Мощные усилители звука до 400 ватт. Усилитель мощности на полевых транзисторах мосфит. Основные технические характеристики
Усилитель мощности МОСФИТ 400 — на первый взгляд данное устройство кажется очень простым и без каких либо особенностей. Данный аппарат во время тестирования показал отличные параметрические характеристики, чистый приятный звук, идеальная АЧХ и довольно высокий КПД. Имея такие параметры данный аппарат без сомнения можно поставить в один ряд с аппаратурой HI-FI класса.
На фото ниже показана схема усилителя с мощностью на выходе 400 Вт, значение напряжений на схеме обозначены относительно действующего питании ±50v. Линейка усилителей мощности выполненных на транзисторах mosfet состоит из четырех моделей с выходными мощностями 100, 200, 300 и 400 Вт. Все схемы особенного отличия между собой не имеют, разница у них только в выходной мощности. Технологически это представляется так — в оконечном каскаде УМ 100 установлена всего одна пара мощных полевых транзистора, а УМ 400 уже работает на четырех парах mosfet.
Во входной цепи аппарата установлен операционный усилитель, его предназначение — предварительное усиление входного сигнала по напряжению. Устройство реализовано по двух-полупериодной схеме, каждое плечо имеет свою собственную Обратную Отрицательную Связь и работает в режиме усиления. Такое схемное решение дало возможность получать солидную мощность при небольшом напряжении на операционном усилителе. В связи с этим существенно увеличился КПД усилителя. УМ МОСФИТ работает чисто и практически без искажений, благодаря незначительному току покоя, который находится в пределах 30-40 мА, а ООС подавляет возможность появления искажения так называемой «ступенька».
При сборке этих моделей стоит обратить внимание на предварительный каскад усиления, где значение тока составляет 18-22 мА, а это значит что задействованные там биполярные транзисторы в обеих плечах нужно установить на маленькие по площади радиаторы, так как они могут немного греться. Теплоотводы можно сделать из полоски дюралюминия толщиной в районе 1 мм и размером примерно 22х42 мм.
Принципиальная схема усилителя МОСФИТ 400
Собранная плата усилителя МОСФИТ 400
Параметры усилителя помещены в таблицу
Параметр |
Значение |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальная выходная мощность при использовании в качестве широкополосного усилителя: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
УМ МОСФИТ 100 УМ МОСФИТ 200 УМ МОСФИТ 300 УМ МОСФИТ 400 |
100 Вт |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальная выходная мощность при использовании в качестве сабвуферного усилителя: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
УМ МОСФИТ 100 УМ МОСФИТ 200 УМ МОСФИТ 300 УМ МОСФИТ 400 |
120 Вт |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Напряжение питания | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
THD для нагрузки 4 Ома и 90 % от максимальной выходной мощности не более | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
THD для нагрузки 8 Ом и 90 % от максимальной выходной мощности не более |
Не смотря на примитивную схемотехнику данный усилитель мощности имеет довольно не плохие характеристики, приятное звучание и в середине восьмидесятых был запетентован (инфа по номеру патентаи и автору погибла вместе с жестким диском - пардон). С тех пор элементная база изменилась довольно сильно и схему получилось упростить сохранив саму идею и получив лучшие характеристики без снижения надежности. Принципиальная схема усилителя мощности с использование полевых транзисторов в оконечном каскаде приведена на рисунке 1. Рисунок 1 Усилитель мощности МОСФИТ. Принципиальная схема УВЕЛИЧИТЬ Усилитель имеет 4 подмодификации, отличающиеся друг от друга выходной мощностью и может
на нагрузк 4 Ома выдавать 100, 200, 300 и 400 Вт. Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате,
причем сколько ватт выдаст усилитель зависит именно от длины платы, поскольку плата выполнена таким образом,
что позволяет изменять количество устанавливаемых оконечных транзисторов.
