Schemat wzmacniacza DIY Lanzar z opisem. Wzmacniacz „Green Lanzar” na N-kanałowych tranzystorach MOSFET
Wzmacniacz ten różni się od oryginalnego obwodu zarówno podstawą elementu, jak i trybami pracy elementów we wzmacniaczu, co pozwoliło nie tylko znacznie zwiększyć moc wyjściową, ale także zmniejszyć THD. Schemat ideowy wzmacniacza pokazano na rysunku 1, krótkie charakterystyki techniczne podsumowano w tabeli. Należy od razu zauważyć, że wzmocnienie wewnętrzne jest dość duże (31 dB) i jeśli chcemy zmniejszyć poziom THD, należy zwiększyć wartość rezystora R9 do 680 omów.
W tym przypadku wzmocnienie wewnętrzne wyniesie 26 dB, ponieważ stosunek wartości rezystorów R9-R14 określa wzmocnienie własne wzmacniacza. Poziom THD przy zastosowaniu rezystora 680 Ohm zmniejszy się do 0,04% dla wersji w pełni bipolarnej i do 0,02% dla opcji z tranzystorami polowymi w przedostatnim stopniu przy obciążeniu 4 Ohm i mocy wyjściowej 100 W.
Obwód wzmacniacza jest niemal całkowicie symetryczny, co pozwala na minimalne zniekształcenia i dość wysoką stabilność termiczną. Sygnał ze źródła sygnału audio jest doprowadzany do kompozytowego kondensatora przelotowego C1-C3. Decyzja o wykonaniu kondensatora przelotowego wynika z faktu, że w kondensatorach elektrolitycznych występują prądy upływowe przy zastosowaniu odwrotnej polaryzacji.
W tym przypadku dwa połączone szeregowo kondensatory C2-C3 pozwalają całkowicie pozbyć się tego efektu. Ponadto kondensatory elektrolityczne przy częstotliwościach powyżej 10 kHz już dość znacznie zwiększają swoją reaktancję, a kondensator C1 kompensuje tę zmianę parametrów.
Następnie wejściowy sygnał przemienny dzieli się na dwie, prawie identyczne ścieżki wzmocnienia - dla półfali dodatnich i ujemnych. Po wzmacniaczu różnicowym na tranzystorach TV1, VT3 (VT2, VT4) sygnał wchodzi do stopnia wzmacniacza na tranzystorze połączonym w obwód ze wspólnym emiterem (VT5 i VT6) i ostatecznie uzyskuje wymaganą amplitudę.
Tak naprawdę wzmocnienie sygnału wejściowego zostało już zakończone - uzyskał już odpowiednio dużą amplitudę i pozostaje jedynie wzmocnić sygnał prądem, do czego zwykle stosuje się wtórniki emiterów wykonane z mocnych tranzystorów. Jednak prądy bazowe potężnych tranzystorów są dość duże, a przesłanie sygnału bez pośredniego wzmacniacza oznacza uzyskanie ogromnych zniekształceń nieliniowych.
W tym wzmacniaczu jako „pośredni” wzmacniacz prądowy można zastosować zarówno tranzystory bipolarne, jak i tranzystory polowe (VT8, VT9). Celem tej kaskady jest maksymalne odciążenie poprzedniej kaskady, której nośność nie jest duża. Zastosowanie tranzystorów polowych, takich jak VT8, VT9, dość znacząco odciąża kaskadę na VT5, VT6, co zmniejsza poziom THD prawie 2 razy.
Zmniejsza się jednak także ogólna sprawność wzmacniacza – przy tym samym napięciu zasilania wzmacniacz z tranzystorami polowymi wytworzy mniejszą moc sygnału niezniekształconego przez Kiplinga (ograniczenie sygnału wyjściowego od góry i od dołu) niż całkowicie bipolarny wersja.
Niesprawiedliwe byłoby też przemilczenie faktu, że te wzmacniacze brzmią nieco inaczej, choć urządzenia tego nie rejestrują, to jednak każda opcja ma swoją barwę dźwięku, dlatego warto zastosować wersję całkowicie bipolarną lub z polem -tranzystory efektowe głupie - smak i kolor...
Po załadowaniu przedwzmacniacza prądowego na rezystor R22 (obciążenie tego stopnia nie jest powiązane ani ze wspólnym przewodem, ani z obciążeniem, tj. jest obciążeniem pływającym, co pozwala na minimalną zmianę prądu płynącego przez ten stopień i prowadzi do dodatkowa redukcja THD) i już dostarczony do podstawy końcowego stopnia.
W tym wykonaniu dwa tranzystory są używane równolegle. Jednakże liczbę tych tranzystorów można zmniejszyć w przypadku konieczności stworzenia wzmacniacza o mocy do 150 W i zwiększyć do trzech par w przypadku konieczności zbudowania wzmacniacza o mocy 450 W.
Równoległe połączenie tranzystorów końcowych pozwala uzyskać większą moc całkowitą, należy jednak zwrócić uwagę na pewne cechy tego rozwiązania. Tranzystory połączone równolegle muszą być nie tylko tego samego typu, ale także innej partii, tj. produkowane w ciągu jednej zmiany produkcyjnej w zakładzie produkcyjnym.
Pozwoli to uniknąć doboru tranzystorów według parametrów, ponieważ producent gwarantuje, że rozrzut parametrów między tranzystorami tej samej partii będzie mniejszy niż 2%, co jest w rzeczywistości prawdą. Innymi słowy, tranzystory do stopnia końcowego należy kupić w jednym miejscu i od razu całą potrzebną ilość.
Warto też zwrócić uwagę na oznaczenia tranzystorów – na tranzystorach akurat firmy Toshiba oznaczenia robi się laserem, czyli tzw. Napis ma odcień ochry i jest mało widoczny. Czcionka napisów ma pewne cechy szczególne; niektóre litery i cyfry są wycięte (ryc. 2).
I wreszcie - w tym przypadku napis 547 i owalna ikona znajdująca się tuż na lewo od tych numerów to numer partii, dlatego wszystkie tranzystory połączone równolegle powinny mieć takie same oznaczenia i te same numery i znaki. Nawiasem mówiąc, zamiast owalu może znajdować się litera, cyfra lub cyfra z literą.
Dobór parametrów pomiędzy tranzystorami o strukturach n-p-n i p-n-p jest pożądany, ale wcale nie obowiązkowy - z reguły przy użyciu sprzętu wysokiej jakości taki rozrzut jest kompensowany działaniem ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Rysunek 3 przedstawia rysunek płytki drukowanej wzmacniacza (widok od strony toru, wymiary płytki 127x88 mm), Rysunek 4 przedstawia rozmieszczenie części i schemat połączeń (widok od strony części).
Wartości rezystorów R3, R6 zależą od zastosowanego napięcia zasilania i mogą wynosić od 1,8 kOhm do 3 kOhm. Indukcyjność L1 nawinięta jest na trzpień o średnicy 10 mm i zawiera 10 zwojów drutu o średnicy 1,2...1,3 mm.
Prąd spoczynkowy stopnia końcowego powinien mieścić się w zakresie od 30 do 60 mA - regulacji dokonuje się poprzez regulację rezystora R15. Nie ma potrzeby go wyżej podnosić - gdy wzmacniacz się nagrzeje, wewnątrz obudowy może wystąpić podwzbudzenie, tj. wzbudzenie wzmacniacza na szczytach sinusoidy. Nie jest to zauważalne dla ucha, ale powoduje dodatkowe nagrzewanie się końcowego etapu.
Przed pierwszym załączeniem prąd spoczynkowy ustawiamy na minimum (suwak regulowanego rezystora ustawiony jest w górnym położeniu zgodnie ze schematem). Po włączeniu ustawia się wymagany prąd spoczynkowy i po rozgrzaniu wzmacniacza (około 2...3 minut) dokonuje się dodatkowej regulacji - tranzystory TV5, VT6 osiągną temperaturę roboczą i temperatura nie będzie już rosła.
Tranzystory ostatniego i przedostatniego stopnia są przymocowane do wspólnego radiatora wraz z tranzystorem kompensacji termicznej VT7 poprzez przekładki przewodzące ciepło (mikę). Na tranzystorach VT5, VT6 konieczne jest również zainstalowanie radiatora, który może być wykonany z blachy aluminiowej o grubości 1...1,5 mm i wymiarach 20x40 mm dla każdego tranzystora.
