Мощный усилитель на полевых транзисторах

0
1

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Всё многообразие схем усилителей, представленных в интернете, ограничиваются мощностями около 100Вт на канал, особенно это касается микросхемных — более мощные микросхемы-усилители встречаются в продаже очень редко, либо стоят неоправданно дорого. Казалось бы, это не проблема, ведь мощности 100Вт на каждый канал, а суммарно это целых 200Вт должно хватить для любых применений, тем более, что акустические системы также редко встречаются рассчитанными на такие больших мощности. Но запросы энтузиастов, как известно, никогда не останавливаются на имеющемся, поэтому проектируются и более экзотичные, более мощные схемы, способные развивать действительно впечатляющие мощности, например, в этой статье речь пойдёт об одном из таких усилителей — он носит название МОСФИТ 400, и цифра в его названии означает именно мощность. Таким образом, суммарная максимальная мощность с двух каналов может достигать 800Вт — а это чуть больше, чем одна лошадиная сила.

Использоваться усилители таких мощностей могут как для проведения каких-либо концертов, где необходимо обеспечить громким звуком целую площадку, либо, например, в автозвуке, для «раскачки» огромных сабвуферов. Конечно, повседневное использование таких усилителей весьма непрактично, тем более, что 800Вт звука — избыточно громко для квартиры, в первую очередь такие конструкции собирают радио определённого спортивного интереса — ведь очень приятно осознавать, что любимый усилитель, при необходимости, «раскачает» какие угодно динамики. Эта ситуация напоминает автомобильную — мощный двигатель в несколько сотен лошадиных сил вовсе не обязателен для обычной езды по городу, но осознавать, что есть значительный запас по мощности — очень приятно. Однако сборка и использование мощных усилителей подразумевают некоторые нюансы, о которых речь пойдёт ниже. Схема для сборки:

Как можно увидеть, высокая мощность достигается путём параллельного включения нескольких пар мощных полевых транзисторов, каждая пара даёт прибавку мощности в 100Вт. Таким образом, данный вариант схемы можно собрать в различных вариациях, устанавливая от одной до четырёх пар, в первом случае мощность будет составлять всего 100Вт, а в последнем максимальные для этой схемы 400Вт. Несмотря на высокую мощность, схема весьма проста и лаконичная, на её входе имеется каскад на операционном усилителе, усиливающий сигнал по напряжению, затем драйверный каскад на паре биполярных транзисторов и затем уже мощный выходной каскад. Схема не требует каких-либо дополнительных предусилителей, вход можно подключать напрямую к источнику сигнала, наприимер, компьютеру, плееру или телефону. Регулятор громкости не показан, ведь все устройства обладают возможность программной регулировки громкости, но при желании на входе можно поставить переменный резистор на 50 кОм в качестве регулятора громкости. Операционный усилитель желательно применять малошумящий — подойдут и TL071, TL081, они обладают неплохими характеристиками и в то же время небольшой ценой. В цепи питания микросхемы стоят стабилитроны VD1, VD2, которые понижают питающее напряжение всей схемы до 15 вот на каждое плечо для питания микросхемы — здесь можно применить практически любые стабилитроны на 12-15В.

Обратите внимание на резисторы R3, R4 — они стоят последовательно со стабилитронами для задания тока стабилизации, на них будет рассеиваться некоторое количество тепла, поэтому стоит применить резисторы мощностью 2Вт, маломощные могут перегреться. Конденсаторы С3 и С4 фильтруют питание микросхемы в каждом плече. Далее сигнал с выхода операционного усилителя через разделительные конденсаторы С6, С7 попадает на базы транзисторов VT1, VT2, они имеют разную структуру, PNP и NPN, таким образом, каждый транзистор будет усиливать свою полуволну переменного звукового сигнала. Применить здесь можно PNP и NPN транзисторы средней мощности, например, BD139 и BD140, либо их отечественные аналоги, обратите внимание, что транзисторы обязательно должны составлять комплементарную пару, то есть иметь одинаковые характеристики при противоположных структурах. В качестве С6, С7 желательно применить плёночный конденсаторы. Также в цепи баз транзисторов можно увидеть пару диодов — VD3, VD4, здесь применяются любые маломощные кремниевые, те же 1N4148 или 1N4007, а также подстроечный резистор — он служит для задания тока покоя усилителя. Ток покоя настраивается после сборки всего усилителя, в норме он должен составлять 35-45 мА, что достаточно мало для такого мощного усилителя, таким образом, выходные транзисторы не будут нагреваться при отсутствии сигнала на входе. Ток покоя измеряется в каждой паре выходных транзисторов отдельно на схеме показаны контрольные точки, в которых следует измерять ток. При первом включении подстроечный усилитель нужно установить в минимальное, то есть закороченное состояние. В цепи коллекторов и эмиттеров VT1, VT2 также установлены резисторы повышенной мощности — R12, R13, R10, R11 должны быть как минимум на 0,5Вт.