Кроме местной отрицательной обратной связи (ООС) весь усилитель охвачен другой веткой ООС
- R32-R2, от номиналов которой зависит коф усиления всего усилителя. В данном случае коф усиления при
этих номиналах равен Ku = R32 / (R2 + 1) . При указананных на схеме номиналах коф усиления составляет
примерно 48 раз или чуть больше 33 дБ, а уровень THD не превышает 0,04% при выходной мощности 300 Вт (4
пары оконечных транзисторов и питание ±65 В).
Чертеж печатной платы в формате LAY можно , расположение деталей на плате показано на рисунке 3.
Внешний вид собранного варианта усилителя мощности на 400 Вт с полевыми транзисторами IRFP240 и IRFP9240 показан на рисунке 4. Рисунок 4 Внешний вид усилителя мощности МОСФИТ на 400 Вт Как видно из фотографии оконечные транзисторы установлены не совсем традиционно - они развернуты
внутрь платы и крепятся к теплоотводу через имеющиеся в плате отвертия, диаметр которых позволяет пропустить
через них крепеж вместе с головкой (винты или саморезы диаметром 3 мм). Такая компjновка позволила существенно
сократить размеры печатной платы усилителя. На рисунке 5 и 6 приведены карты напряжений для варианта усилителя на 200 Вт при напряжении питания усилителя ±45 В и двумя парами оконечных транзисторов и усилителя на 400 Вт при напряжении питания ±65 В. Оба варианта нагружены на эквивалент акустической системы (желтый прямоугольник) и используют в качестве источника питания не идеальные источники питания, имеющие свое собственное сопротивление.
Пожалуй стоит заметить, что в модели использовались транзисторы IRF640-IRF9640, как ближайшие
аналоги IRFP240-IRFP9240, но с меньшей мощностью рассеиваниея кристалом тепла, поскольку имеют корпус
ТО-220 против ТО-247. Тем не менее IRF640-IRF9640 в симмуляторе полностью справились с возлагаемыми на
них задачами, а так же могут быть использованы в усилителе в качестве оконечных транзисторов. Однако,
при использовании корпусов ТО-220 не следует забывать, что можность одного корпуса ТО-220 не должна превышать
60 Вт, в отличии от корпуса ТО-247 - до 100-120 Вт. Другими словами - при использовании
в качестве оконечных транзисторов IRF640-IRF9640 с усилителя с четырмя парами снимать более 240 Вт не
рекомендуется
.
Ток покоя оонечного каскада следует выставлять в пределах 30-40 мА - этого вполне достаточно
для полного исчезновения искажений "ступенька" и технологического запаса на повышение напряжения
питания. Пожалуй об этом стоит сказать отдельно:
Поскольку оконечный каскад усилителя имеет свой собственный коф усиления ОЧЕНЬ важно обеспечить
на входе этого каскада напряжение максимально приблежонное к нулю, поскольку как видно из рисунков 5 и
6 постоянное напряжение на выходе операционного усилителя величиной в 13 мВ на выходе усилителя уже приобретает
величину в 66 мВ, т.е. увеличивается практически в 5 раз. Микросхемы от различных производителей имеют
разное напряжение постоянной составляющей на выходе усилителя соответсвенно будет тоже отличаться довольно
значительно и если постоянное напряжение на выходе усилителя больше 0,05-0,08 В, то придется либо искать
микросхему другого типа, либо другого производителя, причем не гарантия, что новая микросхема будет по
этим параметрам лучше той, которая уже стоит.
