60W, 120W, 170W, 300W effektförstärkarkrets

Inlägget presenterar en fördjupad diskussion om konstruktionsdetaljerna för en universell högeffektsförstärkare som kan modifieras eller justeras för att passa alla områden inom 60 watt, 120 watt, 170 watt eller till och med 300 watt uteffekt (RMS).

Designen

Kopplingsschemat i figur 2 berättar om högsta effektförmåga i form av förstärkaren erbjuder detta 300 W till 4 ohm. Inställningar för att moderera uteffekten kommer utan tvekan att diskuteras efteråt inom inlägget.

Kretsen förlitar sig på ett par serier anslutna MOSFETs, T15 och T16., Som faktiskt drivs i antifas av en differentialförstärkare. Med tanke på att MOSFETs ingångsmotstånd ligger på 10 ohm, måste frekvensomriktarens elektriska effekt verkligen vara blygsam. MOSFET: erna är därmed spänningsstyrda.

Förarsteget består huvudsakligen av T1 och T3 tillsammans med T12 och T13. Negativ likström återkoppling genom utgångssteget tillhandahålls av R22 och negativ växelström feedback av R23 ---- C3.

A.c. spänningsförstärkning är ungefär 30 dB. Nedanstående gränsfrekvens bestäms av värdena C1 och C3. Arbetsmålet för den första differentialförstärkaren, T1, T2, planeras av den nuvarande strömningen genom T3.

Samlarströmmen för T5 fastställer referensströmmen för strömspegeln T3-T4. För att säkerställa att referensströmmen är konstant styrs basspänningen på T5 väl av dioderna D4-D5.

Utgången från T1-T2 driver en annan differentiell förstärkare, T12-T13, vars kollektorströmmar etablerar grindpotentialen för utgångstransistorerna. Måttet på denna potential beror på T12-T13s arbetsposition.

Strömspegeln T9 och T10 tillsammans med dioderna D2-D5 har samma funktion som T3-T4 och D4-D5 i den första differentialförstärkaren.

Betydelsen av hänvisningsströmmen kännetecknas av kollektorströmmen för Tm, som ofta är schemalagd av P2 i emitterkretsen för T11. Denna speciella kombination modellerar den vilande (bias) strömmen utan närvaron av (en insignal.

Stabilisering av viloström

MOSFET: erna har en positiv temperaturkoefficient varje gång deras avloppsström är nominell, vilket garanterar att den vilande (förspännings) strömmen helt enkelt upprätthålls konsekvent av tillämplig kompensation.

Detta görs ofta tillgängligt från R17 över nuvarande spegel T9-T10, som inkluderar en negativ temperaturkoefficient. När detta motstånd värms upp börjar det dra en relativt betydande procentandel av referensströmmen via T9.

Detta åstadkommer en minskning av kollektorströmmen för T10, vilket sekventiellt medför minskning av MOSFETs grindkällspänning, vilket effektivt kompenserar ökningen inducerad av POS för MOSFET.

Den termiska periodkonstanten, som kan påverkas av värmesänkarnas värmebeständighet, bestämmer den tid som krävs för att stabiliseringen ska utföras. Den vilande (bias) strömmen som är fixerad av P är konsekvent inom +/- 30%.

Överhettningsskydd

MOSFET: erna är skyddade mot överhettning av termistorn R12 i baskretsen på T6. Varje gång en vald temperatur uppnås leder potentialen över termistorn T7 att aktiveras. Närhelst det inträffar härleder T8 den mer betydande delen av referensströmmen med hjälp av T9-T11, som framgångsrikt begränsar MOSFETs uteffekt.

Värmetoleransen är schemalagd av Pl som är lika med en kylfläns-temperatur för kortslutningssäkerhet. påslagen.

Detta orsakar en nedgång av strömmen genom T9 / T10 och följaktligen också av kollektorströmmarna för T12 och T13. Det effektiva utbudet av MOSFETS begränsas därefter avsevärt, vilket säkerställer att strömförlusten minskas minimalt.

Eftersom den praktiska dräneringsströmmen är beroende av dräneringskällans spänning är mer detaljer viktiga för korrekt inställning av strömstyrningen.

Dessa detaljer erbjuds av spänningsminskningen över motstånden R26 och R27 (positiva respektive negativa utsignaler). När belastningen är mindre än 4 ohm sänks Tu-basens emitterspänning till en nivå som bidrar till kortslutningsströmmen som verkligen är begränsad till 3,3 A.

Konstruktionsdetaljer

De MOSFET förstärkare design är idealiskt byggd på kretskortet som visas i fig. 3. Innan konstruktion påbörjas, måste det ändå bestämmas vilken variation som föredras.

