Понедельник, 21.08.2017, 03:03
электроника
Форум Мой профиль
РегистрацияВход/Выход

Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS
МЕНЮ
Категории
Новости [22]
Новости мира электроники!
Статьи [50]
Схемы, конструкции, полезные материалы и т.д.
Чат
Что интересного
 Блог электроники
Главная » 2013 » Март » 2 » Усилитель на N-канальных полевиках
17:24
Усилитель на N-канальных полевиках

 Автор оригинальной схемы Alex Nikitin. Его усилителю посвящена ветка на форуме Немного звукотехники. К сожалению, использованные автором транзисторы сложно достать, но если внести в схему некоторые изменения можно использовать более доступные транзисторы. Огромная благодарность автору - Алексу Никитину и участникам форума, чьими творческими усилиями родился предложенный ниже вариант принципиальной схемы.

 Принципиальная схема:


 Печатная плата усилителя:


 Монтажка:


 Плата блока питания:


  Плата блока питания с двумя диодными мостами  


 Некоторые рекомендации автора (Алекса Никитина) по настройке усилителя, взятые с форума.


 Авторский вариант принципиальной схемы


 Это переработанный вариант на основе схемы разработанного мной и уже давно снятого с производства усилителя Creek 4330 (выпуска примерно 1997 года) . Почти в точности такая схема у усилителя, который я и сейчас использую дома. Как видите, схема довольно простая с небольшим количеством деталей. Выходная мощность при питании +/- 35 Вольт примерно 40 Вт на 8 Омах, 65-70 Вт на 4 Ом. Не показаны на схеме цепи питания, в том числе питания ОУ ( +/-15В) . Основной блок питания может быть от +/-25 до +/-35 Вольт с ёмкостью сглаживающих конденсаторов от 6800 до 10000 мкФ на два канала, защищённый плавкими предохранителями на 3-4 А ("медленными", с буквой Т) на ВХОДЕ выпрямительного моста, то есть последовательно с каждой половиной вторичной обмотки трансформатора. Выходные транзисторы помещены на теплоотвод с тепловым сопротивлением не больше 1-1,5 градусов на Ватт, закреплены прижимом сверху алюминиевым блоком 10х10х45мм, изоляция ОБЯЗАТЕЛЬНО слюдяная с теплопроводящей смазкой с обеих сторон. Q9 должен иметь хороший тепловой контакт (со смазкой) с теплоотводом выходных транзисторов и лучше всего прямо между ними. Величина R15 определяет крутизну температурной компенсации и может быть слегка изменена для другого типа выходных транзисторов. Теплоотвод желательно заземлить. В целом рекомендую на выход поставить ещё последовательно цепь из резистора 3Вт 1 Ом параллельно с намотанными на него 10 витками эмалированного провода диаметром 1 мм. Это, в целом, обеспечит хорошую стабильность на реактивной нагрузке даже при не слишком удачной разводке.

  К сожалению, выходные транзисторы ни на что заменять не рекомендую. Можно поставить HUF76633P3, но при этом лучше ограничить мощность 30 Ваттами на канал. ZVP3310 опять же нежелательно заменять, я так и не нашёл вполне полноценной замены. Это в целом. На полном безрыбье можно поставить IRF9610 вместо ZVP3310 и другие MOSFET-ы на выход - требования простые - низкое напряжение открывания ("logic level"), мощность рассеяния не меньше 120 Вт, максимальный ток не меньше 20-25А . Но любые замены выходных транзисторов могут повлиять на ряд параметров, в том числе на стабильность и на сопротивляемость короткому замыканию - показанный на схеме вариант при правильной сборке и разводке может выдержать КЗ на выходе вплоть до перегорания предохранителей в цепях вторичной обмотки трансформатора. Повторять это часто тем не менее не рекомендуется BC640 можно заменить на BD140 (только Филипс) . Опять же другие замены возможны, но так как я их не проверял, то рекомендовать не могу.