Radiator ten można zamontować na obu tranzystorach jednocześnie, tj. Tranzystory mocuje się pomiędzy aluminiowymi płytkami za pomocą śruby, którą wkłada się w otwór tuż pomiędzy tranzystorami.
Rysunek 1 Obwód wzmacniacza mocy LANZAR w całości oparty na tranzystorach bipolarnych.
ZWIĘKSZYĆ
Rysunek 2 Obwód wzmacniacza mocy LANZAR wykorzystujący tranzystory polowe w przedostatnim stopniu.
ZWIĘKSZYĆ
Rysunek 3 Układ wzmacniacza mocy LANZAR z symulatora MS-8. ZWIĘKSZYĆ
|
WYKAZ ELEMENTÓW ZAINSTALOWANYCH WE WZMACNIACZY LANZAR |
|
|
DLA OPCJI BIPOLARNEJ |
DLA OPCJI Z POLAMI |
| C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1x470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C9 = 2 x 47µ0 C12, C13, C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C10 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27 tys VD1, VD2 = 2 x 15 V VT2, VT4 = 2 x 2N5401 |
C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1x470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C10 = 2 x 47µ0 C12, C13, C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C9 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27 tys VD1, VD2 = 2 x 15 V VT8 = 1 x IRF640 |
Weźmy dla przykładu napięcie zasilania równe ±60 V. Jeśli instalacja zostanie wykonana prawidłowo i nie ma żadnych wadliwych części, to otrzymamy mapę napięć pokazaną na rysunku 7. Pokazane są prądy płynące przez elementy wzmacniacza mocy na rysunku 8. Straty mocy każdego elementu pokazano na rysunku 9 (około 990 mW jest rozpraszane na tranzystorach VT5, VT6, dlatego obudowa TO-126 wymaga radiatora).
Rysunek 7. Mapa napięć wzmacniacza mocy LANZAR POWIĘKSZ
Rysunek 8. Mapa prądu wzmacniacza mocy POWIĘKSZ
Rysunek 9. Mapa strat mocy wzmacniacza POWIĘKSZ
Kilka słów o szczegółach i montażu:
Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na prawidłowy montaż części, ponieważ obwód jest symetryczny, błędy są dość powszechne. Rysunek 10 przedstawia rozmieszczenie części. Regulacja prądu spoczynkowego (prądu płynącego przez tranzystory końcowe, gdy wejście jest zwarte do wspólnego przewodu i kompensującego charakterystykę prądowo-napięciową tranzystorów) odbywa się za pomocą rezystora X1. Przy pierwszym włączeniu suwak rezystora powinien znajdować się w najwyższej pozycji zgodnie ze schematem, tj. mieć maksymalny opór.
Prąd spoczynkowy powinien wynosić 30...60 mA. Nie ma mowy o ustawianiu go wyżej – nie ma zauważalnych zmian ani w instrumentach, ani w dźwięku. Aby ustawić prąd spoczynkowy, należy zmierzyć napięcie na dowolnym z rezystorów emiterowych stopnia końcowego i ustawić zgodnie z tabelą:
|
NAPIĘCIE NA ZACISKACH REZYSTORA EMITERA, V |
PRĄD ZATRZYMAJĄCY ZBYT MAŁY, MOŻLIWE ZNIEKSZTAŁCENIA „KROKU”, NORMALNY PRĄD SPOKOJOWY, PRĄD STAŁOWY JEST WYSOKI – NADMIERNE NAGRZEWANIE, JEŚLI TO NIE JEST PRÓBA UTWORZENIA KLASY „A”, TO JEST TO PRĄD AWARYJNY. | |||||
|
PRĄD SPOCZYNKOWY JEDNEJ PARY TRANZYSTORÓW ZACISKOWYCH, mA |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||
Rysunek 10 Rozmieszczenie części na płycie wzmacniacza mocy. Pokazano miejsca, w których najczęściej pojawiają się błędy montażowe.
Pojawiło się pytanie o celowość stosowania rezystorów ceramicznych w obwodach emiterowych tranzystorów końcowych. Można także zastosować MLT-2, po dwa sztuki, połączone równolegle o wartości nominalnej 0,47...0,68 Ohm. Jednak zniekształcenia wprowadzane przez rezystory ceramiczne są zbyt małe, ale faktem jest, że są one łamliwe – przy przeciążeniu pękają, tj. ich rezystancja staje się nieskończona, co dość często prowadzi do uratowania końcowych tranzystorów w sytuacjach krytycznych.
Powierzchnia grzejnika zależy od warunków chłodzenia. Rysunek 11 przedstawia jedną z opcji; konieczne jest przymocowanie tranzystorów mocy do radiatora poprzez uszczelki izolacyjne
. Lepiej jest używać miki, ponieważ ma dość niski opór cieplny. Jedną z opcji montażu tranzystorów pokazano na rysunku 12.
Rysunek 11 Jedna z opcji grzejnika o mocy 300 W, pod warunkiem dobrej wentylacji
Rysunek 12 Jedna z opcji podłączenia tranzystorów wzmacniacza mocy do grzejnika.
Należy zastosować uszczelki izolacyjne.
Przed montażem tranzystorów mocy, a także w przypadku podejrzenia awarii, tranzystory mocy sprawdzane są testerem. Limit testera ustawiony jest na testowanie diod (Rysunek 13).
Rysunek 13 Sprawdzenie tranzystorów końcowych wzmacniacza przed montażem oraz w przypadku podejrzenia uszkodzenia tranzystorów po sytuacjach krytycznych.
Czy warto dobierać tranzystory według kodu? osiągać? Sporów na ten temat jest sporo, a idea doboru elementów sięga końca lat siedemdziesiątych, kiedy jakość bazy elementów pozostawiała wiele do życzenia. Dziś producent gwarantuje rozrzut parametrów pomiędzy tranzystorami tej samej partii nie większy niż 2%, co samo w sobie świadczy o dobrej jakości elementów. Ponadto, biorąc pod uwagę, że tranzystory końcowe 2SA1943 - 2SC5200 mają ugruntowaną pozycję w inżynierii audio, producent rozpoczął produkcję tranzystorów sparowanych, tj. tranzystory zarówno o przewodzeniu bezpośrednim, jak i zwrotnym mają już te same parametry, tj. różnica nie przekracza 2% (ryc. 14). Niestety nie zawsze takie pary można spotkać w sprzedaży, jednak już kilka razy mieliśmy okazję kupić „bliźniaki”. Jednak nawet po uporządkowaniu kodu kawy. wzmocnienie między tranzystorami do przodu i do tyłu, wystarczy upewnić się, że tranzystory o tej samej budowie są z tej samej partii, ponieważ są połączone równolegle, a rozpiętość w h21 może spowodować przeciążenie jednego z tranzystorów (który ma ten parametr wyższa) i w efekcie przegrzanie i awaria. Cóż, rozpiętość między tranzystorami dla dodatnich i ujemnych półfali jest w pełni kompensowana przez ujemne sprzężenie zwrotne.
Rysunek 14 Tranzystory o różnych konstrukcjach, ale z tej samej partii.
To samo dotyczy tranzystorów stopnia różnicowego - jeśli są z tej samej partii, tj. zakupione jednocześnie w jednym miejscu, wówczas szansa, że różnica parametrów będzie większa niż 5% jest BARDZO mała. Osobiście wolimy tranzystory 2N5551 - 2N5401 firmy FAIRCHALD, aczkolwiek ST też gra całkiem przyzwoicie.
Jednak ten wzmacniacz jest również montowany przy użyciu domowych komponentów. Jest to całkiem realne, ale weźmy pod uwagę fakt, że parametry zakupionego KT817 i zakupionego jeszcze w latach 90-tych na półkach Twojego warsztatu będą się od siebie dość znacząco różnić. Dlatego tutaj lepiej jest skorzystać z miernika h21 dostępnego w prawie wszystkich cyfrowych pokojach testowych. To prawda, że ten gadżet w testerze pokazuje prawdę tylko dla tranzystorów małej mocy. Użycie go do doboru tranzystorów do stopnia końcowego nie będzie do końca poprawne, ponieważ h21 zależy również od przepływającego prądu. Dlatego już powstają osobne stanowiska testowe do odrzucania tranzystorów mocy. od regulowanego prądu kolektora testowanego tranzystora (Rysunek 15). Kalibrację stałego urządzenia do odrzucania tranzystorów przeprowadza się w taki sposób, że mikroamperomierz przy prądzie kolektora 1 A odbiega o połowę skali, a przy prądzie 2 A - całkowicie. Montując wzmacniacz, nie musisz się stawiać, wystarczą dwa multimetry z limitem pomiaru prądu co najmniej 5 A.
