Всем привет!
Сегодня рассмотрим такой неоднозначный момент, как применение много пар выходных транзисторов в усилителях.
Начнем стого, что такой прием применяется далеко не везде и повсеместно, а только в дорогих и мощных усилителях, типа вот такого
В свое время Корвет тоже отличился
Некоторые самодельщики тоже параллелят мощные транзисторы, правда не в таком количестве
Или вот пример самодельной платы под мощный усилитель
Что же заставляет параллелить мощные транзисторы? Ведь сейчас полно вариантов для Hi-Fi аудио от 50Вт на канал до 100. Ассортимент достаточно широк: от 2SC3181/2SA1264 и их разновидностей и перемаркировок, до 2CS5200/2SA1943, которые так же уходят корнями к С3281/А1302.
Для начала озвучим некоторые версии, прочитанные мною в интернете:
1) чтобы не подбирать транзисторы в группы, а ставить все подряд
2) для получения большой мощности
3) для отдачи тока с запасом
4) для возможности работать в мостовом режиме
Все это звучит логично, если бы не одно НО: 10 пар транзисторов, по 150Вт каждый это 1,5кВт! Это больше похоже на мощность профессинальной аппаратуры, но никак не домашней. Сколько там у нас Ватт идет для дома? 50-100 и это практически ни у кого не реализуется даже на половину. В квартире это очень громко, в частном доме не все так однозначно. Однако, когда есть возможность наваливать громкости, довольно быстро находится предел, после которого звук "рушится" и грузить дальше не имеет смысла, примерно как крутить мотор на машине свыше определенных оборотов. Рев стоит оглушительный, бензин летит в трубу, а мощности нет.
А если разобраться?
Мощность? Если нужен усь к колонкам как на фото ниже, то да
Тут 5-10 пар 1943/5200 будут в самый раз.
А что у нас с подбором? Вот для указанного выше случая подбор как раз и нужен даже для 10 пар. Мощность там не детская, усилитель должен отрабатывать свою стоимость.
Кроме того, для упрощения подбора, производитель разделяет транзисторы по группам, маркируя их буквой O или R
Вот, собственно как это выглядит в живую
Отличие по кайфициенту передачи по току, по границам из даташита, составляет более, чем в 3 раза. Поэтому нет смысла городить под "лишние" транзисторы места на плате и радиаторе, ибо все это стоит гораздо дороже потенциально лентяйничающих транзисторов. То есть, установленные транзисторы должны работать все. Никто не должен филонить.
Поэтому вариант с отсутствием необходимости подбора мимо.
А вот вариант с мощностью вполне подходит.
Тем не менее, не все измеряется мощностью любимой. Есть еще такое дело, как качество.
Варианты работы на качество могут быть разными. 1 из них - способность усилителя отдавать любой необходимый ток в теоретическую нагрузку и не чихать. 10 пар транзисторов в теории отдадут просто кошмарный ток. Если учесть, что у популярной пары 1943/5200 предельный ток 15А, то 10 штук в параллель могут отдать 150А. Таким током варить можно электродом 4мм!
Тут есть еще скрытый нюанс: кайфициент передачи по току у таких транзисторов не линеен (да и у других тоже), а представлен графиком ниже
Здесь мы видим, что в самый ответственный момент, усиление начинает довольно круто снижаться (красная точка - перелом графика) и из 150 на 3 А выходного тока превращается в 100 уже на 8А. То есть, при увеличении тока коллектора в 2,5 раза, кайфициент усиления тока снижается в 1,5раза. А ведь транзистор может и больше, но на пределе его возможностей усиление по току падает до 30, в целых 5 раз!. Чтобы не заставлять усилитель изворачиваться и делать невозможное исправляя многочисленные ошибки выходного сигнала, ему предоставляют возможность работать в линейном режиме, а для получения некоего количества выходного тока ставят много пар транзисторов в параллель.
В данном случае, 10 пар выдадут 20А на выходе при относительно линейной работе. То есть, не такой уж фантастический ток без нарушения линейности усилителя в целом.
Иными словами, много пар выходных транзисторов нужны для линейности работы выходного каскада даже со значительным током.
A теперь, Bonus track!
Кто угадал, что мы пропустили?
Мы не озвучили такой вариант, как работа в классе А. Причем в настоящем классе А, вплоть до ограничения. И вот тут эти 1.5КВт мощности будут обогревать комнату для прослушивания. Представили себе 2 тепловентилятора у себя в комнате летом?)))) Лишь небольшая, но зато линейная мощность, порядка 100Вт будет в расположении аудиофила, чтобы насладиться своими пластинками. К тому же это свойство линейности очень важно для усилителей без ООС.
В любом случае, установка n пар выходных транзисторов влечет за собой увеличение емкости базы в n раз. А это потребует применения злющщего драйвера для них.
Схема выходного каскада с драйвером обычно выглядит так
Я такое встречал и в проф аппаратуре, и в мощной домашней, когда занимался ремонтами. Здесь VT1 и VT2 транзисторы такого же типа, как и все 10 пар последующих.
К чему мы пришли?
1) 10 пар транзисторов на выходе требуют мощного драйвера из-за 10-ти кратной емкости базы.
2) Выходной каскад с 10 парами транзисторов может выдавать мощность, сопоставимую с мощностью концертной аппаратуры
3) Для класса А и 100вт на выходе, 10 пар не понт, а жизненная необходимость.
4) линейность такого выходного каскада жизненно важна для безООСных усилителей
5) подбор по усилению по току требуется. Либо хотя бы применять транзисторы строго одной из групп по кайфициенту усиления - О или R.
На этом у меня все. Спасибо за внимание. Пока-пока.
Продолжение следует