Figur 2 såväl som komponentlistan i figur 3 är för varianten l60 watt. Justeringar för variationerna 60 W, 80 W och 120 W presenteras i tabell 2. Såsom anges i fig. 4 är MOSFET och NTC installerade rätvinkligt.

Stiftanslutningen beskrivs i fig. 5. NTC s skruvas rakt in i M3-dimension, tappade (tappborr = 2,5 mm), hål: använd mycket kylflänspasta. Motstånd Rza och Rai löds direkt i portarna till MOSFET: erna på kopparsidan av kretskortet. Induktor L1 är insvept på

R36: Tråden ska vara effektivt isolerad, med ändar förtennade lödda till öppningarna precis bredvid de för R36. Kondensator C1 kan kanske vara av elektrolytisk typ, ändå är en MKT-version fördelaktig. Ytorna på T1 och T2 borde klistras med varandra i avsikt att deras kroppsvärme fortsätter att vara identisk.

Kom ihåg trådbryggorna. Strömförsörjningen för 160 watt-modellen visas i

Fig. 6: justeringar för de kompletterande modellerna visas i tabell 2. En konstnärs uppfattning om dess teknik presenteras i

Fig. 7. Så snart kraftenheten är konstruerad, kan arbetsspänningarna med öppen krets eventuellt kontrolleras.

D.c. spänningar måste inte överstiga +/- 55 V, annars finns det en risk att MOSFET: erna skulle ge upp goblinen vid första start.

Om lämpliga laster kan erhållas är det naturligtvis fördelaktigt att källan undersöks under belastningsbegränsningar. När strömförsörjningen är klar, skruvas MOSFET-installationen i aluminium direkt till en lämplig kylfläns.

Fig 8 visar en ganska bra känsla av höjd och bredd på kylflänsarna och det slutgiltiga sortimentet av en stereomodell av förstärkaren.

För enkelhetens skull demonstreras huvudsakligen strömkällans delar. De platser där kylflänsen och MOSFET-installationen i aluminium (och förmodligen baksidan av förstärkarhöljet) samlas borde tilldelas en effektiv täckning av värmeledande pasta. Var och en av de två enheterna måste skruvas fast i den integrerade kylflänsen med minst 6 M4 (4 mm) storleksskruvar.

Den elektriska ledningen måste hålla fast vid styrlinjerna i fig. 8.

Det är tillrådligt att börja med leveransspåren (kraftig tråd). Därefter etablerar du jordanslutningarna (stjärnformade) från kraftenhetens jord till kretskort och utgångsjord.

Skapa därefter kabelanslutningarna mellan kretskort och högtalaruttag såväl som de mellan ingångarna och kretskorten. Ingångsjorden ska alltid anslutas enbart till jordledningen på kretskortet - det är allt!

Kalibrering och testning

Snarare än säkringar F1 och F2, sätt 10ohm, 0,25 W, motstånd på plats på kretskortet. Förinställning P2 måste fixas helt moturs, även om P1 är schemalagd i centrum av sin rotation.

Högtalaranslutningarna fortsätter att vara öppna, liksom ingången bör kortslutas. Slå på elnätet. Om det finns någon form av kortslutning i förstärkaren, kommer de 10 ohm-motstånden att börja röka!

Om det sker, stäng av det direkt, identifiera problemet, byt motstånd och slå på strömmen en gång till.

I det ögonblick som allt ser bra ut, anslut en voltmeter (3 V eller 6 V likström) över ett av 10 ohm-motstånden. Det måste vara noll spänning över den.

Om du tycker att P1 inte vänds helt moturs. Spänningen borde klättra medan P2 ändras stadigt medurs. Ställ in P1 för en spänning på 2 V: strömmen i så fall kan vara 200 mA, dvs: 100 mA per MOSFET. Koppla bort och byt motstånd på 10 ohm genom säkringarna.

Slå på strömmen igen och kontrollera spänningen mellan jord och förstärkarutgång: detta kommer verkligen inte att vara högre än +/- 20 mV. Förstärkaren är sedan förberedd för avsedd funktionalitet.

En avslutande punkt. Som tidigare förklarats måste övergångsriktlinjen för överhettningssäkerhetskretsen fördelas för cirka 72,5 ° C.

Detta kan lätt bestämmas genom att värma upp kylflänsen med t.ex. en hårtork och bedöma dess värme.

Men på något sätt kanske detta inte är exakt viktigt: P1 kan också tillåtas fixeras i mitten av ratten. Dess situation bör egentligen bara ändras om förstärkaren stängs av för ofta.

Emellertid bör dess hållning under inga omständigheter vara långt ifrån mittplatsen.

Artighet: elektor.com

Fig: 2

Fig: 3