Усилитель мощности - "Оплеуха Микрухам 2.0" [2012]

Предыстория. Почему я решил сделать новую ОМ? А потому-то захотелось сделать усилитель для себя, хороший, но не хотелось «городить огород» и изобретать что-то сложное, монстроподобное, поэтому я начал экспериментировать со старой схемой оплеухи с целью получения максимального качества, при минимуме деталей. Наверное, многие помнят мой симметричный усилитель - большой и сложный... Так вот, новая оплеуха, при всей простоте схемы ни на грамм не уступает тому симметричному усилителю. Сделать сложную схему – просто, а вот сделать качественную схему и при этом отказаться от ведра транзисторов и печатной платы размеров метр на метр - куда сложней. Поэтому основная цель разработки усилителя была - получить максимальные параметры, при максимальной простоте схемы и это было достигнуто оптимизацией режимов работы каскадов, применением других полупроводников и некоторыми изменениями в схеме.

Схема усилителя. Схема представляется собой типичного Линна известного еще нашим предкам. Особенность схемы не в новизне, которой тут нет, а в современной элементарной базе, правильно подобранных режимах работы и правильной коррекции. Все это позволило получить от вполне стандартной схемы очень хорошие характеристики. А вот и сама схема:

Технические характеристики усилителя (частично получены путем моделирование в Multisim):

Частотный диапазон относительно 10 кГц (-0,1 дБ) = 25 - 40 000 Гц
Частотный диапазон относительно 10 кГц (-1 дБ) = 8 - 125 000 Гц
Частотный диапазон относительно 10 кГц (-3 дБ) = 4 - 250 000 Гц
Максимальная выходная мощность (Нагрузка 8 Ом, 1 кГц) = 97,4 Вт
Максимальная выходная мощность (Нагрузка 8 Ом, 20 кГц) = 96,7 Вт
THD+N (при Pвых <= 60 Вт, 20 кГц) <= 0,0009%
THD+N (при максимальной выходной мощности, 1 кГц) = 0,003%
THD+N (при максимальной выходной мощности, 20 кГц) = 0,008%
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения (для диф.каскада) = 225 В/мкс
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения (для КУНа) = 187 В/мкс
Диапазон питающих напряжений = +/- 25 ... +/- 60 В
Номинальное напряжение питания (100 Вт, 4 Ом) = +/- 36 В
Номинальное напряжение питания (100 Вт, 8 Ом) = +/- 48 В

Измерения RMAA:

Элементная база или «из чего собирать?». При сборке любого УМЗЧ следует помнить, что каждый компонент усилителя, каждый конденсатор, транзистор и даже резистор, в какой-то степени влияет на его технические характеристики, поэтому при сборке усилителя желательно выбирать наиболее качественные компоненты из доступных.

Резисторы. Все резисторы, кроме дополнительно указанных на схеме, устанавливаются рассчитанные на мощность рассеивания 0,25 Вт. Лучше применять металлопленочные резисторы из-за их меньшего собственного шума. Можно применять как советские МЛТ, так и любые их китайские аналоги. Не желательно в качестве R26-R29 применять проволочные резисторы из-за их относительно высокой паразитной индуктивности. Стремиться применять высокоточные резисторы (с допуском менее 1%) - не нужно. Допустимо применять резисторы с допуском 5%. Подстроечные резисторы (R3 и R16) следует брать импортные, многооборотные (это облегчит настройку усилителя).

Конденсаторы. Основное внимание необходимо уделить качеству конденсаторов, которые стоят на пути прохождения сигнала (С1 и С2). В роли этих конденсаторов лучше выбрать наиболее качественное из возможных. Лучше не применять керамические конденсаторы в качестве С1. В качестве С2 лучше применить не полярный электролит, но в случае чего, можно и полярный. Ни в коем случае нельзя применять электролиты производства СССР, поскольку они скорее всего уже давно высохли и поэтому не смогут обеспечить должных качественных параметров. В качестве С7 и С8 лучше всего использовать пленочные конденсаторы, но допускается применять и керамические конденсаторы. Конденсаторы C3,C4,C5 и C6 - керамические. Конденсаторы С9, С10, С12, С13, С15, С16, С21, С22 – электролиты, фильтра питания. Их качество решающей роли не играет, но лучше избегать левых китайских контор, а так же высохших советских электролитов. Напряжения конденсаторов по шинам питания, необходимо выбирать исходя из напряжением питания. Конденсаторы С11, С14, С17, С18, С19, С20 – пленочные. Напряжение их так же следует выбирать исходя из напряжения питания. Их качество так же сильного значения не имеет, но лучше выбрать что-нибудь по лучше.