  Выходной каскад (начиная с Q8) прекрасно работает и без ОООС, имеет низкое выходное сопротивлением (около 0,1 Ом) и искажения порядка 0,2% на 8 Ом нагрузки при токе покоя в 100 мА. При увеличении тока покоя искажения резко уменьшаются. Никакой асимметрии выходного сопротивления плеч здесь нет в силу местной петли ООС. Это хороший повторитель и без ОООС, поэтому он неплохо работает и при замкнутой петле, поскольку он не "опирается" на неё для достижения высокой линейности и низкого выходного сопротивления. Полюс тоже не очень низкий - если мне не изменяет память, искажения в этой схеме начинают расти где-то с 2-3 кГц. Естественно, более высокий полюс был бы лучше, но привёл бы к усложнению схемы. Также и насчёт класса АВ - за эти деньги получить 40 Вт в классе А было бы трудновато . Кстати, этот каскад при наличии хорошего теплоотвода и пониженного питания можно вполне сместить ближе к классу А. Интересное свойство этого выходного каскада - это симметричное ограничение по току, но для весьма больших значений - 30-35А в пике для показанных на схеме транзисторов.

  Питание - тороидальный трансформатор на 120 Вт габаритных, 2 вторички по 25В, затем предохранители на 3 А (Т) , мост, с диодами шунтированными 10нФ (или Шоттки без шунтирования - это лучше) , и примерно 10000 мкФ сглаживающих конденсаторов (ставили 3 по 3300х35В в параллель в каждом плече). Питание общее для двух каналов.
Можно использовать обычные (не logic-level) полевые транзисторы типа IRFP240, но они потребуют существенного повышения тока через Р-канальный полевик и источник тока. Кроме этого, сильно увеличится падение напряжения на "верхнем" выходном транзисторе и для симметричного ограничения надо увеличивать напряжение питания источника тока. В качестве Р-канального транзистора и в источнике тока я применил IRF9610 на радиаторах, с током источника порядка 60 мА. Кроме этого, у "нормальных" полевиков с отсечкой в районе 3,5 Вольт другой температурный коэффициент напряжения отсечки, и надо компенсировать его по-другому. Я ставил в эмиттер транзистора-датчика температуры (на место R15 в обсуждаемой схеме) источник опорного напряжения на 1,2 В ("band-gap reference") - и температурная компенсация получалась практически точной. Короче говоря, применение не "logic level" транзисторов требует существенного изменения схемы. Уж лучше применить что-то типа IRL540/640 если HUF недоступны.

  Я решил детально исследовать процессы, происходящие в выходном каскаде при КЗ и поставил эти два резистора (R21, R22) просто как токовые датчики, правда по 0,05 Ома. Когда я посмотрел в деталях, что происходит, оказалось, что иногда возникает очень кратковременная перегрузка нижнего транзистора по напряжению на затворе - "игла" напряжения, которая, как выяснилось и приводила к разрушению транзисторов в серийных аппаратах. Похоже, что это было связано с кратковременным самовозбуждением при КЗ. Резисторы полностью убрали возможность возникновения этого эффекта, плюс они принимают на себя основную мощность теплового удара при КЗ. Я довольно скоро выяснил, что при увеличенных до 0,33-0,47 Ом номиналах этих резисторов выходной каскад не сгорает при относительно длительном КЗ. Я сначала ставил 3-х ваттные проволочные, но они выдерживали не больше 2-3 тепловых ударов, потом перегорали. С 6-ваттными "Meggit" импульсная рассеиваемая мощность оказалась достаточна для многих циклов работы в таком режиме. После того, как мы начали ставить эти резисторы в выходной каскад, у нас практически сошли на полный ноль отказы выходного каскада в эксплуатации, которые до этого были хотя и невелики в процентном отношении, но регулярны, в основном как результат КЗ на выходе. 

  По поводу IRFP150N. Вкратце - их вполне можно применить, но потребуется изменение схемы - увеличение питающего напряжения для источника тока и УН, увеличение тока ИТ до 30-50 мА, замена R15 на ИОН 1,2В для корректной температурной компенсации тока покоя, соответствующее изменение R18, R20. С ними как раз придётся применить IRF9610, поскольку возрастёт рассеиваемая мощность. Полезно и Q10 заменить на такой же IRF9610 на радиаторе. Какие минусы в применении IRF9610 вместо ZETEXа кроме бОльших межэлектродных емкостей? В принципе, вроде, ничего существенного. Соответственно несколько увеличиваются требования к УН, но в целом такая замена работает.

