Wzmacniacz na tranzystorach HEXFET o mocy 400W/4W ; 200W/8W Sinus

z opóźnionym włączaniem głośników.

Kilka słów od Autora

Przedstawiam wspaniały wzmacniacz który zadowoli każdego amatora czystej, dynamicznej oraz głośnej muzyki. Wzmacniacz posiada niebagatelną moc czterystu wat [4W] która powinna wystarczyć nie tylko do domu lecz także do nagłośnienia średniej wielkości lokalów. Posiada on opóźnione włącznie głośnika, co eliminuje nieprzyjemne trzaski podczas uruchamiania, lecz po wyłączeniu zasilania wzmacniacz pomału gaśnie (40 000 uF trochę trzyma napięcie), co po chwili powoduje nieprzyjemne zniekształcenia. Można to usunąć za pomocą osobnego układu który odetnie głośnik natychmiast po wyłączeniu. Koszt samego wzmacniacza (bez zasilania i radiatora) wynosi ok.120 zł. Układ złożony z dobrych elementów odpala za pierwszym razem ! Wszystkie użyte rezystory są 1% lub dokładniejsze. Wszystkie elementy przed wlutowaniem należy sprawdzić miernikiem w szczególności tranzystory te małe i duże !!! Tranzystory wykonawcze najlepiej nabyć wszystkie z tej samej firmy oraz grupy np. IRFP 240 /11h. Gdy po raz pierwszy odpaliłem wzmacniacz nie mogłem uwierzyć, że tak niewielkim kosztem można zbudować coś tak wielkiego, mój Kenwood zmalał w oka mgnieniu a kolumny Dalli 104 w końcu pokazały na co je stać. Wzmacniacz grał bardzo ładnie. Nie "gubił się" nawet przy dużych wysterowaniach na bardzo złożonych utworach. Dźwięk był przejrzysty z pełnym uwidocznieniem całej sceny i głębi utworu. Ogólnie jest to świetny projekt i polecam jego wykonanie każdemu zapalonemu audiofilowi z odrobiną umiejętności technicznych.

A mój Kenwood pójdzie chyba na wczesną emeryturę... :)

Wstępny Wzmacniacz Różnicowy

Pierwszy stopień stanowi wzmacniacz różnicowy zbudowany na niskoszumnych tranzystorach Q2 i Q3 oraz na rezystorach R35 i R36. Q4,Q5,R4 i DZ2 zapewniają stałe źródło zasilania 14,4V na kolektorach Q2 i Q3. Q1,R7,R8,DZ1 i C1 formują stałe natężenie, które daje 1,5mA na wstępny stopień różnicowy. Te moduły stanowią pierwszy stopień wzmacniacza i praktycznie ustanawiają całą jego charakterystykę.

Wzmacniacz Napięciowy

Ten stopień zapewnia większość wzmocnienia napięciowego, które następny stopień potrzebuje do wysterowania końcówek do pełnej mocy. Q6,Q7,Q8,Q9,R12,R13,R14,R15,C3,C7,C8 stanowią drugi różnicowy stopień wzmocnienia napięciowego. Q7 i Q9 formują coś zwanego fachowo jako prądowe obciążenie lustrzane dla drugiego stopnia różnicowego i zmuszają ten stopień do podziału natężenia dostarczanego od R15, co daje ok. 8mA. Pozostałe części, głównie kondensatory zapewniają lokalną kompensację częstotliwości dla tego stopnia.

Stopień Sterujący

Jak sama nazwa wskazuje Q10,R34,R37,R38,P1,C12 formują stopień sterujący. Jego głównym celem jest zapewnienie stabilnego i skompensowanego źródła napięcia na bramkach HEXFET-ów.

Stopień Prądowy lub Stopień Wyjściowy

Jeszcze raz nazwa sama wskazuje. Ten stopień przekształca napięcie uzyskane we wzmacniaczu napięciowym i zapewnia wszystkie Ampery potrzebne do wysterowania 4W lub 8W obciążenia. 2W obciążenia wymagałyby większej liczby końcówek mocy.

Dodatek Wykrywający Przesterowanie

Jest to prosty układ zbudowany na Q19,Q20,R40-R45,C15,C16,LD1. Wykrywa on obcinanie przez wzmacniacz szczytów amplitudy. Generalnie dioda ta miga w rytm bardzo dużych wysterowań, ale o słyszalnym przesterowaniu możemy mówić dopiero, gdy świeci nieustannie.