Aby przeprowadzić odrzucenie, należy wziąć dowolny tranzystor z odrzuconej partii i ustawić prąd kolektora za pomocą rezystora zmiennego na 0,4...0,6 A dla tranzystorów przedostatniego stopnia i 1...1,3 A dla tranzystorów ostatniego stopnia. Cóż, wtedy wszystko jest proste - tranzystory są podłączone do zacisków i zgodnie ze wskazaniami amperomierza podłączonego do kolektora wybierane są tranzystory o tych samych odczytach, nie zapominając spojrzeć na odczyty amperomierza w obwodzie podstawowym - powinny być również podobne. Całkiem akceptowalna jest rozbieżność 5%, w przypadku czujników zegarowych podczas kalibracji można na skali zaznaczyć „zielony korytarz”. Należy zaznaczyć, że takie prądy nie powodują słabego nagrzania kryształu tranzystora, a biorąc pod uwagę fakt, że jest on pozbawiony radiatora, nie należy wydłużać czasu pomiarów w czasie - przycisku SB1 nie należy przytrzymywać dłużej niż 1...1,5 sekundy. Takie przesiewanie pozwoli przede wszystkim dobrać tranzystory o naprawdę podobnym współczynniku wzmocnienia, a sprawdzenie mocnych tranzystorów multimetrem cyfrowym to tylko sprawdzenie dla uspokojenia sumienia – w trybie mikroprądowym mocne tranzystory mają współczynnik wzmocnienia większy niż 500, i nawet niewielki rozrzut przy sprawdzaniu multimetrem w trybach prądu rzeczywistego może okazać się ogromny. Innymi słowy, podczas sprawdzania współczynnika wzmocnienia mocnego tranzystora odczyt multimetru jest niczym innym jak wartością abstrakcyjną, która nie ma nic wspólnego ze współczynnikiem wzmocnienia tranzystora, przez złącze kolektor-emiter przepływa co najmniej 0,5 A.
Rysunek 15 Odrzucenie mocnych tranzystorów na podstawie wzmocnienia.
Kondensatory przelotowe C1-C3, C9-C11 mają nietypowe podłączenie w porównaniu do fabrycznych wzmacniaczy analogowych. Wynika to z faktu, że przy takim połączeniu nie powstaje kondensator polarny o dość dużej pojemności, ale zastosowanie kondensatora foliowego 1 µF kompensuje nie do końca prawidłowe działanie elektrolitów przy wysokich częstotliwościach. Innymi słowy, takie wdrożenie pozwoliło uzyskać przyjemniejszy dźwięk wzmacniacza w porównaniu z jednym elektrolitem lub jednym kondensatorem foliowym.
W starszych wersjach Lanzara zamiast diod VD3, VD4 zastosowano rezystory 10 Ohm. Zmiana podstawy elementu pozwoliła na nieznaczną poprawę wydajności w szczytach sygnału. Aby uzyskać bardziej szczegółowe spojrzenie na to zagadnienie, spójrzmy na rysunek 3.
Układ nie modeluje idealnego źródła zasilania, ale takie, które jest bliższe rzeczywistemu, posiadające własną rezystancję (R30, R31). Podczas odtwarzania sygnału sinusoidalnego napięcie na szynach zasilających będzie miało postać pokazaną na rysunku 16. W tym przypadku pojemność kondensatorów filtra mocy wynosi 4700 μF, co jest nieco niską. Do normalnej pracy wzmacniacza pojemność kondensatorów mocy musi wynosić co najmniej 10 000 µF na kanał, można więcej, ale znacząca różnica nie jest już zauważalna. Wróćmy jednak do rysunku 16. Niebieska linia pokazuje napięcie bezpośrednio na kolektorach tranzystorów końcowego stopnia, a czerwona linia pokazuje napięcie zasilania wzmacniacza napięciowego w przypadku zastosowania rezystorów zamiast VD3, VD4. Jak widać na rysunku, napięcie zasilania stopnia końcowego spadło z 60 V i mieści się w przedziale od 58,3 V w przerwie do 55,7 V w szczycie sygnału sinusoidalnego. Ze względu na to, że kondensator C14 jest nie tylko ładowany przez diodę odsprzęgającą, ale także rozładowywany w szczytach sygnału, napięcie zasilania wzmacniacza przyjmuje postać czerwonej linii na rys. 16 i waha się od 56 V do 57,5 V, tj. ma wahanie około 1,5 cala.
Rysunek 16. Przebieg napięcia przy zastosowaniu rezystorów odsprzęgających.
Rysunek 17. Kształt napięć zasilania na tranzystorach końcowych i wzmacniaczu napięciowym
Zastępując rezystory diodami VD3 i VD4, uzyskujemy napięcia pokazane na rysunku 17. Jak widać z rysunku, amplituda tętnień na kolektorach tranzystorów końcowych pozostała prawie niezmieniona, ale napięcie zasilania wzmacniacza napięciowego przybrał zupełnie inną formę. Przede wszystkim amplituda spadła z 1,5 V do 1 V, a także w momencie przejścia szczytu sygnału napięcie zasilania UA spada tylko do połowy amplitudy, tj. o około 0,5 V, natomiast przy zastosowaniu rezystora napięcie w szczycie sygnału spada o 1,2 V. Innymi słowy, po prostu zastępując rezystory diodami, udało się zmniejszyć tętnienie mocy we wzmacniaczu napięcia o ponad 2 razy.
Są to jednak obliczenia teoretyczne. W praktyce ta wymiana pozwala uzyskać „darmowe” 4-5 watów, ponieważ wzmacniacz działa przy wyższym napięciu wyjściowym i zmniejsza zniekształcenia w szczytach sygnału.
Po zmontowaniu wzmacniacza i wyregulowaniu prądu spoczynkowego należy upewnić się, że na wyjściu wzmacniacza mocy nie występuje stałe napięcie. Jeśli jest wyższy niż 0,1 V, oznacza to wyraźnie konieczność dostosowania trybów pracy wzmacniacza. W tym przypadku najprościej jest wybrać rezystor „podtrzymujący” R1. Dla przejrzystości przedstawiamy kilka opcji dla tej wartości znamionowej i pokazujemy pomiary napięcia stałego na wyjściu wzmacniacza na rysunku 18.
Rysunek 18 Zmiana napięcia stałego na wyjściu wzmacniacza w zależności od wartości R1
Pomimo tego, że na symulatorze optymalne napięcie stałe uzyskano tylko przy R1 równym 8,2 kOhm, w rzeczywistych wzmacniaczach wartość ta wynosi 15 kOhm...27 kOhm, w zależności od producenta zastosowane są tranzystory stopnia różnicowego VT1-VT4.
Być może warto powiedzieć kilka słów o różnicach pomiędzy wzmacniaczami mocy wykorzystującymi tranzystory bipolarne, a tymi wykorzystującymi w przedostatnim stopniu urządzenia polowe. Po pierwsze, przy zastosowaniu tranzystorów polowych stopień wyjściowy wzmacniacza napięcia jest BARDZO mocno odciążony, ponieważ bramki tranzystorów polowych praktycznie nie mają czynnego oporu - obciążeniem jest jedynie pojemność bramki. W tym wykonaniu obwód wzmacniacza zaczyna deptać po piętach wzmacniaczom klasy A, ponieważ w całym zakresie mocy wyjściowych prąd przepływający przez stopień wyjściowy wzmacniacza napięciowego pozostaje prawie niezmieniony. Wzrost prądu spoczynkowego przedostatniego stopnia pracującego na obciążeniu pływającym R18 i podstawie popychaczy emiterów mocnych tranzystorów również zmienia się w małych granicach, co ostatecznie doprowadziło do dość zauważalnego spadku THD. Jednak w tej beczce miodu jest też mucha w maści - spadła wydajność wzmacniacza i moc wyjściowa wzmacniacza, ze względu na konieczność przyłożenia do bramek polowych napięcia większego niż 4 V aby je otworzyć (dla tranzystora bipolarnego parametr ten wynosi 0,6...0,7 V ). Rysunek 19 przedstawia szczyt sygnału sinusoidalnego wzmacniacza wykonanego na tranzystorach bipolarnych (linia niebieska) i przełącznikach pole-pol (czerwona linia) przy maksymalnej amplitudzie sygnału wyjściowego.