Транзисторы. Самое главное правило – применять то, что указано на схеме и сюрпризов не будет. Не рекомендуется применять транзисторы-аналоги, особенно - производства СССР, а также категорически не рекомендуется применять транзисторы KSE340/350 (MJE340/350) – это почти со стопроцентной гарантией приведет к самовозбуждению усилителя. При покупке транзисторов следует опасаться поддельных транзисторов. Фотографии оригинальных транзисторов привожу ниже:

2SC5200/2SA1943

2SC4793/2SA1837

2SD669/2SB649

BC546B/BC556B

BC337

Некоторые важные моменты по сборке усилителя. Теперь когда с элементной базой разобрались и определились из чего будем строить усилитель, необходимо разобраться с другими не менее важными моментами.

Радиатор. Усилитель работает в классе AB и поэтому нуждается в очень серьезном охлаждении. Пожалуй основной для нас качественной характеристикой радиатора является площадь его поверхностей. Для отвода 1 Вт тепла необходимо приблизительно 15 см2 площади радиатора (для алюминия и его сплавов). Необходимую площадь радиатора можно рассчитать по формуле: S=Pвых*(1-КПД)*15. Где, Pвых - выходная мощность усилителя. Для 100 Вт'ного усилителя площадь радиатора должна быть не менее: S=100*(1-0,55)*15=675 см2. 

Некоторые важные моменты. Далее просто перечислю что необходимо учитывать при сборке:

1. Допускается нагрев транзисторов VT7 и VT10 до 70 градусов – это их нормальный режим работы.
2. Транзисторы VT11, VT12, VT13, VT14, VT9 должны быть установлены на ОДНОМ радиаторе.
3. Желательно хорошо пролудить силовые дорожки на плате усилителя (земляную, выходную, дорожки питания и эмитерные дорожки выходников).
4. Усилитель необходимо настраивать с закороченным входом и только после 10 минутного прогрева.
5. Ток покоя может плавать в пределах +/- 10-20% - это нормально.
6. Усилитель не имеет защиты от КЗ, перегрева и от постоянного напряжения на выходе, поэтому не допускается использование усилителя без дополнительных средств защиты..
7. При эксплуатации усилителя без схемы задержки подключения АС возможен небольшой хлопок при включении и/или выключении питания.
8. Усилитель собранный на исправных деталях запускается сразу без всяких проблем.

Настройка тока покоя. Между эмитерами VT13 и VT14 включаем милливольтметр. Подаем напряжение на усилитель. Вход усилителя должен быть замкнут на землю. При первом пуске вольтметр может показать что-то от 0 до 15 мВ. С помощь R16 выставляем необходимый ток покоя. Значение тока покоя вычисляем по формуле: Iпок=U/R. Где, U – показание вольтметра (в вольтах, 1 В = 1000 мВ), R – сопротивление между эмитерами выходников (по схеме = 0.47 Ома). Рекомендую выставлять ток покоя 40 – 80 мА, что соответствует показаниям милливольтметра 19-38 мВ. При первом включении сопротивление R16 должно быть максимальным.

Выставление «нуля» на выходе усилителя. Подключаем между выходом и землей милливольтметра постоянного тока и вращая движок подстроечного резистор R3 добиваемся нулевого значения постоянного напряжения на выходе. Регулировку так же проводим при закороченном на землю входе. При первом включении движок подстроечного резистора R3 должен находится в среднем положении.

Печатные платы. Существует несколько вариантов печатных плат. Первый - авторский:

Именно с усилителя построенного на авторской печатной плате снимались технические характеристики. Этот вариант печатной платы присутствует во вложении к статье.

Второй вариант был разработан товарищем с ником «Лепёхин». Этот вариант разводки так же присутствует в архиве со статьей. Позже этот вариант ПП был изменен товарищем под ником «Gora» и теперь этот окончательный вариант ПП производится в заводских условиях и все желающие могут приобрести заводскую плату для постройки усилителя «Оплеуха Микрухам 2.0». Фотография заводской платы ниже:

Фотографии готового усилителя:

Благодарю всех кто принимал участие в обсуждении усилителя на форуме сайта «Паяльник».

Особую благодарность хочу выразить Лепёхину за разработку правильной разводки для усилителя, а так же Gora за то, что он взял на себя заводское производство плат для данного усилителя.

Так же хотелось бы поблагодарить всех кто собрал мой усилитель, всех кому не равнодушно мое творчество, спасибо всем!

Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• УНЧ