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100W HiFi音频放大器电路

作者:fanxiaoxi 时间:2023-02-02

该放大器的设计具有以下规格:即使在20KHz时,在100W的全功率下失真也小于0.1%。功率必须归因于扩展的带宽。必须保护输出晶体管免于短路。电源必须对称,以便在出口处不需要电解电容器。增强器材料必须是通用的,并且每个人都可以使用。构造和调整必须简单。放大器必须经济有效。整个电路基于两个达林顿输出晶体管,在输入电路的帮助下,达林顿输出晶体管的效果几乎完美。



技术指标

输出功率:100W(RL =4Ω,K = 0.1%)或70W(RL =8Ω,K = 0.1%)(连续正弦信号)
与频率有关的功率:10Hz-100KHz在100W时
失真:0.1%在20Hz-
100K时的20KHz本征:在40Hz和10KHz时以4:1的比例测量的0.28%,Pa = 100W
信号/噪声(SIN):70 dB
输入灵敏度:0.775V
输入电阻:100KΩ
输出电阻:0.052Ω(1KHz)
最小值负载:
电源:80V对称(+ 40V,0,-40V)
电流消耗:RL =4Ω时最大2.5A
峰值电流:50mA


电路

输入级是一个差分放大器,其主要元件为晶体管T1和T2。然后我们有了T4的前置步骤,其集电极连接到T3发射极。这就像可调齐纳二极管一样工作,并调节静态电流。最后一步是两个完全互补的晶体管T7和T8(达灵顿)。

对称电压的优点在于,在电路上避免了电解电容器。

由于在C4之前有R2,并且T1的输入电阻过高,因此放大器的输入电阻相当高,超过100KΩ。

负反馈(直流和交流)的电阻为R6。直流负反馈部分在输出端几乎产生零电位。反馈部分AC确定放大率,并取决于R6,C4和R3。放大率由以下公式确定:

Uo / Ui =(R3 + R6)/ R3 = 3420/120 = 28.5

具有T4的级领先于T7和T8,但由于它们是达林顿,因此它们需要的基极电流很小,因此对于T4,我们不需要散热器。

晶体管T3与电阻器R18和R19一起使输出晶体管的输出电流稳定。R18和R19上的压降由P1的位置决定,因为它控制来自T3发射器的集电极电压。R11与C5电容器一起可增加驱动器的交流升压。

输出级的核心是达林顿晶体管BDX66和BDX67。在25°C下,该系列具有以下特征:

  • •集电极集电极电压:100V

  • •最大集电极电流:16A

  • •最大吸收功率:150W

如果集电极电流变为10A,则来自发射器的集电极电压变为2V,DC放大倍数约为1000。当集电极电流为5A时,电压介于0.4V至0.5V之间,放大倍数约为4000。

这些晶体管具有这些特性,是此类电路的理想选择。不管晶体管有多“好”,它们都需要防止短路的保护。

集电极电阻R18和R19上的电压降为我们提供了通过发射器的集电极电流的大小。如果流过电阻器R18和R19的电流超过某个极限,则它们将开始驱动晶体管T5和T6,因为分压器R16,R14和R15,R17上的电压与R18和R19并联。因此,流过二极管D2和D3的电流将减小T7和T6的基极电流,这还将减小集电极电流。

各种其他元素R和C具有不同的用途。C1限制输入带宽。这避免了一部分噪声。C3负责100KHz时的3dB,也就是说,它倾向于频率响应的特性。C6,C7和C8是米勒容量。C9和R20稳定输出。C10 / R21,C12,C11 / R22和C13会切断来自电源的RF频率处的各种峰值。


技术指标

该电路没有困难,并且其构造相对容易。运气好的话,该放大器可以在4Ω的功率下提供120W的功率,但不幸的是变形达到了大约1%。但是在100W(还是4Ω)下,变形小于0.1%。

从下图可以看出,在40Hz至20KHz的频率下,变形保持恒定并且小于0.1%。为了获得最佳性能,输入必须大于0.775V。几乎所有的前置放大器都给出该电平。如果使用更高的输出设备,则必须在放大器的输入端安装10KΩ电位计。

电源供应

众所周知,放大器的性能取决于电源的质量。放大器需要±40V的对称电压。在满功率(4Ω为100W)下,电流为2.5A,在负载为8Ω且功率为70W时,电流为1.1A。为了经济和简单起见,我们使用不稳定的电源。然而,就其性质而言,这样的电源将具有电压波动。

