Wzmacniacz na tranzystorach HEXFET o mocy 400W/4W ; 200W/8W Sinus

z opóYnionym w³¹czaniem g³ooników.

Kilka s³ów od Autora

Przedstawiam wspania³y wzmacniacz który zadowoli ka¿dego amatora czystej, dynamicznej oraz g³oonej muzyki. Wzmacniacz posiada niebagateln¹ moc czterystu wat [4W] która powinna wystarczyæ nie tylko do domu lecz tak¿e do nag³oonienia oredniej wielkoo 454c210e ci lokalów. Posiada on opóYnione w³¹cznie g³oonika, co eliminuje nieprzyjemne trzaski podczas uruchamiania, lecz po wy³¹czeniu zasilania wzmacniacz poma³u gaonie (40 000 uF trochê trzyma napiêcie), co po chwili powoduje nieprzyjemne zniekszta³cenia. Mo¿na to usun¹æ za pomoc¹ osobnego uk³adu który odetnie g³oonik natychmiast po wy³¹czeniu. Koszt samego wzmacniacza (bez zasilania i radiatora) wynosi ok.120 z³. Uk³ad z³o¿ony z dobrych elementów odpala za pierwszym razem ! Wszystkie u¿yte rezystory s¹ 1% lub dok³adniejsze. Wszystkie elementy przed wlutowaniem nale¿y sprawdziæ miernikiem w szczególnooci tranzystory te ma³e i du¿e !!! Tranzystory wykonawcze najlepiej nabyæ wszystkie z tej samej firmy oraz grupy np. IRFP 240 /11h. Gdy po raz pierwszy odpali³em wzmacniacz nie mog³em uwierzyæ, ¿e tak niewielkim kosztem mo¿na zbudowaæ coo tak wielkiego, mój Kenwood zmala³ w oka mgnieniu a kolumny Dalli 104 w koñcu pokaza³y na co je staæ. Wzmacniacz gra³ bardzo ³adnie. Nie "gubi³ siê" nawet przy du¿ych wysterowaniach na bardzo z³o¿onych utworach. DYwiêk by³ przejrzysty z pe³nym uwidocznieniem ca³ej sceny i g³êbi utworu. Ogólnie jest to owietny projekt i polecam jego wykonanie ka¿demu zapalonemu audiofilowi z odrobin¹ umiejêtnooci technicznych.

A mój Kenwood pójdzie chyba na wczesn¹ emeryturê... :)

Wstêpny Wzmacniacz Ró¿nicowy

Pierwszy stopieñ stanowi wzmacniacz ró¿nicowy zbudowany na niskoszumnych tranzystorach Q2 i Q3 oraz na rezystorach R35 i R36. Q4,Q5,R4 i DZ2 zapewniaj¹ sta³e Yród³o zasilania 14,4V na kolektorach Q2 i Q3. Q1,R7,R8,DZ1 i C1 formuj¹ sta³e natê¿enie, które daje 1,5mA na wstêpny stopieñ ró¿nicowy. Te modu³y stanowi¹ pierwszy stopieñ wzmacniacza i praktycznie ustanawiaj¹ ca³¹ jego charakterystykê.

Wzmacniacz Napiêciowy

Ten stopieñ zapewnia wiêkszooæ wzmocnienia napiêciowego, które nastêpny stopieñ potrzebuje do wysterowania koñcówek do pe³nej mocy. Q6,Q7,Q8,Q9,R12,R13,R14,R15,C3,C7,C8 stanowi¹ drugi ró¿nicowy stopieñ wzmocnienia napiêciowego. Q7 i Q9 formuj¹ coo zwanego fachowo jako pr¹dowe obci¹¿enie lustrzane dla drugiego stopnia ró¿nicowego i zmuszaj¹ ten stopieñ do podzia³u natê¿enia dostarczanego od R15, co daje ok. 8mA. Pozosta³e czêoci, g³ównie kondensatory zapewniaj¹ lokaln¹ kompensacjê czêstotliwooci dla tego stopnia.

Stopieñ Steruj¹cy

Jak sama nazwa wskazuje Q10,R34,R37,R38,P1,C12 formuj¹ stopieñ steruj¹cy. Jego g³ównym celem jest zapewnienie stabilnego i skompensowanego Yród³a napiêcia na bramkach HEXFET-ów.

Stopieñ Pr¹dowy lub Stopieñ Wyjociowy

Jeszcze raz nazwa sama wskazuje. Ten stopieñ przekszta³ca napiêcie uzyskane we wzmacniaczu napiêciowym i zapewnia wszystkie Ampery potrzebne do wysterowania 4W lub 8W obci¹¿enia. 2W obci¹¿enia wymaga³yby wiêkszej liczby koñcówek mocy.

Dodatek Wykrywaj¹cy Przesterowanie

Jest to prosty uk³ad zbudowany na Q19,Q20,R40-R45,C15,C16,LD1. Wykrywa on obcinanie przez wzmacniacz szczytów amplitudy. Generalnie dioda ta miga w rytm bardzo du¿ych wysterowañ, ale o s³yszalnym przesterowaniu mo¿emy mówiæ dopiero, gdy owieci nieustannie.