Rysunek 19. Zmiana amplitudy sygnału wyjściowego przy zastosowaniu we wzmacniaczu różnych elementów.
Innymi słowy, zmniejszenie THD poprzez wymianę tranzystorów polowych prowadzi do „niedoboru” około 30 W i spadku poziomu THD około 2 razy, więc decyzja co ustawić zależy od każdego indywidualnie.
Należy również pamiętać, że poziom THD zależy również od wzmocnienia własnego wzmacniacza. W tym wzmacniaczu Współczynnik wzmocnienia zależy od wartości rezystorów R25 i R13
(przy zastosowanych wartościach nominalnych wzmocnienie wynosi prawie 27 dB). Oblicz Współczynnik wzmocnienia w dB można obliczyć ze wzoru Ku =20 lg R25 / (R13 +1), gdzie R13 i R25 to rezystancja w omach, 20 to mnożnik, lg to logarytm dziesiętny. Jeśli konieczne jest obliczenie współczynnika wzmocnienia w czasie, wówczas wzór przyjmuje postać Ku = R25 / (R13 + 1). Obliczenia te są czasami konieczne przy wykonywaniu przedwzmacniacza i obliczaniu amplitudy sygnału wyjściowego w woltach, aby zapobiec pracy wzmacniacza mocy w trybie twardego obcinania.
Zmniejszenie własnej dawki kawy. wzmocnienie do 21 dB (R13 = 910 Ohm) prowadzi do zmniejszenia poziomu THD o około 1,7 razy przy tej samej amplitudzie sygnału wyjściowego (zwiększa się amplituda napięcia wejściowego).
Cóż, teraz kilka słów o najpopularniejszych błędach przy samodzielnym montażu wzmacniacza.
Jednym z najpopularniejszych błędów jest montaż diod Zenera 15 V z niewłaściwą polaryzacją, tj. Elementy te nie działają w trybie stabilizacji napięcia, ale jak zwykłe diody. Z reguły taki błąd powoduje pojawienie się na wyjściu stałego napięcia, a polaryzacja może być dodatnia lub ujemna (zwykle ujemna). Wartość napięcia mieści się w przedziale od 15 do 30 V. W tym przypadku żaden element się nie nagrzewa. Na rysunku 20 przedstawiono mapę napięć dla nieprawidłowego montażu diod Zenera, która została wygenerowana przez symulator. Nieprawidłowe elementy są podświetlone na zielono.
Rysunek 20 Mapa napięcia wzmacniacza mocy z nieprawidłowo przylutowanymi diodami Zenera.
Kolejnym popularnym błędem jest montaż tranzystorów do góry nogami, tj. gdy kolektor i emiter są zdezorientowane. W tym przypadku również występuje ciągłe napięcie i brak jakichkolwiek oznak życia. To prawda, że ponowne włączenie tranzystorów kaskady różnicowej może prowadzić do ich awarii, ale to zależy od szczęścia. Mapę napięcia dla połączenia „odwróconego” pokazano na rysunku 21.
Rysunek 21 Mapa napięcia, gdy różnicowe tranzystory kaskadowe są włączone „odwrócone”.
Często tranzystory 2N5551 i 2N5401 są zdezorientowane, a emiter i kolektor również można pomylić. Na rysunku 22 przedstawiono mapę napięć wzmacniacza przy „poprawnym” montażu zamienionych tranzystorów, natomiast na rysunku 23 tranzystory są nie tylko zamienione, ale także odwrócone.
Rysunek 22 Różnicowe tranzystory kaskadowe są odwrócone.
Rysunek 23 Tranzystory stopnia różnicowego są odwrócone, a kolektor i emiter są odwrócone.
Jeśli tranzystory zostaną zamienione, a emiter-kolektor zostanie prawidłowo przylutowany, wówczas na wyjściu wzmacniacza obserwuje się małe stałe napięcie, prąd spoczynkowy tranzystorów okiennych jest regulowany, ale dźwięk jest albo całkowicie nieobecny, albo na poziomie „wygląda na to, że gra”. Przed zamontowaniem tak uszczelnionych tranzystorów na płytce należy sprawdzić ich działanie. Jeśli tranzystory zostaną zamienione, a nawet miejsca emiter-kolektor zostaną zamienione, sytuacja jest już dość krytyczna, ponieważ w tym wykonaniu dla tranzystorów stopnia różnicowego polaryzacja przyłożonego napięcia jest prawidłowa, ale tryby pracy są naruszane. W tej opcji występuje silne nagrzewanie się tranzystorów końcowych (prąd przez nie płynący to 2-4 A), małe stałe napięcie na wyjściu i ledwo słyszalny dźwięk.
Pomylenie pinoutów tranzystorów ostatniego stopnia wzmacniacza napięcia jest dość problematyczne w przypadku stosowania tranzystorów w obudowie TO-220, ale tranzystory w pakiecie TO-126 są często lutowane „do góry nogami”, zamieniając kolektor i emiter. W tej opcji występuje mocno zniekształcony sygnał wyjściowy, słaba regulacja prądu spoczynkowego i brak nagrzewania się tranzystorów ostatniego stopnia wzmacniacza napięciowego. Bardziej szczegółową mapę napięcia dla tej opcji montażu wzmacniacza mocy pokazano na rysunku 24.
Rysunek 24 Tranzystory ostatniego stopnia wzmacniacza napięcia są przylutowane do góry nogami.
Czasami tranzystory ostatniego stopnia wzmacniacza napięcia są zdezorientowane. W tym przypadku na wyjściu wzmacniacza występuje małe stałe napięcie; jeśli jest jakiś dźwięk, jest on bardzo słaby i ma duże zniekształcenia, prąd spoczynkowy jest regulowany tylko w kierunku wzrostu. Mapę napięcia wzmacniacza z takim błędem pokazano na rysunku 25.
Rysunek 25 Nieprawidłowy montaż tranzystorów ostatniego stopnia wzmacniacza napięcia.
Przedostatni stopień i końcowe tranzystory we wzmacniaczu są miejscami zbyt rzadko mylone, dlatego ta opcja nie będzie brana pod uwagę.
Czasami wzmacniacz ulega awarii; najczęstszą przyczyną jest przegrzanie tranzystorów końcowych lub przeciążenie. Niewystarczająca powierzchnia radiatora lub słaby kontakt termiczny kołnierzy tranzystora może prowadzić do nagrzania kryształu końcowego tranzystora do temperatury zniszczenia mechanicznego. Dlatego przed całkowitym uruchomieniem wzmacniacza mocy należy upewnić się, że śruby lub wkręty samogwintujące mocujące końcówki do grzejnika są całkowicie dokręcone, uszczelki izolacyjne pomiędzy kołnierzami tranzystorów a radiatorem są dobrze nasmarowany pastą termoprzewodzącą (polecamy stary, dobry KPT-8), a także rozmiar uszczelek większy od rozmiaru tranzystora o co najmniej 3 mm z każdej strony. Jeśli powierzchnia radiatora jest niewystarczająca i po prostu nie ma innego wyjścia, można zastosować wentylatory 12 V, które są stosowane w sprzęcie komputerowym. Jeśli zmontowany wzmacniacz ma działać tylko przy mocach powyżej średniej (kawiarnie, bary itp.), wówczas chłodnicę można włączyć do pracy ciągłej, ponieważ nadal nie będzie słychać. Jeśli wzmacniacz będzie montowany do użytku domowego i będzie używany przy małych mocach, to praca chłodnicy będzie już słyszalna i nie będzie potrzeby chłodzenia - grzejnik prawie się nie nagrzeje. W przypadku takich trybów pracy lepiej jest stosować kontrolowane chłodnice. Istnieje kilka możliwości sterowania chłodnicą. Proponowane możliwości sterowania chłodnicą opierają się na monitorowaniu temperatury grzejnika i włączają się dopiero wtedy, gdy grzejnik osiągnie określoną, nastawioną temperaturę. Problem awarii tranzystorów okiennych można rozwiązać albo instalując dodatkowe zabezpieczenie przed przeciążeniem, albo ostrożnie instalując przewody prowadzące do zestawu głośnikowego (na przykład za pomocą przewodów beztlenowych do podłączenia głośników do wzmacniacza samochodowego, który dodatkowo o obniżonej rezystancji czynnej, mają zwiększoną wytrzymałość izolacji, są odporne na wstrząsy i temperaturę).
