ОПЛЕУХА МИКРОСХЕМАМ
Оплеуха микрухам — не самый простой, но высококачественный усилитель мощности НЧ. Усилитель способен развивать максимальную выходную мощность в 130 ватт и работает в довольно широком диапазоне входного напряжения. Выходной каскад усилителя построен на паре 2sa1943 2sc5200 и работает в режиме АВ. Эта версия, автором была разработана в этом году, ниже ее основные параметры.
- Диапазон питающих напряжений = +/- 20В … +/- 60В
- Номинальное напряжение питания (100Вт, 4 Ом) = +/- 36В
- Номинальное напряжение питания (100Вт, 8 Ом) = +/- 48В
С мощностью все понятно, а что со стороны искажений?
- THD+N (при Pвых<=60Вт, 20кГц) <= 0,0009%
- THD+N (при максимальной выходной мощности, 1кГц) = 0,003%
- THD+N (при максимальной выходной мощности, 20кГц) = 0,008%
Детали, используемые в этом модуле — подстроечные резисторы, маломощные и среднемощные транзисторы:
Соответствие: отечественный транзистор ⇒ импортный аналог
|
|
|
|
Подключение IRF3205
Подключение данного транзистора ничем не отличается от способа подключения остальных n-канальных МОП-транзисторов в корпусе ТО-220. Ниже Вы можете увидеть цоколевку выводов MOSFET’а:
Управление осуществляется затвором (gate). В теории, полевику все равно где у него сток, а где исток. Однако в жизни проблема заключается в том, что ради улучшения характеристик транзистора контакты стока и стока производители делают разными. А на мощных моделях из-за технического процесса образуется паразитный обратный диод.
Подключение к микроконтроллеру
Так как для открытия транзистора на затвор необходимо подать около 20В, то подключить его напрямую к МК, который выйдет максимум 5, не получится. Есть несколько способов решения этой задачи:
- Регулировать напряжение на затворе менее мощным транзистором, благодаря которому можно управлять напряжением в 5В. В таком случае схема будет простая и все, что придется добавить — это два резистора (подтягивающий на 10 кОм и ограничивающий ток на 100 Ом)
- Использовать специализированный драйвер. Такая микросхема будет формировать необходимый сигнал управления и выравнивать уровень между контроллером и транзистором. Ниже приведена одна из возможных схем для такого способа.
- Воспользоваться другим транзистором, у которого вольтаж открытия будет ниже. Вот список наиболее мощных и распространенных транзисторов, которые можно использовать с микроконтроллерами такими, как arduino, например:
- IRF3704ZPBF
- IRLB8743PBF
- IRL2203NPBF
- IRLB8748PBF
- IRL8113PBF
↑ Далее встал вопрос с фильтрами
Мне захотелось сделать такой вариант: купить для каждого канала выключатель на 3 положения. Первое положение (выключатель в крайнем левом положении), усилитель воспроизводит все до 100гц. Второе положение (выключатель в среднем положении), усилитель воспроизводит полностью весь сигнал. Третье положение (выключатель в крайнем правом положении), усилитель воспроизводит все от 200гц. Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Фильтр который обрезает все что ниже 200гц я сделал из одного конденсатора 0.047мкф (к73-15А) на каждый канал.
Ну и в конце осталось сделать корпус и функцию REM (управление).
Маркировка
Транзистор, чаще всего, обозначен на корпусе только цифрами. Цифры “13009” обозначают серийный номер в американской системе JEDEC. Считается, что впервые данный транзистор произвела американская компания Motorola. Символы mje, в начале маркировки транзистора указывали на брэнд именно этой компании. После 1999 года, когда компания Motorola была реструктуризирована, с символов «MJE» начинается маркировка данного транзистора у других производителей, не связанных с этой компанией. В то же время ON Semiconductor, дочерняя компания Motorola, так же продолжает выпускать эти транзисторы с указанием mje13009 на корпусе. Более именитые из производители, вместо MJE, указывают в начале маркировки первые буквы из названия своих компаний: ST13009 (ST Microelectronics), J13009,FJP13009 (Fairchild), PHE13009 (WeEn Semiconductors).
ЗАЩИТА АС УМЗЧ
Изначально задумал использовать схему защиты от БРИГ, но затем читая отзывы о симисторной защите захотел попробовать ее. Блоки защиты были сделаны в самом конце, тогда было туго с финансами, а симисторы и прочие компоненты схемы у нас оказались довольно дороги, поэтому вернулся к релейной защите.
В итоге были собраны три блока защиты, один из них для сабвуферного усилителя, а два остальных для каналов ОМ.
В сети можно найти большое количество схем блоков защиты, но эта схема перепробована мной неоднократно. При наличии постоянного напряжения на выходе (выше допустимого) защита мгновенно срабатывает спасая динамическую головку. После подачи питания реле замыкается, а при срабатывания схемы оно должно размыкаться. Защита включает головку с небольшой задержкой — это тоже в свою очередь, является дополнительной страховкой и щелчок после включения, почти не слышен.
Компоненты блока защиты могут отклоняться от указанного, Основной транзистор можно заменить на наш КТ815Г, использовал высоковольтные транзисторы MJE13003 — их у меня навалом, кроме того, они довольно мощные и не перегреваются в ходе работы, поэтому в теплоотводе не нуждаются. Маломощные транзисторы можно заменить на S9014, 9018, 9012, даже на КТ315, оптимальный вариант — 2N5551. Реле на 7-10 Ампер, подобрать можно любое реле на 12 или 24 Вольта, в моем случае на 12 Вольт.