Подстроечный резистор лучше выбрать многооборотным и установить его непосредственно на
корпус микросхемы распаяв выводы резистора на балансирующие выводы микросхемы, а движок резистора соединить
с минусовым выводом питания. |
Взято с сайта http://interlavka.narod.ru/interarh/Mosfeets.htm
Не смотря на примитивную схемотехнику данный усилитель мощности имеет довольно не плохие характеристики, приятное звучание и в середине восьмидесятых был запотентован (инфа по номеру патента и автору погибла вместе с жестким диском - пардон). С тех пор элементная база изменилась довольно сильно и схему получилось упростить сохранив саму идею и получив лучшие характеристики без снижения надежности. Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1. Рисунок 1 Усилитель мощности МОСФИТ. Принципиальная схема УВЕЛИЧИТЬ Усилитель имеет 4 подмодификации, отличающиеся друг
от друга выходной мощностью и может на нагрузк 4 Ома выдавать 100,
200, 300 и 400 Вт. Конструктивно выполнен на печатной плате, причем
сколько ватт выдаст усилитель зависит именно от длины платы, поскольку
плата выполнена таким образом, что позволяет изменять количество
устанавливаемых оконечных транзисторов.
Кроме местной отрицательной обратной связи (ООС) весь усилитель
охвачен другой веткой ООС - R32-R2, от номиналов которой зависит коф усиления
всего усилителя. В данном случае коф усиления при этих номиналах равен
Ku = R32 / (R2 + 1) . При указананных на схеме номиналах коф усиления
составляет примерно 48 раз или чуть больше 33 дБ, а уровень THD не превышает
0,04% при выходной мощности 300 Вт (4 пары оконечных транзисторов и питание
±65 В). Чертеж печатной платы в формате LAY можно , расположение деталей на плате показано на рисунке 3.
Внешний вид собранного варианта усилителя мощности на 400 Вт показан на рисунке 4.
Как видно из фотографии оконечные транзисторы установлены
не совсем традиционно - они развернуты внутрь платы и крепятся к
теплоотводу через имеющиеся в плате отвертия, диаметр которых позволяет
пропустить через них крепеж вместе с головкой (винты или саморезы
диаметром 3 мм). Такая комопновка позволила существенно сократить
размеры печатной платы. На рисунке 5 и 6 приведены карты напряжений для варианта усилителя на 200 Вт при напряжении питания усилителя ±45 В и двумя парами оконечных транзисторов и усилителя на 400 Вт при напряжении питания ±65 В. Оба варианта нагружены на эквивалент акустической системы (желтый прямоугольник) и используют в качестве источника питания не идеальные источники питания, имеющие свое собственное сопротивление.
Пожалуй стоит заметить, что в модели использовались транзисторы
IRF640-IRF9640, как ближайшие аналоги IRFP240-IRFP9240, но с меньшей мощностью
рассеиваниея кристалом тепла, поскольку имеют корпус ТО-220 против ТО-247.
Тем не менее IRF640-IRF9640 в симмуляторе полностью справились с возлагаемыми
на них задачами, а так же могут быть использованы в усилителе в качестве
оконечных транзисторов. Однако, при использовании корпусов ТО-220 не следует
забывать, что можность одного корпуса ТО-220 не должна превышать 60 Вт,
в отличии от корпуса ТО-247 - до 100-120 Вт. Другими словами - при
использовании в качестве оконечных транзисторов IRF640-IRF9640 с усилителя
с четырмя парами снимать более 240 Вт не рекомендуется
.
Ток покоя оонечного каскада следует выставлять в
пределах 30-40 мА - этого вполне достаточно для полного исчезновения
искажений "ступенька" и технологического запаса на повышение
напряжения питания. Пожалуй об этом стоит сказать отдельно:
Поскольку оконечный каскад усилителя имеет свой собтсвенный
коф усиления ОЧЕНЬ важно обеспечить на входе этого каскада напряжение
максимально приблежонное к нулю, поскольку как видно из рисунков
5 и 6 постоянное напряжение на выходе операционного усилителя величиной
в 13 мВ на выходе усилителя уже приобретает величину в 66 мВ, т.е.
увеличивается практически в 5 раз. Микросхемы от различных производителей
имеют разное напряжение постоянной составляющей на выходе усилителя
соответсвенно будет тоже отличаться довольно значительно и если
постоянное напряжение на выходе усилителя больше 0,05-0,08 В, то
придется либо искать микросхему другого типа, либо другого производителя,
причем не гарантия, что новая микросхема будет по этим параметрам
лучше той, которая уже стоит.