Przyjrzyjmy się na przykład kilku opcjom awarii tranzystorów końcowych. Rysunek 26 pokazuje mapę napięcia, jeśli odwrotne tranzystory końca linii (2SC5200) przejdą do stanu otwartego, tj. Przejścia są wypalone i mają maksymalną możliwą rezystancję. W tym przypadku wzmacniacz utrzymuje tryby pracy, napięcie wyjściowe pozostaje bliskie zeru, ale jakość dźwięku jest zdecydowanie lepsza, ponieważ odtwarzana jest tylko jedna półfala sinusoidy - ujemna (ryc. 27). To samo stanie się, jeśli pękną bezpośrednie tranzystory końcowe (2SA1943), odtwarzana będzie tylko dodatnia półfala.
Rysunek 26. Odwrotne tranzystory końca linii przepaliły się aż do uszkodzenia.
Rysunek 27. Sygnał na wyjściu wzmacniacza w przypadku całkowitego spalenia tranzystorów 2SC5200
Rysunek 27 przedstawia mapę napięć w sytuacji, gdy zaciski uległy uszkodzeniu i mają najniższą możliwą rezystancję, tj. zwarty. Tego typu awaria wpędza wzmacniacz w BARDZO trudne warunki i dalsze spalanie wzmacniacza ogranicza jedynie zasilacz, gdyż pobierany w tym momencie prąd może przekroczyć 40 A. Części, które przeżyły, natychmiast nagrzewają się, w ramieniu, w którym znajdują się tranzystory nadal działają, napięcie jest nieco wyższe niż w miejscu, w którym faktycznie nastąpiło zwarcie do szyny zasilającej. Tę konkretną sytuację jednak najłatwiej zdiagnozować – tuż przed włączeniem wzmacniacza należy sprawdzić rezystancję przejść multimetrem, nawet nie wyjmując ich ze wzmacniacza. Limit pomiaru ustawiony na multimetrze to TEST DIODY lub TEST AUDIO. Z reguły spalone tranzystory wykazują rezystancję między złączami w zakresie od 3 do 10 omów.
Rysunek 27 Mapa napięcia wzmacniacza mocy w przypadku przepalenia zwarciowego tranzystorów końcowych (2SC5200)
Wzmacniacz zachowa się dokładnie tak samo w przypadku awarii przedostatniego stopnia - w przypadku odcięcia zacisków zostanie odtworzona tylko jedna półfala sinusoidy, a w przypadku zwarcia przejść, ogromna nastąpi zużycie i ogrzewanie.
W przypadku przegrzania, gdy uważa się, że grzejnik tranzystorów ostatniego stopnia wzmacniacza napięcia nie jest potrzebny (tranzystory VT5, VT6), mogą one również ulec awarii, zarówno z powodu przerwy w obwodzie, jak i zwarcia. W przypadku przepalenia przejść VT5 i nieskończenie dużej rezystancji przejść powstaje sytuacja, gdy na wyjściu wzmacniacza nie ma nic do utrzymania zera, a lekko rozwarte tranzystory końca linii 2SA1943 będą ciągnąć napięcie przy wyjście wzmacniacza do minus napięcia zasilania. Jeżeli obciążenie zostanie podłączone, to wartość napięcia stałego będzie zależała od ustawionego prądu dozorowania – im jest on większy, tym większa jest wartość ujemnego napięcia na wyjściu wzmacniacza. Jeśli obciążenie nie jest podłączone, napięcie wyjściowe będzie bardzo zbliżone do wartości ujemnej szyny zasilającej (Rysunek 28).
Rysunek 28 Uszkodzony tranzystor wzmacniacza napięcia VT5.
Jeśli tranzystor w ostatnim stopniu wzmacniacza napięcia VT5 ulegnie awarii i jego przejścia zostaną zwarte, wówczas przy podłączonym obciążeniu na wyjściu będzie dość duże stałe napięcie i prąd stały przepływający przez obciążenie, około 2-4 A. Jeśli obciążenie zostanie odłączone, napięcie na wzmacniaczu wyjściowym będzie prawie równe dodatniej szynie zasilającej (ryc. 29).
Rysunek 29. Tranzystor wzmacniacza napięcia VT5 uległ „zwarciu”.
Na koniec pozostaje tylko zaoferować kilka oscylogramów w większości punktów współrzędnych wzmacniacza:
Napięcie na podstawach różnicowych tranzystorów kaskadowych przy napięciu wejściowym 2,2 V. Niebieska linia - podstawy VT1-VT2, czerwona linia - podstawy VT3-VT4. Jak widać na rysunku, zarówno amplituda, jak i faza sygnału praktycznie się pokrywają.
Napięcie w miejscu podłączenia rezystorów R8 i R11 (linia niebieska) oraz w miejscu połączenia rezystorów R9 i R12 (linia czerwona). Napięcie wejściowe 2,2 V.
Napięcie na kolektorach VT1 (linia czerwona), VT2 (zielona), a także na górnym zacisku R7 (niebieski) i dolnym zacisku R10 (liliowy). Zapad napięcia spowodowany jest pracą obciążenia i niewielkim spadkiem napięcia zasilania.
Napięcie na kolektorach VT5 (niebieski) i VT6 (czerwony. Napięcie wejściowe obniżono do 0,2 V, żeby było lepiej widać, w przypadku napięcia stałego różnica wynosi około 2,5 V
Pozostaje tylko wyjaśnić kwestię zasilania. Przede wszystkim moc transformatora sieciowego dla wzmacniacza mocy o mocy 300 W powinna wynosić co najmniej 220-250 W i to wystarczy, aby zagrać nawet bardzo twarde kompozycje. Więcej o mocy zasilacza końcówki mocy. Innymi słowy, jeśli posiadasz transformator od telewizora kolorowego lampowego, to jest to IDEALNY TRANSFORMATOR na jeden kanał wzmacniacza, który pozwala w łatwy sposób odtwarzać kompozycje muzyczne o mocy do 300-320 W.
Pojemność kondensatorów filtrujących zasilacz musi wynosić co najmniej 10 000 μF na ramię, optymalnie 15 000 μF. Używając mocy wyższej niż podana, po prostu zwiększasz koszt projektu bez zauważalnej poprawy jakości dźwięku. Nie należy zapominać, że przy stosowaniu tak dużych pojemności i napięć zasilania powyżej 50 V na ramię, prądy chwilowe są już krytycznie ogromne, dlatego zdecydowanie zaleca się stosowanie układów łagodnego rozruchu.
Przede wszystkim zdecydowanie zaleca się, aby przed montażem jakiegokolwiek wzmacniacza pobrać opisy fabryk (arkusze danych) producentów WSZYSTKICH elementów półprzewodnikowych. Dzięki temu będziesz mieć możliwość przyjrzenia się bliżej bazie elementów i w przypadku braku jakiegoś elementu w sprzedaży, znalezienia jego zamiennika. Dodatkowo będziesz miał pod ręką prawidłowe rozmieszczenie tranzystorów, co znacznie zwiększy szanse na poprawną instalację. Szczególnie leniwych zachęcamy do BARDZO dokładnego zapoznania się przynajmniej z rozmieszczeniem zacisków tranzystorów zastosowanych we wzmacniaczu:
Na koniec pozostaje dodać, że nie każdy potrzebuje mocy 200-300 W, dlatego płytka drukowana została przeprojektowana dla jednej pary tranzystorów końcowych. Plik ten został wykonany przez jednego z odwiedzających forum witryny „LUTOWNICA” w programie SPRINT-LAYOUT-5 (DOWNLOAD BOARD). Szczegóły dotyczące tego programu można znaleźć.