  Кроме возможных очевидных проблем (сервоканал не должен добавлять шумов и искажений, нормально реагировать на перегрузку УМ, в том числе и асимметричным сигналом, иметь достаточный диапазон регулировки и т.д.), полезно ещё настроить серво на слух под конкретные усилитель и блок питания - проще всего в обсуждаемой схеме путём замены R28 на переменник 47К (лучше сдвоенный для настройки двух каналов одновременно), последовательно с ограничивающим минимальное значение сопротивления резистором (скажем 4К7). Кроме того, в некоторых случаях можно попробовать фильтр второго порядка, поставив конденсатор в 100-220 нФ параллельно R27, подобрав его по отсутствию выброса на АЧХ в области инфранизких частот или по хорошей форме меандра на 20-30 Гц. Вообще настроить серво не так просто, поскольку это должна быть последняя "точная" настройка на слух, после того, как правильно выбраны основные параметры и компоненты блока питания, установлен оптимальный ток покоя выходного каскада и т.д. В некоторых случаях можно улучшить согласование конкретной пары "акустика-усилитель" путём регулировки серво. На усилителе мощности Creek A52SE настройка серво была выведена на переднюю панель как раз для этого. 

  В качестве р-канального транзистора можно использовать ещё ZVP2110 или 2120 - это будет получше, чем 9610. Может потребоваться подбор в небольших пределах R15 (150-330 Ом) для правильной температурной компенсации тока покоя. Если ток покоя с нагревом увеличивается, то сопротивление надо уменьшить. и наоборот. Лучше сделать небольшой отрицательный наклон, чтобы с прогревом теплоотвода ток покоя бы слегка уменьшался - процентов на 10-15 после работы на полной мощности в течение некоторого времени.


 Из приведенных выше цитат можно почерпнуть для себя некоторые полезные моменты, необходимые для настройки усилителя.
Свой вариант усилителя я настраивал следующим образом:

  Выкрутил в сторону наибольшего сопротивления регулировочные резисторы RP1, RP2.
  Включил питание и проверил напряжения питания +/-32В на резисторах R36, R37. 
  Проверил по падению напряжения на резисторах R36 и R37 потребляемый усилителем ток. 
  Проверил питание +/-12В на операционном усилителе, выводы 4 и 8. 
  Проверил постоянное напряжение на выходе усилителя. Получил 2-3мВ. 
  Выставил на резисторе R28 падение напряжения, равное 1.1В, вращая подстроечный многооборотный резистор RP1. 
  Вращая подстроечный многооборотный резистор RP2, выставил на резисторе R36 падение напряжения, соответствующее току через него около 75мА, предварительно дав усилителю прогреться. Рассеиваемая мощность в режиме покоя у моего варианта усилителя получилась около 9Вт. Радиаторы, площадью 1000кв.см, нагревались немного выше температуры тела. 
  Подал на вход тестовый сигнал, установил нужный уровень громкости и провел измерения коэффициента гармоник, интермодуляционных искажений. Посмотрел реакцию усилителя на прямоугольный импульс и т.д. 
  Подключил акустическую систему, подал на вход сигнал с проигрывателя и послушал несколько любимых и знакомых композиций.       Послушал тестовые композиции, музыку разных жанров. Получил море удовольствий и приятных впечатлений оттого, что усилитель заиграл просто замечательно :-)


 Чуть позже я провел субъективное, на слух, сравнительное тестирование усилителя на N-канальных полевых транзисторах и усилителя на микросхеме LM3886. Усилитель на микросхеме, бесспорно, проиграл по качеству звука. Самые существенные впечатления от звука усилителя на N-канальных полевиках у меня такие: в звучании появилась хорошая глубина сцены, отчетливо слышны реверберации помещения, в котором делали запись, звук поражает своей детальностью, совсем не утомляет при прослушивании, даже на большой громкости остается мягким и прозрачным.


 Фото собранного усилителя и подробно одного канала:




Оригинал статьи - _http://ha-lab.narod.ru/nikitin.html


Категория: Статьи | Просмотров: 4656 | Добавил: Denis_K | Рейтинг: 4.4/7
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright Блог электроники 2017
Поиск
Архив записей
Календарь
«  Март 2013  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Статистика
Друзья

    Корзина
    Ваша корзина пуста