostavimo da su uzroci nelinearnih izobličenja u zvučnicima i UMZCH nezavisni, tada se rezultirajući harmonijski koeficijent za zvučni tlak određuje kao kvadratni korijen zbroja kvadrata harmonijskih koeficijenata UMZCH i zvučnika. U ovom slučaju, ako je ukupni koeficijent harmonijskog izobličenja u UMZCH tri puta manji od izobličenja u zvučnicima (tj. Ne prelazi 0,3%), tada se može zanemariti.
Raspon učinkovito reproduciranih frekvencija UMZCH-a više ne bi trebao biti čujan ljudima - 20...20 000 Hz. Što se tiče brzine porasta izlaznog napona UMZCH, u skladu s rezultatima dobivenim u autorovom radu, brzina od 7 V/μs dovoljna je za snagu od 50 W pri radu pri opterećenju od 4 Ohma i 10 Ohma. V/μs pri radu pri opterećenju od 8 Ohma.
Osnova za predloženi UMZCH bilo je pojačalo u kojem je operativno pojačalo velike brzine sa snagom praćenja korišteno za "pogon" izlaznog stupnja u obliku kompozitnih repetitora na bipolarnim tranzistorima. Snaga za praćenje također je korištena za prednaponski krug izlaznog stupnja.
Na pojačalu su napravljene sljedeće promjene: izlazni stupanj temeljen na komplementarnim parovima bipolarnih tranzistora zamijenjen je kaskadom s kvazi-komplementarnom strukturom pomoću jeftinih IRFZ44 izoliranih PT-ova, a dubina ukupnog SOS-a ograničena je na 18 dB . Dijagram strujnog kruga pojačala prikazan je na sl. 1.
Kao pretpojačalo korišteno je operacijsko pojačalo KR544UD2A s visokom ulaznom impedancijom i povećanim performansama. Sadrži ulazni diferencijalni stupanj na PT s p-n spojem i izlazni push-pull naponski pratilac. Unutarnji elementi za izjednačavanje frekvencije osiguravaju stabilnost u različitim načinima povratne veze, uključujući pratilac napona.
Ulazni signal dolazi kroz niskopropusni filtar RnC 1 s graničnom frekvencijom od oko 70 kHz (ovdje je unutarnji otpor izvora signala = 22 kOhm). koji se koristi za ograničavanje spektra signala koji ulazi na ulaz pojačala snage. Krug R1C1 osigurava stabilnost UMZCH kada se vrijednost RM mijenja od nule do beskonačnosti. Na neinvertirajući ulaz op-amp DA1 signal prolazi kroz visokopropusni filtar izgrađen na elementima C2, R2 sa graničnom frekvencijom od 0,7 Hz, koji služi za odvajanje signala od konstantne komponente. Lokalni OOS za operacijsko pojačalo izveden je na elementima R5, R3, SZ i daje pojačanje od 43 dB.
Stabilizator napona za bipolarno napajanje op-amp DA1 izrađen je na elementima R4, C4, VDI i R6, Sat. VD2 odnosno. Stabilizacijski napon odabran je na 16 V. Otpornik R8 zajedno s otpornicima R4, R6 čine razdjelnik izlaznog napona UMZCH za opskrbu op-amp snage "praćenja", čiji zamah ne smije premašiti granične vrijednosti od uobičajenog ulaznog napona op-amp-a, tj. +/-10 V "Tracking" napajanje omogućuje značajno povećanje raspona izlaznog signala op-amp-a.
Kao što je poznato, za rad tranzistora s efektom polja s izoliranim vratima, za razliku od bipolarnog, potreban je prednapon od oko 4 V. Za to je u krugu prikazanom na sl. 1, za tranzistor VT3 koristi se krug pomaka razine signala na elementima R10, R11 i UUZ.U04 do 4,5 V. Signal iz izlaza op-amp kroz krug VD3VD4C8 i otpornik R15 dovodi se do vrata tranzistora VT3, konstantni napon na kojem je u odnosu na zajedničku žicu +4,5 V.