Szczerze mówiąc, nie spodziewaliśmy się, że powtórzenie tego schematu sprawi tyle trudności i że wątek na forum Soldering Iron przekroczy próg 100 stron. Postanowiliśmy więc zakończyć ten temat. Oczywiście przy przygotowywaniu materiałów wykorzystany zostanie materiał z tego wątku, gdyż pewnych rzeczy przewidzieć się po prostu nie da - są one zbyt paradoksalne.
Wzmacniacz mocy Lanzar ma dwa podstawowe obwody – pierwszy w całości oparty na tranzystorach bipolarnych (rys. 1), drugi wykorzystujący w przedostatnim stopniu polowe (rys. 2). Na rysunku 3 przedstawiono obwód tego samego wzmacniacza, ale wykonany w symulatorze MS-8. Numery pozycji elementów są prawie takie same, więc możesz spojrzeć na dowolny schemat.
Rysunek 1 Obwód wzmacniacza mocy LANZAR w całości oparty na tranzystorach bipolarnych.
ZWIĘKSZYĆ
Rysunek 2 Obwód wzmacniacza mocy LANZAR wykorzystujący tranzystory polowe w przedostatnim stopniu.
ZWIĘKSZYĆ
Rysunek 3 Układ wzmacniacza mocy LANZAR z symulatora MS-8. ZWIĘKSZYĆ
|
WYKAZ ELEMENTÓW ZAINSTALOWANYCH WE WZMACNIACZY LANZAR |
|
|
DLA OPCJI BIPOLARNEJ |
DLA OPCJI Z POLAMI |
| C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1x470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C9 = 2 x 47µ0 C12, C13, C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C10 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27 tys VD1, VD2 = 2 x 15 V VT2, VT4 = 2 x 2N5401 |
C3,C2 = 2 x 22µ0 C4 = 1x470p C6,C7 = 2 x 470µ0 x 25V C5,C8 = 2 x 0µ33 C11,C10 = 2 x 47µ0 C12, C13, C18 = 3 x 47p C15,C17,C1,C9 = 4 x 1µ0 C21 = 1 x 0µ15 C19,C20 = 2 x 470µ0 x 100V C14,C16 = 2 x 220µ0 x 100V R1 = 1 x 27 tys VD1, VD2 = 2 x 15 V VT8 = 1 x IRF640 |
Rysunek płytki drukowanej w formacie LAY występuje w dwóch wersjach - opracowany przez nas i służący do montażu i sprzedaży płytek wzmacniaczy mocy, oraz wersja alternatywna opracowana przez jednego z uczestników forum SOLDERING IRON. Deski różnią się dość znacznie. Rysunek 4 przedstawia szkic naszej płytki wzmacniacza mocy, a rysunek 5 przedstawia alternatywną opcję.
Rysunek 5 Szkic płytki drukowanej wzmacniacza mocy LANZAR. POBIERAĆ
Rysunek 6 Szkic alternatywnej płytki drukowanej dla wzmacniacza mocy LANZAR. POBIERAĆ
UWAGA! NA TABLICY JEST BŁĄD - SPRAWDŹ JESZCZE PONOWNIE!
Parametry wzmacniacza mocy podsumowano w tabeli:
|
PARAMETR |
schemat obwodu wzmacniacza mocy opis działania wzmacniacza mocy Lanzar zalecenia dotyczące montażu i regulacji | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
NA ŁADUNEK |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 omy |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Maksymalne napięcie zasilania, ± V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Maksymalna moc wyjściowa, W przy zniekształceniach do 1% i napięciu zasilania: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ±30 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ±35 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ±40 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ±45 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ±55 V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ±65 V |
240 |
Weźmy dla przykładu napięcie zasilania równe ±60 V. Jeśli instalacja zostanie wykonana prawidłowo i nie ma żadnych wadliwych części, to otrzymamy mapę napięć pokazaną na rysunku 7. Pokazane są prądy płynące przez elementy wzmacniacza mocy na rysunku 8. Straty mocy każdego elementu pokazano na rysunku 9 (około 990 mW jest rozpraszane na tranzystorach VT5, VT6, dlatego obudowa TO-126 wymaga radiatora).
Kilka słów o szczegółach i montażu:
Pojawiło się pytanie o celowość stosowania rezystorów ceramicznych w obwodach emiterowych tranzystorów końcowych. Można także zastosować MLT-2, po dwa sztuki, połączone równolegle o wartości nominalnej 0,47...0,68 Ohm. Jednak zniekształcenia wprowadzane przez rezystory ceramiczne są zbyt małe, ale faktem jest, że są one łamliwe – przy przeciążeniu pękają, tj. ich rezystancja staje się nieskończona, co dość często prowadzi do uratowania końcowych tranzystorów w sytuacjach krytycznych.
Przed montażem tranzystorów mocy, a także w przypadku podejrzenia awarii, tranzystory mocy sprawdzane są testerem. Limit testera ustawiony jest na testowanie diod (Rysunek 13).
Czy warto dobierać tranzystory według kodu? osiągać? Sporów na ten temat jest sporo, a idea doboru elementów sięga końca lat siedemdziesiątych, kiedy jakość bazy elementów pozostawiała wiele do życzenia. Dziś producent gwarantuje rozrzut parametrów pomiędzy tranzystorami tej samej partii nie większy niż 2%, co samo w sobie świadczy o dobrej jakości elementów. Ponadto, biorąc pod uwagę, że tranzystory końcowe 2SA1943 - 2SC5200 mają ugruntowaną pozycję w inżynierii audio, producent rozpoczął produkcję tranzystorów sparowanych, tj. tranzystory zarówno o przewodzeniu bezpośrednim, jak i zwrotnym mają już te same parametry, tj. różnica nie przekracza 2% (ryc. 14). Niestety nie zawsze takie pary można spotkać w sprzedaży, jednak już kilka razy mieliśmy okazję kupić „bliźniaki”. Jednak nawet po uporządkowaniu kodu kawy. wzmocnienie między tranzystorami do przodu i do tyłu, wystarczy upewnić się, że tranzystory o tej samej budowie są z tej samej partii, ponieważ są połączone równolegle, a rozpiętość w h21 może spowodować przeciążenie jednego z tranzystorów (który ma ten parametr wyższa) i w efekcie przegrzanie i awaria. Cóż, rozpiętość między tranzystorami dla dodatnich i ujemnych półfali jest w pełni kompensowana przez ujemne sprzężenie zwrotne.
To samo dotyczy tranzystorów stopnia różnicowego - jeśli są z tej samej partii, tj. zakupione jednocześnie w jednym miejscu, wówczas szansa, że różnica parametrów będzie większa niż 5% jest BARDZO mała. Osobiście wolimy tranzystory 2N5551 - 2N5401 firmy FAIRCHALD, aczkolwiek ST też gra całkiem przyzwoicie.
Kondensatory przelotowe C1-C3, C9-C11 mają nietypowe podłączenie w porównaniu do fabrycznych wzmacniaczy analogowych. Wynika to z faktu, że przy takim połączeniu nie powstaje kondensator polarny o dość dużej pojemności, ale zastosowanie kondensatora foliowego 1 µF kompensuje nie do końca prawidłowe działanie elektrolitów przy wysokich częstotliwościach. Innymi słowy, takie wdrożenie pozwoliło uzyskać przyjemniejszy dźwięk wzmacniacza w porównaniu z jednym elektrolitem lub jednym kondensatorem foliowym.
Zastępując rezystory diodami VD3 i VD4, uzyskujemy napięcia pokazane na rysunku 17. Jak widać z rysunku, amplituda tętnień na kolektorach tranzystorów końcowych pozostała prawie niezmieniona, ale napięcie zasilania wzmacniacza napięciowego przybrał zupełnie inną formę. Przede wszystkim amplituda spadła z 1,5 V do 1 V, a także w momencie przejścia szczytu sygnału napięcie zasilania UA spada tylko do połowy amplitudy, tj. o około 0,5 V, natomiast przy zastosowaniu rezystora napięcie w szczycie sygnału spada o 1,2 V. Innymi słowy, po prostu zastępując rezystory diodami, udało się zmniejszyć tętnienie mocy we wzmacniaczu napięcia o ponad 2 razy.