Wymagania Dotyczące Zasilania

Transformator o mocy ok. 625W i napięciu 2x50V AC. Mostek prostowniczy 400V/35A. Minimalną filtracją byłoby 15 000uF/75V na każdą szynę zasilającą. Najlepszą filtrację stanowiłoby 40 000uF/75V na każdą szynę. Niestety jest to wzmacniacz bardzo dużej mocy toteż do jej osiągnięcia potrzebuje tak dużej filtracji.

Rozpoczynamy Testowanie

Na tym etapie zakładam że poskładałeś/aś już całą płytkę oprócz Q10 i końcówek mocy. Jak na razie przylutuj Q10 na kablach i pozwól mu spokojnie wisieć.

Testów Ciąg Dalszy

Ważnym jest aby przetestować moduły wzmacniacza na tym etapie aby upewnić się, że wszystko działa prawidłowo. Można to osiągnąć poprzez wlutowanie rezystora 10Ohm/0.25W wzdłuż DZ3 od strony ścieżek (nalutować na jego punkty lutownicze). Wlutowując go omijamy stopień wyjściowy i przekształcamy nasz moduł we wzmacniacz o bardzo małej mocy, który może być testowany bez uszkodzenia drogich końcówek mocy. Po podłączeniu tego rezystora możemy włączyć zasilanie +/- 70V. Jeżeli nie było teraz żadnego dymu, to używając miernika na miliwoltomierzu sprawdź spadki napięcia na następujących rezystorach :

R3 ~ 1.6V

R5 ~ 1.6V

R12 ~ 500mV

R13 ~ 500mV

R15 ~ 1.0V

Napięcie pomiędzy wyjściem, a masą powinno wynosić 0mV DC ale może wynosić nawet +/-100mV DC.

Jeżeli te wartości zgadzają się na +/- 10% to możesz być pewien, że wzmacniacz działa poprawnie. Kiedy sprawdziłeś/aś już te spadki to wyłącz zasilanie i odlutuj 10 Ohm-owy rezystor.

Kompletowanie Wzmacniacza

Tranzystor Q10 musi być zamontowany na głównym radiatorze. Montuje się go na kablach uważając na wyprowadzenia. Rezystory źródłowe R24-R31 montujemy na stałe od strony ścieżek ok. 5mm nad płytką. Tranzystory końcowe przykręcamy na leżąco do kątownika aluminiowego grubości minimalnie 3mm i płytki. Oczywiście stosujemy podkładki mikowe i pastę silikonową pod każdy tranzystor. Kątownik przykręcamy do dość dużych rozmiarów radiatora. Profil radiatora zostawiam do twojego własnego wyboru. Kable zasilające muszą być dość grube. Muszą wytrzymać one szczytowo 6 Amper. Dobrze nadaje się tu plecionka głośnikowa z miedzi beztlenowej o pow. 2,5mm². Na ścieżki prądowe na płytce zalecałbym nalutowanie drutu średnicy 2mm i solidne zalanie go cyną... Jeżeli ktoś się nie zorientował to czerwone ścieżki na projekcie to zworki.

Testy Końcowe i Regulacja

Doszliśmy do punktu kiedy możemy przeprowadzić pełen test wzmacniacza. Lecz wcześniej musisz sprawdzić kilka rzeczy :

- nóżki żadnego z tranzystorów nie mogą mieć kontaktu z radiatorem. Sprawdź to za pomocą miernika. Wszystkie nóżki !

- napięcie zasilania nie przekracza grubo ponad +/- 70 V ! (zupełny max. - 78V)

- kable zasilające są odpowiednio grube i dobrze podłączone (polaryzacja)

- potencjometr wieloobrotowy P1 jest ustawiony na 0 Ohm. Wtedy pomiędzy bazą, a kolektorem Q10 jest równe 4.7k Ohm

- podłączając linie zasilające miej pewność że są tam włożone bezpieczniki 2A (tak na wszelki wypadek, później zmień na 8A)