Подстроечный резистор лучше выбрать многооборотным и установить
его непосредственно на корпус микросхемы распаяв выводы резистора на балансирующие
выводы микросхемы, а движок резистора сооденить с минусовым выводом питания.
Данные стабилитроны нужны для формирования напряжения
питания операционного усилителя и выбраны на 15 В исключительно
из за того, что это напряжение является для данного операционного
усилителя оптимальным. Работоспособность без потери качества усилитель
сохраняет и при использовании рядом стоящих по линейке номиналов
- на 12 В, на 13 В, на 18 В (но не более 18
В
). При неправильном монтаже вместо положенного напряжения
питания опреционный усилитель получает лишь напряжение падения на
n-p переходе стаблитронов. Ток покая регулируется нормально, на
выходе усилителя присутсвует небольное постоянное напряжение, выходной
сигнал отсутсвует.
Следующей популярной ошибкой монтажа может быть неправильный монтаж транзисторов предпоследнего каскада (драйверов). Карта напряжений усилителя в этом случае приобретает вид, показанный на рисунке 15. В этом случае транзисторы оконечного касада полностью закрыты и на выходе усилителя наблюдается отсутсвие каких либо признаков звука, а уровень постоянного напряжения максимально приближен к нулю.
Далее самая опасная ошибка - попутаны местами транзисторы драйверного каскада, причем цоколевка тоже тоже попутана в следствии чего прилагаемое к выводам транзисторов VT1 и VT2 является верным и они работают в режиме эмиттерных повторителей. В этом случае ток через оконечный каскад зависит от положения движка подстроечного резистора и может быть от 10 до 15 А, что в любом случае вызовет перегрузку блока питания и быстрый разогрев оконечных транзисторов. На рисунке 16 показаны токи при среднем положении подстроечного резистора.
Запаять "наоборот" вывода оконечных транзисторов
врядли получится, а вот поменять их местами получается довольно
часто. В этом случае установленные в транзисторах диоды получаются
в нелегкой ситуации - прилагаемое к ним напряжение имеет полярность
соответсвующую их минимальному сопротивлению, что вызывает максимальное
потребление от блока питания и как быстро они выгорят больше зависит
от удачи чем от законов физики.
|
Выходная мощность: | 2х550Вт/2 ом, 2х400 Вт/4 ом, 2х250 Вт/8 ом |
---|---|
Выходная мощность в мостовом режиме: | 950 Вт/8 ом |
Коэффициент нелинейных искажений: | 0.05 % |
Выходной импеданс: | 600 Ом |
Скорость нарастания выходного напряжения: | 30 В / мсек |
Входной импеданс: | 20 кОм балансный |
Входная чувствительность: | 1.4 В |
Частотная характеристика (20 Гц - 2.5 dB, 20 кГц - 0.5 dB): | 20 Гц - 20 кГц |
Регулировка усиления входного сигнала: | потенциометр |
Индикация перегрузки и индикация выходного сигнала: | Светодиодная |
Входные разъемы: | Neutrik© XLR мама |
Параллельные разъемы: | Neutrik© XLR папа |
Переключатель режимов работы: | стерео/мост/параллельно |
Вкл лимитера: | Вкл/Выкл |
Выходные разъемы: | Neutrik© SPEAKON© 4-pol. NL4 |
Напряжение питания: | 198 - 242 В |
Мягкий старт: | Присутствует |
Пусковой ток: | 5 A |
Минимальное пусковое напряжение: | 198 В |
Максимальная потребляемая мощность: | 1200 Вт |
Габариты прибора (ШxВxГ): | 483 x 89 x 400 мм |
Габариты упаковки (ШxВxГ): | 570 x 160 x 480 мм |
Вес: | 16 кг |
Вес с упаковкой: | 18 кг |