Pomimo tego, że na symulatorze optymalne napięcie stałe uzyskano tylko przy R1 równym 8,2 kOhm, w rzeczywistych wzmacniaczach wartość ta wynosi 15 kOhm...27 kOhm, w zależności od producenta zastosowane są tranzystory stopnia różnicowego VT1-VT4.
Innymi słowy, zmniejszenie THD poprzez wymianę tranzystorów polowych prowadzi do „niedoboru” około 30 W i spadku poziomu THD około 2 razy, więc decyzja co ustawić zależy od każdego indywidualnie. Cóż, teraz kilka słów o najpopularniejszych błędach przy samodzielnym montażu wzmacniacza.
Kolejnym popularnym błędem jest Rysunek 20 Mapa napięcia wzmacniacza mocy z nieprawidłowo przylutowanymi diodami Zenera. montaż tranzystorów do góry nogami
Często gdy kolektor i emiter są zdezorientowane. W tym przypadku również występuje ciągłe napięcie i brak jakichkolwiek oznak życia. To prawda, że ponowne włączenie tranzystorów kaskady różnicowej może prowadzić do ich awarii, ale to zależy od szczęścia. Mapę napięcia dla połączenia „odwróconego” pokazano na rysunku 21. Rysunek 21 Mapa napięcia, gdy różnicowe tranzystory kaskadowe są włączone „odwrócone”.
Jeśli tranzystory zostaną zamienione, a emiter-kolektor zostanie prawidłowo przylutowany, wówczas na wyjściu wzmacniacza obserwuje się małe stałe napięcie, prąd spoczynkowy tranzystorów okiennych jest regulowany, ale dźwięk jest albo całkowicie nieobecny, albo na poziomie „wygląda na to, że gra”. Przed zamontowaniem tak uszczelnionych tranzystorów na płytce należy sprawdzić ich działanie. Jeśli tranzystory zostaną zamienione, a nawet miejsca emiter-kolektor zostaną zamienione, sytuacja jest już dość krytyczna, ponieważ w tym wykonaniu dla tranzystorów stopnia różnicowego polaryzacja przyłożonego napięcia jest prawidłowa, ale tryby pracy są naruszane. W tej opcji występuje silne nagrzewanie się tranzystorów końcowych (prąd przez nie płynący to 2-4 A), małe stałe napięcie na wyjściu i ledwo słyszalny dźwięk.
Czasami tranzystory ostatniego stopnia wzmacniacza napięcia są zdezorientowane. W tym przypadku na wyjściu wzmacniacza występuje małe stałe napięcie; jeśli jest jakiś dźwięk, jest on bardzo słaby i ma duże zniekształcenia, prąd spoczynkowy jest regulowany tylko w kierunku wzrostu. Mapę napięcia wzmacniacza z takim błędem pokazano na rysunku 25.
Przedostatni stopień i końcowe tranzystory we wzmacniaczu są miejscami zbyt rzadko mylone, dlatego ta opcja nie będzie brana pod uwagę.
Rysunek 27 przedstawia mapę napięć w sytuacji, gdy zaciski uległy uszkodzeniu i mają najniższą możliwą rezystancję, tj. zwarty. Tego typu awaria wpędza wzmacniacz w BARDZO trudne warunki i dalsze spalanie wzmacniacza ogranicza jedynie zasilacz, gdyż pobierany w tym momencie prąd może przekroczyć 40 A. Części, które przeżyły, natychmiast nagrzewają się, w ramieniu, w którym znajdują się tranzystory nadal działają, napięcie jest nieco wyższe niż w miejscu, w którym faktycznie nastąpiło zwarcie do szyny zasilającej. Tę konkretną sytuację jednak najłatwiej zdiagnozować – tuż przed włączeniem wzmacniacza należy sprawdzić rezystancję przejść multimetrem, nawet nie wyjmując ich ze wzmacniacza. Limit pomiaru ustawiony na multimetrze to TEST DIODY lub TEST AUDIO. Z reguły spalone tranzystory wykazują rezystancję między złączami w zakresie od 3 do 10 omów.
Wzmacniacz zachowa się dokładnie tak samo w przypadku awarii przedostatniego stopnia - w przypadku odcięcia zacisków zostanie odtworzona tylko jedna półfala sinusoidy, a w przypadku zwarcia przejść, ogromna nastąpi zużycie i ogrzewanie.
Jeśli tranzystor w ostatnim stopniu wzmacniacza napięcia VT5 ulegnie awarii i jego przejścia zostaną zwarte, wówczas przy podłączonym obciążeniu na wyjściu będzie dość duże stałe napięcie i prąd stały przepływający przez obciążenie, około 2-4 A. Jeśli obciążenie zostanie odłączone, napięcie na wzmacniaczu wyjściowym będzie prawie równe dodatniej szynie zasilającej (ryc. 29).
Na koniec pozostaje tylko zaoferować kilka oscylogramów w większości punktów współrzędnych wzmacniacza:
Pozostaje tylko wyjaśnić kwestię zasilania. Przede wszystkim moc transformatora sieciowego dla wzmacniacza mocy o mocy 300 W powinna wynosić co najmniej 220-250 W i to wystarczy, aby zagrać nawet bardzo twarde kompozycje. Więcej o mocy zasilacza końcówki mocy. Innymi słowy, jeśli posiadasz transformator od telewizora kolorowego lampowego, to jest to IDEALNY TRANSFORMATOR na jeden kanał wzmacniacza, który pozwala w łatwy sposób odtwarzać kompozycje muzyczne o mocy do 300-320 W. Na koniec pozostaje dodać, że nie każdy potrzebuje mocy 200-300 W, dlatego płytka drukowana została przeprojektowana dla jednej pary tranzystorów końcowych. Plik ten został wykonany przez jednego z odwiedzających forum witryny „LUTOWNICA” w programie SPRINT-LAYOUT-5 (DOWNLOAD BOARD). Szczegóły dotyczące tego programu można znaleźć. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
W tym artykule pokażę mój wzmacniacz Lanzar.Wzmacniacz był montowany pół roku temu na zamówienie, jednak ostatecznie klient zmienił zdanie i porzuciłem prace nad nim.
Przypomniałem sobie o nim dopiero teraz, gdy rozpoczęły się zawody. Wzmacniacz jest prawie gotowy, brakuje jeszcze kilku przełączników polowych w przetworniku i trzeba zadbać o odpowiednie zabezpieczenie, ale wszystko jest gotowe. Niestety nie będę przeprowadzał testów wzmacniacza na filmie, dwa główne powody to brak mocnego źródła zasilania 12 V i drugi - 100-watowy głośnik testowy oddał życie podczas poprzednich testów, dyfuzor po prostu wyskoczył wraz z cewką, teraz jestem bez głośnika :) dla Potem zmierzyłem moc, przy 5 - prawie 6 omach było to 300-310 watów.
Jedna rzecz, która mnie zaskakuje w tym wzmacniaczu, to to, że przy mocy wyjściowej prawie 300 watów tranzystory wyjściowe nie przepalają się, mimo że kupiono je na eBayu po 100 rubli za parę.
Poniżej obwód wzmacniacza
Obwód został pobrany z Internetu, podobnie jak płytka drukowana.
Przyjrzyjmy się teraz obwodowi konwertera
Sam narysowałem obwód, tutaj widzimy przetwornicę napięcia na IR2153, częstotliwość przetwornicy wynosi 70 kHz, jako tranzystory mocy zastosowano IRF3205, po 2 sztuki na ramię.
No i – zasilanie przetwornicy można doprowadzić (oczywiście przez bezpiecznik) bezpośrednio do akumulatora, bo przetwornica włączy się dopiero wtedy, gdy z radia na styk REM, czyli na końcówkę zasilającą mikroukładu, zostanie doprowadzone napięcie 12 woltów. Oto sprytny schemat uruchamiania. Swoją drogą, chłodnica zasilana jest nie bezpośrednio z akumulatora, a z osobnego wyjścia przetwornicy specjalnie tak, aby włączała się dopiero wtedy, gdy włączony jest sam wzmacniacz, a nie kręciła się w nieskończoność, co znacznie skróciłoby jej żywotność.