Teraz możemy rozpocząć regulację. Podłącz woltomierz do wyjścia wzmacniacza. Po włączeniu zasilania wskazania miernika powinny wynosić od 0mV do +/- 50mV. Jeżeli jest inaczej to wyłącz wzmacniacz i sprawdź swoją pracę. Jeżeli wszystko poszło dobrze to podłącz obciążenie i sprawdź spadki napięcia na rezystorach źródłowych (R24-R31) bez sygnału ! Po prostu jeden czujnik do jednej nóżki, a drugi do drugiej. Teraz delikatnie strojąc potencjometrem P1 ustaw spadek napięcia na 18mV, co odpowiada ok. 100mA poboru prądu na tranzystor. Teraz sprawdź wszystkie rezystory źródłowe i znajdź ten, który ma najwyższy odczyt i właśnie jego ustaw za pomocą P1 na 18mV. Jeżeli na początku miernik będzie wskazywał 0mV to się nie przejmuj, tym potencjometrem na pewno to dostroisz ale uwaga zbyt duży pobór prądu przez dłuższy czas może doprowadzić do uszkodzenia lub nadmiernego grzania się tranzystorów mocy.

Ja stroiłem to prawie 10 minut...

Spis Części

Kondensatory

C1 100uf 100V

C2 2.2uf MKT

C3 10nf MKT

C4 10pf ceramiczny

C5 100uf 100V

C6 1nf MKT

C7 10pf ceramiczny

C8 100uf 100V

C9 100uf 100V

C10 100uf 100V

C11 18pf ceramiczny

C12 470nf MKT

C13 330uf 25V (o małej upływowości)

C14 470nf MKT

C15 10nf MKT

C16 100nf MKT

Półprzewodniki

D1 1N4007

D2 1N4007

DZ1 15V 1 WAT (np. 1N4744)

DZ2 15V 1 WAT (np. 1N4744)

DZ3 7.5V 1 WAT (np. 1N4737)

DZ4 7.5V 1 WAT (np. 1N4737)

Q1 MJE340

Q2 BC546B

Q3 BC546B

Q4 BC546B

Q5 BC546B

Q6 MJE350

Q7 MJE340

Q8 MJE350

Q9 MJE340

Q10 BD139-16

Q11 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q12 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q13 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q14 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q15 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q16 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q17 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q18 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q19 BC546B

Q20 BC556B

Rezystory

Wszystkie rezystory mają tolerancję 1% lub mniej chyba że pokazano inaczej.

P1 5K Ohm, potencjometr 30-to obrotowy

R1 15K Ohm

R2 1K Ohm

R3 2.2K Ohm

R4 10K Ohm

R5 2.2K Ohm

R6 18K Ohm

R7 10K Ohm 1 WAT 5%

R8 10K Ohm

R9 10 Ohm

R10 470 Ohm

R11 15K Ohm

R12 100 Ohm

R13 100 Ohm

R14 10K Ohm 1 WAT 5%

R15 120 Ohm

R16 470 Ohm

R17 470 Ohm

R18 470 Ohm

R19 470 Ohm

R20 470 Ohm

R21 470 Ohm

R22 470 Ohm

R23 470 Ohm

R24 0.22 Ohm 5WAT

R25 0.22 Ohm 5WAT

R26 0.22 Ohm 5WAT

R27 0.22 Ohm 5WAT

R28 0.22 Ohm 5WAT

R29 0.22 Ohm 5WAT

R30 0.22 Ohm 5WAT

R31 0.22 Ohm 5WAT

R32 100 Ohm

R33 100 Ohm

R34 82 Ohm

R35 100 Ohm

R36 100 Ohm

R37 1K Ohm

R38 4.7K Ohm

R40 82K Ohm

R41 1K Ohm

R42 1M Ohm

R43 100K Ohm

R44 330K Ohm

R45 5.6K Ohm

F1 bezpiecznik topikowy, bezzwłoczny 8 Amper

F2 bezpiecznik topikowy, bezzwłoczny 8 Amper

Parametry

- moc wyjściowa : 200 W sinus przy 8 Ohm, 400 W sinus przy 4 Ohm

- pasmo przenoszenia : 4Hz do 56kHz (±3dB)

- stosunek sygnał/szum nieważony : -122dB (20Hz - 20KHz)

- stosunek sygnał/szum A-ważony : -126dB (20Hz - 20KHz)

- znamionowe napięcie wejściowe : 1.2V RMS (dla 200W/8W)

- zniekształcenia harmoniczne : <.07% (20Hz – 20kHz), typowo <.005%

- współczynnik tłumienia : 200 przy 8 Ohm

Bibliografia

Projekt zaczerpnięty z www.aussieamplifiers.com

- dokumentacja & PCB - [DeV]sHin - devshin@alpha.net.pl

- projekt w praktyce zrealizował - Wilu - wiluone@wp.pl