Стереофонический УМЗЧ 2x250 Вт на LM4702

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на микросхемах

Опубликовано: 19.03.2017 13:01

Просмотров: 4663

Е.Л. Яковлев, г. Ужгород Окончание добавлено! 29.05.2009 Исправлена ошибка в схеме допущенная в первоисточнике «Аmаterske RADIO» №10 за 2008 год.
На принципиальной схеме оконечного каскада усилителя (рис.2, РА 5/2009, с.5), как и на схеме первоисточника, имелась ошибка. Неверно был указан тип транзисторов Т7, Т10, Т15, Т18 (должны быть 2SK1529, а не 2SJ200) и тип проводимости этих полевых транзисторов.
В чешском радиолюбительском журнале [1] было опубликовано описание оконечного стереофонического усилителя довольно большой для радиолюбительских конструкций мощности - 2x250 Вт. При этом его конструкция была предельно проста, что достигалось, в первую очередь, за счет использования микросхемы типа LM4702 фирмы National Semicondactor Co.

Эта микросхема представляет собой сдвоенный УМЗЧ со встроенным высоковольтным драйвером внешних транзисторов. При питании микросхемы от двуполярных источников с напряжением 20...85 В к ней достаточно подключить транзисторы оконечного каскада. На нагрузке 8 Ом от такого УМЗЧ можно получить мощность 250...300 Вт. Если сопротивление нагрузки будет менее 8 Ом, то можно увеличивать выходную мощность УНЧ до 1 кВт.
Важнейший качественный показатель любого УМЗЧ коэффициент нелинейных искажений (КНИ). Для подавляющего большинства мощных (и не очень) «бытовых» УМЗЧ даже при их номинальной выходной мощности КНИ может достигать 10%. Такие большие искажения отчетливо прослушиваются при работе громкоговорителей. Оказывается, что и 0,1...0,2% уже не удовлетворяют аудиофилов. В этом плане качество работы микросхемы LM4702 достойно преклонения



производитель микросхем гарантирует КНИ (с учетом шума) не более 0,005%. Фактически эта величина и того меньше -- 0,001%. Эквивалентное напряжение шума этой ИМС не более 3 мкВ. Собственный ток потребления микросхемы не превышает 30 мА.
Она имеет сервисные функции: защиту от перегрева (150°С), функцию «приглушения» звука (Mute) и др. При этом количество элементов обвязки микросхемы минимально.
Эта ИМС появилась на рынке относительно недавно примерно 1,5 года назад. В первое время ее конструктивные особенности составляли секрет фирмы но вскоре NSC сочла возможным открыто опубликовать материалы по LM4702, и это только усилило ее авторитет. Стали появляться схемы мощных высококачественных УНЧ, построенные с использованием LM4702. Одна из них приведена в [1].
На отечественном рынке цена LM4702 порядка 15...20 USD, хотя и весьма дефицитна в настоящее время. Повысится спрос - снизится цена, хотя следует учитывать, что еще год назад в США стоимость этой микросхемы составляла 8,6 USD при закупке партии не менее 100 шт.
Принципиальная схема УНЧ [1] показана на рис.1. Практически за основу взят типовой вариант схемы включения микросхемы LM4702, предлагаемый разработчиком и производителем этих микросхем, исследованный и доработанный автором. Он утверждает, что величину компенсационной емкости конденсатора С13 (С15) желательно увеличить до 12...15 пФ по сравнению с рекомендованной изготовителем микросхем емкостью в 10 пФ. Это следует учитывать, поскольку существует реальный разброс фактических емкостей конденсаторов при их изготовлении. Увеличение емкости этих конденсаторов с одной стороны, снижает склонность усилителя микросхемы IC4 к паразитной генерации, но, с другой стороны, снижает ее быстродействие.
Вход усилителя (К4) несимметричный (рис.1), поскольку именно такими являются выходы подавляющего большинства бытовых источников НЧ сигнала. Входное сопротивление УНЧ в основном определяется сопротивлением резистора R39 (R34). Если на вход усилителя будет подключаться регулятор громкости, то его номинал может быть 10...22 кОм. Цепочка R35C14 (R38C16) предназначена для подавления паразитных ВЧ сигналов на входе усилителя. Далее входной сигнал поступает на неинвертирующий вход IC4.
Между выводами «source 1 I (sourse2)» и «sink 1 (sink2)» включена схема термокомпенсации тока покоя усилителя микросхемы IC4. Ток покоя усилителя выставляется при настройке подстроечным сопротивлением РЗ (Р4). Конструктивно желательно использовать многооборотное подстроечное сопротивление. Это облегчит процесс настройки и повысит временную стабильность параметров УМЗЧ при его эксплуатации. Конденсатор С8 (С20) блокировочный.
На выходе микросхемы IC4 включены комплиментарные пары выходных транзисторов. Они включены как усилители тока, поскольку типовое значение выходного тока микросхемы IC4 LM4702 не превышает 6 мА, а допустимое напряжение питания этой микросхемы может доходить до 85 В.
В схеме рис.1 автор [1] использовал транзисторы фирмы TOSHIBA 2SC4793/2SA1837 и 2SC5200/2SA1943. Естественно, это не единственно возможный вариант. В частности, перспективным было бы использовать транзисторы Sanken с интегральными диодами для целей термокомпенсации. Это бы позволило отказаться от транзисторов Т9 и Т12 в схеме.