Transformator nawinięty jest na dwa zagięte pierścienie o przepuszczalności 2000
Uzwojenie pierwotne zawiera 5 zwojów na ramię z drutem 0,8 mm w 10 żyłach. Główne uzwojenie wtórne ma 26+26 zwojów z tym samym drutem złożonym z 4 rdzeni. Uzwojenie mocy filtra dolnoprzepustowego zawiera 8+8 zwojów tego samego drutu. Uzwojenie do zasilania chłodnicy ma 8 zwojów.
Na wyjściu mamy dwubiegunowe napięcie +-60 woltów do zasilania samego wzmacniacza i modułu zabezpieczającego, dwubiegunowe stabilizowane napięcie +-15 woltów do zasilania filtra dolnoprzepustowego i jednobiegunowe stabilizowane napięcie 12 woltów do zasilania chłodnicy. Wszystkie napięcia są prostowane mostkami diodowymi. Głównym wyjściem są 4 diody FCF10A40 10 Amper 400 V, umieszczone na grzejniku. Pozostałe mostki zbudowane są z ultraszybkich diod UF4007 o mocy 1 Amp.
Nie ma filtra dolnoprzepustowego ani obwodu zabezpieczającego, ale są płytki drukowane ze wszystkimi parametrami znamionowymi komponentów.
Na tym właśnie skończyłem
To jeden z najwyższej jakości układów wzmacniaczy niskich częstotliwości, które miałem okazję zebrać i przesłuchać. Schemat Lanzar powstał ponad 30 lat temu, ale ostatnio znów zyskał sławę ze względu na swoje parametry. Obwód wzmacniacza niskiej częstotliwości jest teraz bardzo łatwy do znalezienia w Internecie, ale oferuję moją wersję. Przyznaję, że nic nie zmieniałem w obwodzie, po prostu wymieniłem oceny kilku komponentów, ponieważ nie mogłem znaleźć potrzebnych ocen.
Wzmacniacz Lanzara jest całkowicie symetryczny, od wejścia do wyjścia. Zastosowane tranzystory mają zbliżone parametry. Cały schemat jest montowany na uzupełniających się parach. Stopień wyjściowy wzmacniacza pracuje w klasie AB dzięki temu uzyskujemy minimalny poziom zniekształceń nieliniowych na wyjściu dla wzmacniaczy tej klasy. Układ posiada dwa stopnie wyjściowe, które zbudowane są na legendarnych parach komplementarnych 2SC5200 + 2SA1943. Rezystory emiterowe służą jako dodatkowa ochrona stopnia wyjściowego; są wybierane o mocy 5 watów.
Wzmacniacz może pracować przy obciążeniu 2 Ohm, co umożliwia podłączenie do wyjścia dwóch standardowych głowic 4 Ohm. Maksymalna moc wzmacniacza, jak zawsze, zależy od źródła zasilania, przy +/-75 V (w żadnym wypadku nie stosuj tego napięcia, tylko eksperymentowałem) Wzmacniacz rozwija moc prawie 400 W! To nie są tylko liczby, osobiście katowałem ten wzmacniacz na wszelkie możliwe sposoby, teraz gra w samochodzie znajomego, pompuje głowicę Sony Explod o maksymalnej mocy 1000 watów.
Lanzar to układ godny szacunku, bo nie trafiłem jeszcze na równorzędny, który miałby tak wysoką jakość dźwięku i moc wyjściową. Zrobiłem wzmacniacz do subwoofera samochodowego i do zasilania użyłem potężnego półkilowatowego przetwornika (maksymalna moc PN do 600 watów, nominalna - 350 W).
Wzmacniacz Lanzar: schemat obwodu
- L1 - składa się z 10-12 zwojów drutu o średnicy 0,8-1 mm (cewkę tę można całkowicie usunąć).
- Diody Zenera VD1, VD2 na 15 woltów. Dostarczają niezbędnego napięcia do zasilania stopni różnicowych wzmacniacza (w tym etapie „powstaje dźwięk”).
- R17 to rezystor dostrajający, który reguluje prąd spoczynkowy stopnia wyjściowego.
- Rezystory R4 i R13 zapewniają tłumienie prądu; bez nich diody Zenera natychmiast polecą, a wraz z nimi cały stopień różnicowy. Wartość tych rezystorów należy dobrać w oparciu o napięcie zasilania.
- Zasilanie ±70 V - 3,3 kOhm...3,9 kOhm
- Zasilanie ±60 V - 2,7 kOhm...3,3 kOhm
- Zasilanie ±50 V - 2,2 kOhm...2,7 kOhm
- Zasilanie ±40 V - 1,5 kOhm...2,2 kOhm
- Zasilanie ±30 V - 1,0 kOhm...1,5 kOhm
DIY zestaw wzmacniacza basowego
Lanzara
Po zakupie wszystkich elementów obwodu i przygotowaniu płytki drukowanej (produkcja płytki drukowanej: LUT, fotorezyst) można przystąpić do prac instalacyjnych. Na płytce drukowanej znajdują się specjalne oznaczenia otworów montażowych. Najpierw musisz wywiercić otwory, a następnie ocynować deskę (cynowanie ochroni ścieżki przed utlenianiem).
Najpierw na płytce lutowane są rezystory i diody Zenera. Następnie są kondensatory i wreszcie tranzystory. Jak widać, złożenie wzmacniacza własnymi rękami nie jest trudne, najważniejsze, aby nie lenić się i jeszcze raz sprawdzić poprawność instalacji, sprawdzałem aż 7 razy. Kiedy wzmacniacz był już w pełni zmontowany, rzuciłem się na niego i prawie go spalił. A przy montażu pracowałem prawie tydzień (prace opóźniały się ze względu na brak podzespołów). Przez nieostrożność (tylko i wyłącznie z radości) pomieszałem przewody zasilające i już po pierwszym włączeniu usłyszałem trzask, choć było bardzo cicho. Od razu zrozumiałem co się dzieje, jednak do dziś nie udało mi się znaleźć przyczyny tego huku. Lanzar okazał się wzmacniaczem trwałym i już po drugiej próbie zadziałał. Zaskakujące jest to, że przy głowicy niskotonowej wzmacniacz bez wejścia nie wydaje żadnych pisków, w głośnikach panuje martwa cisza. To po raz kolejny potwierdza jakość obwodu. Wszystko jednak zmienia się w momencie, gdy na wejście trafia sygnał dźwiękowy. Obwód zamienia się w bestię, a przy dobrym odżywianiu będzie ryczał jak tygrys. Tak, dokładnie takie wrażenia miałem po premierze.
Obwód wzmacniacza niskiej częstotliwości powtórzono już wcześniej, ale określone komponenty nigdy nie zostały użyte, wszystko zostało radykalnie przerobione, używając tylko jednego stopnia, a następnie na domowych - KT818/19. Dopiero po tym incydencie stało się jasne, dlaczego wszyscy tak bardzo kochają ten schemat. Pod względem jakości Lanzar ustępuje tylko jednemu wzmacniaczowi – ultraliniowemu układowi klasy A według obwodu Johna Linsleya-Hooda. Oczywiście w praktyce Lanzar jest lepszy, bo jest 40 razy mocniejszy od ultralineara i jakość nie jest zła, ale ultralinear klasy A gra lepiej.
Notatka: Przed uruchomieniem obwodu zwróć szczególną uwagę na prawidłowe podłączenie tranzystorów; sprawdź wcześniej układ pinów, korzystając z podręczników. Kolejną cechą jest podłączenie diod Zenera. W przypadku nieprawidłowego podłączenia ten ostatni będzie działał jak dioda. Wskazane jest stosowanie diod Zenera o mocy 1 wata.
Układ pracuje w miarę „spokojnie”, nawet podczas długotrwałej pracy nie zaobserwowałem większych przegrzań.
Tranzystory stopni przedwyjściowych (wzmacniacze prądowe i napięciowe) wymagają radiatorów. Należy wziąć pod uwagę jeszcze jeden ważny czynnik - wyłącznie wszystkie tranzystory (z wyjątkiem tranzystorów małej mocy stopni różnicowych) są mocowane do radiatorów jedynie za pomocą izolacyjnych (przewodzących ciepło) uszczelek i podkładek. Sprawdź zaciski tranzystora pod kątem zwarcia z radiatorem; jeśli nie ma zwarć, wszystko jest w porządku i można go włączyć.
