Мощный УМЗЧ

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на транзисторах

Опубликовано: 19.03.2017 17:59

Просмотров: 4117

На рисунке показана схема УМЗЧ, развивающего мощность до 275 W на нагрузке сопротивлением 4 Оm при КНИ не превосходящем 0,1%.

 
Технические характеристики УМЗЧ:
1.   Диапазон  рабочих частот при неравномерности АЧХ не более  2 dB от 10 Hz до 100000 kHz.
2.    Максимальная    выходная мощность при КНИ не превосходящем 0,1%  при работе на нагрузку  сопротивлением 8 Оm - 165W.
3.    Максимальная выходная мощность при КНИ не превосходящем 0,1%  при работе на  нагрузку  сопротивлением 4 Оm - 275W.
4. Чувствительность по входу   1 V.
5.  Входное сопротивление   18 kOm.
6.   КНИ  на частоте  1  kHz при выходной мощности 1 W  при  работе  на  нагрузку сопротивлением 8 Оm   - не более 0,005%.
7.  КНИ в диапазоне частот от 20 Hz до 20 kHz  при   выходной   мощности   1   W  при работе на нагрузку сопротивлением  8 От - не более 0,05%.
8.  Скорость нарастания выходного напряжения    20 V / mS.
Усилитель выполнен по традиционной схеме с дифференциальным входом, на основе операционного усилителя общего применения типа КР140УД608. Эта микросхема питается двуполярным напряжением ±15V от двух параметрических стабилизаторов на основе стабилитронов D1 и D2 типа 1N4744A. Данные стабилитроны можно заменить другими, рассчитанными на стабилизацию напряжения 15V, но желательно использовать два одинаковых стабилитрона, и даже из одной партии. Это необходимо для получения наиболее точного равенства по модулю отрицательного и положительного напряжения питания операционного усилителя.
Входной сигнал поступает на инвертирующий вход операционного усилителя, а неинвертирующий вход работает в общей цепи ООС всего УМЗЧ. Напряжение ООС с выхода усилителя поступает на прямой вход ОУ через резистор R6 и делитель R4-R5, соединенный с общим проводом по переменному току через конденсаторы С6-С7, образующие неполярный конденсатор. Напряжение ООС подается на прямой вход ОУ, потому что между выходом ОУ и выходным двухтактным каскадом, представляющим собой эмиттерный повторитель есть инвертирующий каскад на транзисторах Q1 и Q2. В результате в совокупности схемы прямой вход ОУ работает как инвертирующий, а инвертирующий как прямой.
Коэффициент передачи усилителя по напряжению зависит от цепи R6, R4, R5 и в указанном на схеме случае величин этих сопротивлений составляет 40.
Транзисторы Q1 и Q2 работают в классе А, при этом ток покоя через них составляет 10 mА. Выходной каскад на включенных параллельно транзисторах Q8-Q9 и Q10-Q11 работает в классе АВ (режим работы устанавливается регулирующим каскадом на транзисторе Q3 и подстрочном резисторе VR1, создающим ток покоя выходного каскада 100 mА.
Для обеспечения термостабильности УНЧ транзисторы Q1, Q2, Q3, Q6 и Q7 должны быть закреплены на радиаторе, используемом для отвода тепла от выходных транзисторов Q8-Q11.
Транзисторы Q4 и Q5 работают в системе защиты и стабилизации выходного каскада от превышения тока. Ток они определяют измеряя падение напряжения на резисторах R25 и R26. При превышении тока транзисторы открываются, снижая напряжение на базах Q6 и Q7, а это приводит к снижению тока.
Диоды D9 и D10 служат для защиты выходного каскада от выбросов ЭДС самоиндукции нагрузки.
Конденсаторы С4, С5, а так же цепь R29-C18 служат для подавления самовозбуждения усилителя на высоких частотах.
Катушка L1 защищает выход усилителя от емкостных перегрузок, например, связанных с наличием разделительных фильтров в акустических системах. Катушка L1 наматывается на резисторе R30 (он мощностью 5 W), она содержит 15 витков обмоточного провода сечением 1 мм.
В схеме нужно использовать безиндуктивные резисторы (не проволочные). Резисторы R7, R9 мощностью 2W. Резисторы R25, R26, R27, R28, R29, R30 должны быть мощностью не ниже 5W.
Все   конденсаторы   должны   быть   на напряжение не ниже 100V.
Операционный усилитель можно заменить любым ОУ общего применения. Конечно лучше, если это будет малошумящий операционный усилитель.
Источник питания для стереофонического усилителя должен обеспечивать максимальный ток не менее 40А. Источник питания может быть нестабилизированным, но его выходные напряжения должны быть качественно отфильтрованы от пульсаций переменного тока (или импульсного тока, если источник питания импульсный).
При работе с большой громкостью выходные транзисторы подвержены существенному нагреву, поэтому необходимо обеспечить их качественный и эффективный теплоотвод с помощью пассивного радиатора большой площади или радиатора меньшей площади с применением принудительного охлаждения путем обдува электровентилятором, например, от блока питания персонального компьютера, или аналогичного.
На схемах показаны напряжения на некоторых резисторах. Эти напряжения служат для косвенного измерения тока
(чтобы не разрывать цепь для подключения амперметра и чтобы сопротивление амперметра не влияло на результат измерения), они измеряются не относительно общего провода, как это делается обычно, а непосредственно между выводами соответствующего резистора.
Горчук Н.В.
Литература:
1. Elektor, №12 за 1995 год.
Радиоконструктор 12-2014