Можно поставить параллельно два по 0,25Вт, так, чтобы суммарное сопротивление соответствовало схеме. Возле всех транзисторов на схеме показаны значки радиаторов — установка на радиатор обязательно. Небольшой нагрев также будет и у биполярных транзисторов драйверного каскада, большие радиаторы для них не обязательны, но небольшие необходимы. Наконец, с коллекторов VT1, VT2 снимается сигнал, которым управляются непосредственно затворы полевых транзисторов выходного каскада. Для самого мощного варианта усилителя потребуются целых восемь мощных полевых транзисторов, по четыре в каждом плече, каждое плечо усиливает свою полуволну сигнала, на выходе они соединяются и на динамик приходит такой же сигнал, как был на входе, только усиленный как по напряжению, так и по току. В цепи стоков каждого плеча транзисторов устанавливаются мощные 5-ти ваттные проволочные резисторы, каждый из них имеет сопротивление 0,33 Ома, эти резисторы нужны для уменьшения влияния разброса параметров транзисторов, ведь двух идентичных полупроводниковых элементов в мире не существует. Все остальные детали на схеме — самые обычные, ничем не примечательные элементы — маломощные резисторы, а также электролитические полярные и керамические/плёночные неполярные конденсаторы. Обратите внимание, что использовать схему с абы-каким динамиком можно разве что для проверки и первоначального тестирования после сборки — ведь усилитель запросто сожжёт любой маломощные динамик. В идеальном случае мощность динамика должна быть не меньше мощности самого усилителя, встретить динамики мощностью в несколько сотен ватт можно в некоторых сабвуферах, либо концертных акустических системах. Однако, никто не мешает использовать усилитель и с обычными бытовых акустическими системы, например, S90 и им подобными — просто нужно быть аккуратнее с регулировкой громкости и не выкручивать на максимум, а также следить за перегрузкой акустической системы, например, в корпусах колонок S90b установлены специальные индикаторы перегрузки.

В процессе работы, особенно на большое громкости, полевые транзисторы будут неслабо нагреваться, их необходимо установить на массивные радиаторы с использованием термопасты и специальных слюдяных прокладок для изоляции транзистора и радиатора, ведь металлический фланец транзистора соединён с его стоком. Для уменьшения габаритов радиаторов можно применить кулеры, например, компьютерные — как на фотографиях автора. Также автор рекомендует использовать схему автоматического регулятора оборотов для кулера, в этом случае, если радиаторы не нагревают, например, при простое усилителя, вентиляторы будут вращаться на небольших оборотах, снижая уровень шума. Также в конструкции автора можно увидеть схему защиты акустических систем с реле — в случае выхода усилителя из строя, например, при перегреве и пробое выходных транзисторов, постоянное напряжение питания не пойдёт на динамики и не испортит их — сработает защита.

Напряжение питания схемы составляет 35 — 80В на каждое плечо, напряжение питания двухполярное. Чем больше напряжение питания, тем выше выходная мощность, максимум будет достигаться при максимальное напряжении в 80В. Обратите внимание, что источник питания также должен быть рассчитан на большую мощность — не меньше 500Вт, если используется самый мощный вариант усилителя. В качестве источника можно использовать, например, массивный трансформатор с самодельной вторичной обмоткой под нужную мощность. Удачной сборки!

usilitel-kak-2.rar

[784,95 Kb] (скачиваний: 16)

Источник (Source)

Подборки: Усилитель Транзистор Электроника Плата УМЗЧ Микросхема Звуковая схема

Источник: usamodelkina.ru