如果全功率输出时的电源为40V,则意味着使用较少的电源,电源电压将趋于增加。但是,由于输出元件的最大工作电压为100V,这意味着±50V,因此应进行设计,以免超出这些限制。因此,我们将电源电压定义为±46V,这样我们也有安全余量。但是,±46V仅在最大和最小负载之间留有6V的余量。但是,这意味着电源的内部电阻必须很小。减小电阻的一种好方法是使用优质的变压器。

有了良好的变压器,桥式整流桥和一些电解电容器,我们就能获得所需的电源。每条电源线上的保险丝用于保护电路免于短路,因为T7和T8保护电路仅在保险丝熔断之前才短路。为了获得立体声性能,我们需要两个放大器,因此需要两个电源。


制作

电阻器R18和R19的PCB间距必须至少为5mm。这产生了良好的渗出,因此产生了良好的散热。晶体管T7和T8以及电容器C7和C8安装在散热器上。

散热器的温度必须为1.2°C /W。如果在两面都涂导热膏,则散热器的温度为1.8°C / W就足够了。众所周知,如果在散热器上放置一个以上的晶体管,那么我们必须将散热器的热阻除以晶体管的数量。因此,如果两个晶体管(T7和T8)都放在散热器上,则类型应为0.6°C / W或0.9°C / W。

晶体管在任何情况下都不应与散热器直接接触,因为集电极连接到晶体管盖,因此会引起短路。因此,需要绝缘体,例如云母。

在连接电容器C7和C8(参见图4)之前,请通过放置例如电容器使它们的端子绝缘。塑料通心粉。

到印刷电路的连接必须使用尽可能短的铜线进行。

输入插孔必须连接到印刷电路中的AF电缆(同轴电缆应接地)。将接地线连接到amp印刷盒的最佳方法是将输入插孔接地。电缆和插头的位置必须尽可能远离其他组件和电缆,以减少220V网络备份和产生噪声的可能性。

次级的两个绕组完全分开。这意味着四根电线将留在我们手中。要了解我们每个人在哪里连接,我们有两个运气并将它们团结在一起。然后我们测量其他两个电压。如果它们之间的电压为60V AC,则将两根导线与电源的地线连接在一起,其余两根在剩余的自由点连接。如果电压为0V,则需要用自由的边来改变连接的边之一。电解电容器必须使用塑料套环或类似物(因尺寸而定)连接至PCB。

调整放大器

将输入短路并确保输出未连接到其他设备后,从电源上取下F2。然后将万用表放在保险丝盒末端的1A DC区域中,将(+)置于C2一侧。

将电位计朝与时钟相反的方向旋转到其末端。检查所有连接,然后将电源适配器连接到网络。万用表应指向0A附近。如果读数更大,则必定会出现错误,您必须立即停止电源。在良好状态下,电流应约为100mA,必须将P1设置为80mA。这意味着功率晶体管中的静止电流约为50mA。

这是调整放大器的整个过程。首先关闭电源后,我们更换F2保险丝。如果发生错误,我们可以通过比较电路中不同点的电压来轻松纠正。在连接扬声器和断开输入的情况下测量了这些电压。


放大器组件清单

电阻:
R1 = 120k |R2,R5,R6 = 3k3 |R3 =120Ω|R4,R8 =680Ω|R7 = 1k5 |R9 = 5k6 |Α10= 1k2 |R11 = 2k7 |R12,R13 =270Ω|R14,R15 =15Ω|R16,R17 =220Ω|R18,R19 =1Ω/ 9W |R20 =10Ω|R21,R22 =1Ω|Ρ1= 1k

电容:
C1 = 470 pF |C2 =10μF/ 63V |C3 = 150pF |C4 =1000μ/ 4V |C5 =220μ/ 40V |C6 = 47pF |C7,C8 = 560pF |C9 = 47nF |C10,C11 = 680nF |C12,C13 = 100nF

半导体:
Τ1,Τ2=BC556Α|Τ3,Τ5= BC547B |Τ4= BC639 |Τ6= BC557B |Τ7= BDX67B,BDX67C |Τ8= BDX66B,BDX66C |D1 = 9V1 / 1.3W |D2,D3 =1Ν4148,1Ν914,BAW62

其他:
2个散热器1.2°C / W或1.8°C / W(参见文本)|功率晶体管绝缘体(云母)


电源组件列表

电阻器:
R1,R2 = 3k3 / 1W

电容:
C1 = 100nF |C2,C3 =4700μF/ 63V

半导体:
D1,D2 = LED |B1 = B80C 3200/5000整流器(桥)

保险丝:
F1 = 1.4A(约)|F2,F3 = 2.5A(大约)

其他:
环形变压器=次级2 x 30V-2x 3,75A |S1 =双极开关|PCB的两个保险丝|220V保险丝盒



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