Блоки защиты для каналов ОМ установлены возле трансформатора второго инвертора, работает все это дело довольно четко, при максимальной громкости защита может сработать (ложно) крайне редко.
Подбор транзисторов в усилитель JLH
Выходные транзисторы
- Старые экземпляры, которые делались по меза-планарной технологии (2N3055), которую вытеснила эпитаксильно-паланарная современная (MJE3055) — очень музыкальные транзисторы.
- Несмотря на АЧХ, звук 2n3055 звонче и прозрачнее, но у 2sc3281 звук более приглушённый и ламповый, что ли. Видимо, сказывается распределение гармоник
- Самыми лучшими и стабильными в этом агрегате все-таки оказались MJ15024, MJ15003, 2N2773. Бэтта транзисторов выходного каскада при 4 Ом нагрузке должна быть не менее 120.
- Супер транзисторы — MJ15026, 15027 за 27 $ один, в Штатах 7 $.
Ну и моторолловский клон 2SC3281 — это MJL3281A, он по линейности Кус вообще рекордсмен. Практически прямая «полка», а спад беты начинается с 5-6 Ампер. По звуку лидируют MJL3281A (NPN) MJL1302A (PNP) как самые интегрально-линейные мощные биполярные транзисторы для ЗЧ.
Очень хороший результат дает параллельное включение на выходе 2-х 3-х транзисторов средней мощности 2sc5707, предварительно отобранных по бэтте (она у них очень высокая – до 560). Паяем по 2-3 транзистора на общую медную пластину, а потом ее крепим к радиатору через прокладку, паять лучше легкоплавким припоем пос-61.
В пластике (ТО-247) можно ставить MJE21193, 2CS5200, КТ8101 (в порядке ухудшения качества); В металле (ТО-3) можно MJ15003, MJ15024, 2N3055, КТ819ВМ, ГМ (в таком же порядке); Из наших — КТ908, КТ903, КТ808, КТ805, КТ803 (КТ908 на голову выше всех, из отечественных они самые лучшие).
Не применяйте MJL21294, эти транзисторы не для этого усилителя. Тем более при 4 Ом нагрузке. Вот в однотактном повторителе Игоря Семынина или усилителях с составными транзисторами на выходе им самое место. В усилителе по схеме JLH чем выше Кус выходных транзисторов и предвыходного — тем лучше. MJL-21194 сейчас лучшие для звука но не для Худа, в JLH можно применить MJ15003, но у них корпус неудобный, как и у 2N3055
Смотрел характеристики аппарата на таком комплекте транзисторов: Выходные высокочастотные 2sc5200 + драйверный каскад на вс550bp, входной транзистор bc109b. Искажения получились 0,02. 0,03 % при прекрасном меандре. При тех же условиях низкочастотные моторолы с невысокой бэтой дают искажения 0,08-0,1 % при сильно заваленном фронте меандра.
Схема с ВЧ транзисторами на выходе должна обязательно корректироваться от возбуждения установкой конденсаторов между базой и коллектором драйверного транзистора порядка 10-15 пФ и конденсатором емкостью 22-60 пФ параллельно резистору ООС R5 2,7 кОм. Если конденсатор ООС имеет номинал 470-680 мкФ, то делитель ООС 2,7 кОм/240 Ом лучше уменьшить до 1,2 кОм/120 Ом, что даст меньшие искажения и большую устойчивость.
Современные транзисторы проигрывают винтажным по качеству воспроизведения НЧ. Я считаю, что 2SA1943, 2SC5200 обеспечивают лучшее звучание, чем MJ15003, 15004 или MJ15024, 25.
MJL21194 сочетают в себе плюсы: плоский удобный для монтажа корпус и узкую полосу в 4-6,5 МГц. Правда они имеют два «минуса» — высокую стоимость и маленький коэффициент усиления. Мощные современные транзисторы с ft>30MHz ставить не рекомендуются — будет возбуд. Старые НЧ транзисторы лучше себя ведут, чем новодельные ВЧ. В этом смысле стоит попробовать наши Кт805-Кт819
У транзисторов серий: MJ, MJL, MJW – 21193, 21194, 21195, 21196… применена медная металлизация на поверхности кристалла для формирования вывода базы, что выравнивает температуру поверхности кристалла, улучшает распределение тока по площади кристалла и расширяет ОБР, особенно в области высоких напряжений.
Драйверный транзистор
Перепробовал множество транзисторов в драйвере, лучшие результаты показал 2sc2240, что закономерно т.к. у него 300-700 бэтта, при прекрасной линейности тока коллектора в диапазоне 1,0-50 мА и малая емкость 3 пФ, приклеиваем к нему медную пластинку получаем превосходный драйвер средней мощности = Ибуки
Если у вас выходные транзисторы с большой бэттой, то ток от драйверного транзистора нужен не очень большой 15-25 мА, так что не нужно туда ставить тупой конский транзистор. Из советских неплох кт602Б, но его нужно отбирать с бетой при токе 20-30 мА не менее 200.
Маломощный предвыходной транзистор показывает намного лучшие результаты по качеству меандра и искажениям чем BD139 и такие же «среднемощные» из-за более линейных характеристик при токах 10-30 мА, высокого h21э и малых межэлектродных емкостей. Особенно хорош прирост качества в классической схеме 1969 года.
