У этого усилителя вероятно нет названия, это уже третья моя статья на тему одного и того же усилителя без названия. Ссылки на первую и вторую статью.
Это очередная вариация этого усилителя, но в этот раз я заказывал изготовление заводской печатной платы, так как у меня созрел план собрать его в корпусе как готовое изделие. Блок питания, импульсный на 24-28 вольт на 230 Вт случайно оказался у меня:
Но так как плату я заказывал в Китае, я решил сделать сразу двухстороннюю плату, на вернем слое разместить все перемычки, и местами сделать экранирующий слой.
верхняя сторона
Нижняя сторона.
Это один из собранных вариантов на транзисторах 2N3904/2N3906, 2SC5707/2SA2039 и 2SC5200/2SA1943.
Радиаторы использованы из моего обзора ранее, приобретены на известном китайском сайте. Естественно такая сборка не вытянет ни 150 Вт, ни даже 100. Всё очень быстро перегреется. Испытаний этой сборки я не проводил, поэтому гадать не буду.
Сборка которая прошла предварительные испытания на этом фото:
Здесь такие же выходные транзисторы размещены на массивном алюминиевом теплоОтводе - радиаторе с размерами 120 х 80 х 25 мм.
Первый транзистор использован 2SD2144, далее S9012 (PNP), а в раскачке и на выходе всё те же 2SC5707/2SA2039 и 2SC5200/2SA1943. Надо отметить что ток коллектора 2SD2144 и S9012 по документам 0,5 А. Для выходных есть чуть менее мощная(130Вт), но тоже часто используемая пара выходных транзисторов 2SC3856 и 2SA1492.
Во время испытаний 10 Ваттная 4-Омная нагрузка разогревается буквально за 10 секунд. Рука не держит, другой нагрузки у меня пока нет.
Немного теории
Есть у биполярных транзисторов такая характеристика "Collector-emitter saturation voltage" сокращённо: VCE (sat), что значит напряжение насыщения К-Э с указанными параметрами, например может быть указан ток коллектора и ток базы (соотв.) Ic = 8 A, Ib = 0.8 A. Это значит что (суммарный) переход К-Э имеет указанное сопротивление, или эквивалент этого сопротивления. С помощью этой характеристики можно рассчитать ток и мощность в нагрузке, которую способен передать транзистор от источника питания в эту самую нагрузку. Пример: возьмём транзисторы 2SC5200/2SA1943:
В его характеристиках указано номинальное 0,4 вольта. (будем использовать его). Допустим в моей схеме напряжение питания 28 вольт. Схема здесь полумостовая, это значит что когда открыт один транзистор, второй относительно закрыт, какие-то минимальные токи через него всё-таки протекают. Рассмотрим верхнее плечо: от питания ток протекает через К-Э транзистора, затем через конденсатор по проводам в динамик.
формула мощности U квадрат делённое на R.
Таким образом мои 28 вольт от источника попадают на 4 Омную нагрузку, и это примерно 7А протекающего тока (в пике). Зная что потеря на К-Э = 0,4 вольта, можно вычислить эквивалент сопротивления, и оно будет примерно 0,057 Ом.
Теперь, если пересчитать мощность в нагрузке с учётом потерь в транзисторе то пиковая мощность отдаваемая транзистором будет примерно 190 Вт. Но это не значит что усилитель может отдать всю эту мощность.. Я вычислил только его потолок мощности. Здесь мы не усиливаем постоянный ток, здесь гармонические и не очень колебания, а это значит транзисторы множество раз в секунду переключаются. И кроме этого здесь в цепи есть электролитический конденсатор. В разряженном состоянии он имеет низкое сопротивление, в заряженном - высокое. Он также множество раз(в секунду) "перемещается" из одного состояния в другое.
Есть еще один фактор: в точке соединения двух вых. транзисторов в исходном состоянии должно быть примерно половина напряжения питания. В процессе зарядки через конденсатор возникает временной лаг — ток уменьшается экспоненциально. Это значит что конденсатор уже в какой-то степени заряжен, а следовательно ни при каких условиях не может иметь околонулевое(низкое) сопротивление, и из переданных 190 ваттах от транзистора в момент мы можем передать только какую-то часть, в лучшем случае половину мощности. И как я писал выше второй транзистор в этот момент стремится к закрытию, но через него протекает какой-то ток, а это тоже потеря мощности.
Прикладываю еще раз схему и немного описания:
Входной конденсатор можно установить в общем любой на ваш вкус. У аудиофилов обычно используются плёночные и керамика... Я считаю что если утечка в конденсаторе менее 1%, то его можно использовать. Резисторы 16 и 33 кОм можно заменить на 20 и 47 кОм соответственно. Диоды должны меряться тестером на такое же значение как переходы Б-Э транзисторов к базам которых они подключены по схеме. В моих схемах вместо 8,2 установлены 10 кОм, это существенно ни на что не влияет. Конденсатор 10 мкФ можно заменить на аналогичный с большим значением, например 22, 33, 47 и даже 100 мкФ. Выходные конденсаторы в моих сборках если позволяет место - 4700 мкФ, если нет то близкое к 2000 мкФ. Реальная ёмкость по результатам измерений всегда меньше указанного.
По питанию обязательно нужно устанавливать ёмкости от 2000 мкФ и выше, суммарно в источнике питания и в усилителе.
Крайние правые по схеме транзисторы нужно подбирать по коэффициенту передачи тока H21э (Hfe)
Дополнение:
При напряжении питания 32 вольта разница между напряжениями на выходе усилителя на нагрузку 8 Ом на частотах 400 Гц и 15000 Гц составляет примерно 0.33 дБ.
Для регулировки\настройки тока покоя последовательно (в разрыв) диодов нужно установить подстроечный (220 Ом) или постоянный резистор, с заранее рассчитанным сопротивлением.
Ток покоя измеряется прибором в разрыве эмиттера одного из выходных транзисторов. При желании можно установить балластные резисторы от 3 до 5 Вт на 0,15 ... 0,22 Ом, и ток покоя можно измерять на одном из них.
Lay файл печатной платы здесь.