Номиналы резисторов R3, R5, R17, R18 (R56, R57, R69, R70) обозначены как RGN или RGP. Автор сделал так для унификации печатной платы усилителя при использовании в схеме как биполярных           выходных
транзисторов (рис.1), так и полевых (рис.2). Рекомендуемая им комплиментарная пара полевых выходных транзисторов 2SJ200/2SK1529. В качестве резисторов RGN/ RGB при использовании выходных биполярных транзисторов могут применяться проволочные перемычки, а при использовании в схеме полевых выходных транзисторов - резисторы 150 Ом. Одновременно в схеме вместо резисторов номинала 1,5 кОм (R23, R48) устанавливаются резисторы сопротивлением 3 кОм.
Диоды D1, D9 (D12, D22) защищают выход усилителя от возможных всплесков напряжения на индуктивности дросселя L1 (L2). В тексте [1] было указано, что каждый из дросселей имеет 16 витков эмалированного провода. Внешний диаметр намотки
12 мм. Диаметр провода в первоисточнике не указан. Можно предположить, что он равен примерно 0,8 мм.
Цепочки R9C3 и R65C29 на выходе УНЧ препятствуют возникновению паразитной генерации на высоких частотах.
Минимальной защитой каждого канала УМЗЧ могло бы служить ограничение выходного тока усилителя при КЗ или очень маленьком сопротивлении нагрузки. Но большие токовые перегрузки выходных каскадов усилителя могут быть и при большом входном сигнале усилителя. В любом случае в схеме рис.1 резко возрастет напряжение на базе транзисторов ТЗ, Т4 (Т16, Т17), возрастет ток светодиода оптопары IC1-A, IC2-A или IC5-A, IC7-A типа РС817.
(Продолжение следует) РА №5 2009г.


(Окончание, начало см. РА5/2009)
Это приведет к отпиранию соответствующего фототранзистора оптопары (IC1-B, IC2-B или IC5-В, IC7-B) (рис.3)
переключению компаратора микросхемы IC3 NE555.
Через транзистор Т8 произойдет запирание (выключение звука) микросхемы IC4.
Микросхема таймера серии 555 на рис.3 включена как одновибратор. После переключения от сигнала по входу TR (вывод 2) примерно через 0,5 с таймер вернется в исходное состояние, разрешая работу микросхемы IC4.
При этом на выходе OUT IC3 будет низкое напряжение, транзистор Т8 насыщен, а через вывод 1 (MUTE) IC4 будет
протекать ток порядка 1,5 мА. При уменьшении тока микросхема IC4 запирается.







Следует обратить внимание читателей, что в Интернет имеется информация о недопустимости             даже
незначительного превышения тока через вывод 1 (MUTE) микросхемы LM4702. Это может привести к выходу ее из строя.
Автор [1] обращает внимание читателей на то, что электролитические
конденсаторы в усилителях НЧ являются источником нелинейных искажений, поэтому схема нейтрализует их с помощью
использования схем интеграторов на микросхеме IC5. Два интегратора (IC5-A и IC5-B) сравнивают постоянную
составляющую каналов УНЧ с нулевым потенциалом. В случае появления сигнала
ошибки (независимо от его знака) на соответствующий вход микросхемы IC4 с выхода интегратора будет подан
компенсирующий сигнал противоположной полярности.
Рабочий диапазон УМЗЧ, проверенный автором [1], составлял от постоянного тока до 120 кГц. Верхний предел
определялся возможностями использовавшегося прибора фирмы Audio Precision.
Схема выходного каскада УМЗЧ при использовании в нем полевых транзисторов показана на рис.2.
В схеме рис.2 используются: транзисторы Т1,Т5,Т11,Т13 -2SJ200;T7,T10,T15,T18 - 2SK1529; резисторы
R3,R5,R17,R18,R56,R57, R67,R70- 150 Ом; R23, R48 - 3 кОм. Другие радиокомпоненты аналогичны указанным на рис.1.
Вспомогательные компоненты УМЗЧ показаны на рис.3. На рис.4 показан рисунок печатной платы со стороны А, на рис.5
- со стороны В. Расположение деталей усилителя на стороне А платы УМЗЧ показано на рис.6.
Литература:
1.    Stereofonni    vykonove zesilovace    2    х    250W     s LM4702//Amaterske RADIO. -2008. - №10. - S.25-34.