Elektronički analog zener diode na elementima VT1, VD5, VD6, Rl2o6ecne4H pomiče napon za -1,5 V u odnosu na izlaz op-amp kako bi se osigurao potrebni način rada tranzistora VT2. Signal s izlaza op-amp kroz krug VT1C9 također ide na bazu tranzistora VT2, koji je spojen prema zajedničkom emiterskom krugu, koji invertira signal.
Na elementima R17. VD7, C12, R18 sastavljen je podesivi krug pomaka razine, koji vam omogućuje da postavite potrebnu pristranost za tranzistor VT4 i time postavite struju mirovanja završnog stupnja. Kondenzator SY osigurava "snagu praćenja" krugu pomaka razine dovodeći izlazni napon UMZCH na spojnu točku otpornika R10, R11 za stabilizaciju struje u ovom krugu. Spajanje tranzistora VT2 i VT4 tvori virtualni tranzistor s efektom polja s kanalom p-tipa. tj. Formira se kvazi-komplementarni par s izlaznim tranzistorom VT3 (s kanalom n-tipa).
Krug C11R16 povećava stabilnost pojačala u ultrazvučnom frekvencijskom području. Keramički kondenzatori C13. C14. instalirani u neposrednoj blizini izlaznih tranzistora služe istoj svrsi. Zaštita UMZCH od preopterećenja tijekom kratkih spojeva u opterećenju osigurana je osiguračima FU1-FU3. budući da tranzistori s efektom polja IRFZ44 imaju najveću struju odvoda od 42 A i mogu izdržati preopterećenja dok osigurači ne pregore.
Za smanjenje istosmjernog napona na izlazu UMZCH, kao i za smanjenje nelinearnih izobličenja, na elementima R7, C7 uveden je opći OOS. R3, SZ. AC OOS dubina ograničena je na 18,8 dB, što stabilizira koeficijent harmonijskog izobličenja u audio frekvencijskom rasponu. Za istosmjernu struju, op-amp, zajedno s izlaznim tranzistorima, radi u načinu rada sljedbenika napona, osiguravajući stalnu komponentu izlaznog napona UMZCH od najviše nekoliko milivolti.
Na slici je prikazan sklop pojačala snage 50 W s MOSFET izlaznim tranzistorima.
Prvi stupanj pojačala je diferencijalno pojačalo koje koristi tranzistore VT1 VT2.
Drugi stupanj pojačala sastoji se od tranzistora VT3 VT4. Završni stupanj pojačala sastoji se od MOSFET-a IRF530 i IRF9530. Izlaz pojačala spojen je preko svitka L1 na opterećenje od 8 Ohma.
Lanac koji se sastoji od R15 i C5 dizajniran je za smanjenje razine buke. Kondenzatori C6 i C7 su filtri snage. Otpor R6 je dizajniran za regulaciju struje mirovanja.
Bilješka:
Koristite bipolarno napajanje +/-35V
L1 se sastoji od 12 zavoja izolirane bakrene žice promjera 1 mm.
C6 i C7 trebaju biti ocijenjeni na 50 V, preostali elektrolitski kondenzatori na 16 V.
Potreban je hladnjak za MOSFET-ove. Dimenzija 20x10x10 cm od aluminija.
Izvor - http://www.circuitstoday.com/mosfet-amplifier-circuits
- Povezani članci
Prijava koristeći:
Nasumični članci
- 21.09.2014
Ovaj krug automatskog prekidača svjetla automatski će uključiti svjetla noću i ugasiti ih ujutro. Kao svjetlosni senzor koristi se LDR fotootpornik. U krug se mogu spojiti bilo koje svjetiljke (fluorescentne, sa žarnom niti...). Osnova prekidača je Schmittov okidač na mjeraču vremena 555. LDR i mjerač vremena 555 koriste se zajedno za automatsko prebacivanje. Svjetlo…
- 26.06.2018
Ovaj primjer pokazuje mogućnost interakcije između php-a i Arduina. Test se provodi na Ubuntu 14.04, web poslužitelju Apache 2, instaliran je php 5.5. Test je testirao uključivanje i isključivanje digitalnog izlaza, kao i ispitivanje statusa izlaza pomoću php-a. test.php