В публикации из раздела УМЗЧ представлен мощный усилитель на комплементарных mosfet-транзисторов IRF640/IRF9640 в выходном каскаде, которые включены в параллель. Идея схемы заимствована из журнала «Electronics World» №8/2001.
Данные транзисторы имеют корпус TO-220 и для эффективного отвода тепловой энергии одной пары было бы мало для выходных мощностей более 50 Вт.
В схеме применены три пары этих транзисторов. Все выходные транзисторы работают в «щадящем» режиме – на максимальных мощностях ток через каждую пару не превышает 1 А, а выделяется на каждом из транзисторов не более 16 Вт, при этом начальный ток (ток покоя) составляет 50 мА через каждую пару, а общий соответственно 150 мА.
Несмотря на относительно большую выходную мощность – 160 Вт и низкий коэффициент гармонических искажений, который при номинальной выходной мощности на частоте 1 кГц равен 0,005%, а в диапазоне от 20…20000 Гц не превышает 0,015%, схема довольно проста, легко повторима и не требует какой-то особой наладки.
Схема электрическая
Технические характеристики:
Режим работы выходного каскада – AB;
Напряжение питания – двухполярное, ± 45 В;
Начальный ток (ток покоя) выходного каскада – 3×50 мА;
Номинальное входное напряжение – 1В;
Рабочий диапазон частот – 10…40000 кГц;
Неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот – ±0,5 дБ;
Номинальная выходная мощность (4 Ом) – 160 Вт;
THD при номинальной выходной мощности (160 Вт) на частоте:
1 кГц – 0,005%;
20 кГц – 0,015%.
Схема усилителя представляет из себя «почти» классический УМЗЧ на полевых транзисторах в выходном каскаде. В ней содержится два дифференциальных усилителя.
Первый – входной дифференциальный каскад на транзисторах VT1 и VT5 работает с генератором тока 3 мА на n-канальном VT3 2SK30ATM (Toshiba) и нагруженном на токовое зеркало VT2VT4. Входной дифкаскад на VT6VT11 обеспечивает смещение нуля на выходе УМЗЧ не более 20 мВ без каких-либо дополнительных подстроек.
Второй дифференциальный усилитель выполнен на транзисторах VT6 и VT11. Оригинальное схемное решение применено для задания его режима – ток коллектора VT6 равный ~7 мА задан генератором тока R10R11VD3VD4VT8VT9, а такой же ток коллектора VT11 обеспечивается токовым зеркалом на транзисторах VT7 и VT10.
Далее следует выходной комплементарный каскад на тройках mosfet-транзисторов VT13…VT18, начальный ток транзисторов которого в 50 мА устанавливают при налаживании подстроечным резистором R12.
Термостабильность выходного каскада обеспечивается установкой на общий теплоотвод транзисторов VT13…VT18 и транзистора VT12.
Конструкция, детали и наладка
Чертёж печатной платы для схемы усилителя показана на рисунке ниже.
Транзисторы VT12…VT18 размещены на плате в одну линию и вместе с ней крепятся к теплоотводу через специальный теплопроводящие изоляционный подложки с пастой КТП-8.
Используемые в схеме конденсаторы – К10-17Б, электролитические – ECAP (К50-35). Резисторы – С2-23, С1-4, кроме истоковых в выходном каскаде, которые должны быть проволочными, мощностью не менее 1 Вт, например, типа KNP-100.
Подстроечный резистор R12 – многооборотный типа 3296W. Индуктивность L1 содержит 10 витков эмалированного медного обмоточного провода диаметром по меди 1 мм, намотанных на оправке диаметром 10 мм.
Наладка включает в себя стандартные операции по настройке любого УМЗЧ, которая описывалась в некоторых других статьях этого раздела.
Перед первым включением движок подстроечного резистора R12 должен находится в нижнем по схеме положении, т.е. иметь максимальное сопротивление. Далее включаем мультиметр в режиме измерения напряжения (малый предел 100…200 мВ) и подключаемся на любой из резисторов в цепи истока выходных транзисторов. Затем вращая движок подстроечника R12 добиваемся значения напряжения на резисторе 50…55 мВ, что будет соответствовать току покоя 50 мА.