Wymagania Dotycz¹ce Zasilania

Transformator o mocy ok. 625W i napiêciu 2x50V AC. Mostek prostowniczy 400V/35A. Minimaln¹ filtracj¹ by³oby 15 000uF/75V na ka¿d¹ szynê zasilaj¹c¹. Najlepsz¹ filtracjê stanowi³oby 40 000uF/75V na ka¿d¹ szynê. Niestety jest to wzmacniacz bardzo du¿ej mocy tote¿ do jej osi¹gniêcia potrzebuje tak du¿ej filtracji.

Rozpoczynamy Testowanie

Na tym etapie zak³adam ¿e posk³ada³eo/ao ju¿ ca³¹ p³ytkê oprócz Q10 i koñcówek mocy. Jak na razie przylutuj Q10 na kablach i pozwól mu spokojnie wisieæ.

Testów Ci¹g Dalszy

Wa¿nym jest aby przetestowaæ modu³y wzmacniacza na tym etapie aby upewniæ siê, ¿e wszystko dzia³a prawid³owo. Mo¿na to osi¹gn¹æ poprzez wlutowanie rezystora 10Ohm/0.25W wzd³u¿ DZ3 od strony ocie¿ek (nalutowaæ na jego punkty lutownicze). Wlutowuj¹c go omijamy stopieñ wyjociowy i przekszta³camy nasz modu³ we wzmacniacz o bardzo ma³ej mocy, który mo¿e byæ testowany bez uszkodzenia drogich koñcówek mocy. Po pod³¹czeniu tego rezystora mo¿emy w³¹czyæ zasilanie +/- 70V. Je¿eli nie by³o teraz ¿adnego dymu, to u¿ywaj¹c miernika na miliwoltomierzu sprawdY spadki napiêcia na nastêpuj¹cych rezystorach :

R3 ~ 1.6V

R5 ~ 1.6V

R12 ~ 500mV

R13 ~ 500mV

R15 ~ 1.0V

Napiêcie pomiêdzy wyjociem, a mas¹ powinno wynosiæ 0mV DC ale mo¿e wynosiæ nawet +/-100mV DC.

Je¿eli te wartooci zgadzaj¹ siê na +/- 10% to mo¿esz byæ pewien, ¿e wzmacniacz dzia³a poprawnie. Kiedy sprawdzi³eo/ao ju¿ te spadki to wy³¹cz zasilanie i odlutuj 10 Ohm-owy rezystor.

Kompletowanie Wzmacniacza

Tranzystor Q10 musi byæ zamontowany na g³ównym radiatorze. Montuje siê go na kablach uwa¿aj¹c na wyprowadzenia. Rezystory Yród³owe R24-R31 montujemy na sta³e od strony ocie¿ek ok. 5mm nad p³ytk¹. Tranzystory koñcowe przykrêcamy na le¿¹co do k¹townika aluminiowego grubooci minimalnie 3mm i p³ytki. Oczywiocie stosujemy podk³adki mikowe i pastê silikonow¹ pod ka¿dy tranzystor. K¹townik przykrêcamy do dooæ du¿ych rozmiarów radiatora. Profil radiatora zostawiam do twojego w³asnego wyboru. Kable zasilaj¹ce musz¹ byæ dooæ grube. Musz¹ wytrzymaæ one szczytowo 6 Amper. Dobrze nadaje siê tu plecionka g³oonikowa z miedzi beztlenowej o pow. 2,5mm². Na ocie¿ki pr¹dowe na p³ytce zaleca³bym nalutowanie drutu orednicy 2mm i solidne zalanie go cyn¹... Je¿eli ktoo siê nie zorientowa³ to czerwone ocie¿ki na projekcie to zworki.

Testy Koñcowe i Regulacja

Doszliomy do punktu kiedy mo¿emy przeprowadziæ pe³en test wzmacniacza. Lecz wczeoniej musisz sprawdziæ kilka rzeczy :

- nó¿ki ¿adnego z tranzystorów nie mog¹ mieæ kontaktu z radiatorem. SprawdY to za pomoc¹ miernika. Wszystkie nó¿ki !

- napiêcie zasilania nie przekracza grubo ponad +/- 70 V ! (zupe³ny max. - 78V)

- kable zasilaj¹ce s¹ odpowiednio grube i dobrze pod³¹czone (polaryzacja)

- potencjometr wieloobrotowy P1 jest ustawiony na 0 Ohm. Wtedy pomiêdzy baz¹, a kolektorem Q10 jest równe 4.7k Ohm

- pod³¹czaj¹c linie zasilaj¹ce miej pewnooæ ¿e s¹ tam w³o¿one bezpieczniki 2A (tak na wszelki wypadek, póYniej zmieñ na 8A)

Teraz mo¿emy rozpocz¹æ regulacjê. Pod³¹cz woltomierz do wyjocia wzmacniacza. Po w³¹czeniu zasilania wskazania miernika powinny wynosiæ od 0mV do +/- 50mV. Je¿eli jest inaczej to wy³¹cz wzmacniacz i sprawdY swoj¹ pracê. Je¿eli wszystko posz³o dobrze to pod³¹cz obci¹¿enie i sprawdY spadki napiêcia na rezystorach Yród³owych (R24-R31) bez sygna³u ! Po prostu jeden czujnik do jednej nó¿ki, a drugi do drugiej. Teraz delikatnie stroj¹c potencjometrem P1 ustaw spadek napiêcia na 18mV, co odpowiada ok. 100mA poboru pr¹du na tranzystor. Teraz sprawdY wszystkie rezystory Yród³owe i znajdY ten, który ma najwy¿szy odczyt i w³aonie jego ustaw za pomoc¹ P1 na 18mV. Je¿eli na pocz¹tku miernik bêdzie wskazywa³ 0mV to siê nie przejmuj, tym potencjometrem na pewno to dostroisz ale uwaga zbyt du¿y pobór pr¹du przez d³u¿szy czas mo¿e doprowadziæ do uszkodzenia lub nadmiernego grzania siê tranzystorów mocy.

Ja stroi³em to prawie 10 minut...

Spis Czêoci

Kondensatory

C1 100uf 100V

C2 2.2uf MKT

C3 10nf MKT

C4 10pf ceramiczny

C5 100uf 100V

C6 1nf MKT

C7 10pf ceramiczny

C8 100uf 100V

C9 100uf 100V

C10 100uf 100V

C11 18pf ceramiczny

C12 470nf MKT

C13 330uf 25V (o ma³ej up³ywowooci)

C14 470nf MKT

C15 10nf MKT

C16 100nf MKT

Pó³przewodniki

D1 1N4007

D2 1N4007

DZ1 15V 1 WAT (np. 1N4744)

DZ2 15V 1 WAT (np. 1N4744)

DZ3 7.5V 1 WAT (np. 1N4737)

DZ4 7.5V 1 WAT (np. 1N4737)

Q1 MJE340

Q2 BC546B

Q3 BC546B

Q4 BC546B

Q5 BC546B

Q6 MJE350

Q7 MJE340

Q8 MJE350

Q9 MJE340

Q10    BD139-16

Q11 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q12 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q13 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q14 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q15 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q16 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q17 2SK1530/IRFP240 TO-3P MOSFET

Q18 2SJ201/IRFP9240 TO-3P MOSFET

Q19 BC546B

Q20 BC556B

Rezystory

Wszystkie rezystory maj¹ tolerancjê 1% lub mniej chyba ¿e pokazano inaczej.

P1    5K Ohm, potencjometr 30-to obrotowy

R1 15K Ohm

R2 1K Ohm

R3 2.2K Ohm

R4 10K Ohm

R5 2.2K Ohm

R6 18K Ohm

R7    10K Ohm 1 WAT 5%

R8 10K Ohm

R9 10 Ohm

R10 470 Ohm

R11 15K Ohm

R12 100 Ohm

R13 100 Ohm

R14    10K Ohm 1 WAT 5%

R15 120 Ohm

R16 470 Ohm

R17 470 Ohm

R18 470 Ohm

R19 470 Ohm

R20 470 Ohm

R21 470 Ohm

R22 470 Ohm

R23    470 Ohm

R24    0.22 Ohm 5WAT

R25    0.22 Ohm 5WAT

R26    0.22 Ohm 5WAT

R27    0.22 Ohm 5WAT

R28    0.22 Ohm 5WAT

R29    0.22 Ohm 5WAT

R30    0.22 Ohm 5WAT

R31    0.22 Ohm 5WAT

R32 100 Ohm

R33 100 Ohm

R34 82 Ohm

R35 100 Ohm

R36 100 Ohm

R37 1K Ohm

R38 4.7K Ohm

R40 82K Ohm

R41 1K Ohm

R42 1M Ohm

R43 100K Ohm

R44 330K Ohm

R45 5.6K Ohm

F1 bezpiecznik topikowy, bezzw³oczny 8 Amper

F2 bezpiecznik topikowy, bezzw³oczny 8 Amper

Parametry

- moc wyjociowa    : 200 W sinus przy 8 Ohm, 400 W sinus przy 4 Ohm

- pasmo przenoszenia : 4Hz do 56kHz (±3dB)

- stosunek sygna³/szum niewa¿ony : -122dB (20Hz - 20KHz)

- stosunek sygna³/szum A-wa¿ony    : -126dB (20Hz - 20KHz)

- znamionowe napiêcie wejociowe    : 1.2V RMS (dla 200W/8W)

- zniekszta³cenia harmoniczne    : <.07% (20Hz - 20kHz), typowo <.005%

- wspó³czynnik t³umienia    : 200 przy 8 Ohm

Bibliografia

Projekt zaczerpniêty z https://www.aussieamplifiers.com/

- dokumentacja & PCB     - [DeV]sHin - devshin@alpha.net.pl

- projekt w praktyce zrealizowa³    - Wilu - willu@obywatel.pl