Bylo prozkoumáno 5 nejlepších 40 Wattových zesilovacích obvodů

V tomto příspěvku budeme hovořit o 5 vynikajících, snadno sestavitelných Hi-Fi 40 wattových zesilovacích obvodech s nízkým zkreslením, které lze dále vylepšit na vyšší příkon pomocí několika drobných vylepšení.

K tomuto článku mi přispěl e-mailem oddaný následovník

I když můžete najít několik hybridních výstupních modulů, jen stěží některý z nich dokáže spojit jednoduchost s cenovou dostupností a skvělým celkovým výkonem.

Jedním z nich je čip SGS TDA2030 použitý v současném zesilovači. Uspořádání zesilovače je nekomplikované: výkonový operační zesilovač doprovázený dvěma tranzistory spojenými mostem. Zvukový signál je předán neinvertujícímu vstupu výkonového zesilovače lC1 přes zásuvku K1 a kondenzátor C1.

Napájecí proud IC osciluje podle vstupního signálu.

Z tohoto důvodu vykazuje rovnoměrně se měnící pokles napětí kolem rezistorů R6, R7. R8 a R9 vzhledem k tomu, že jsou ve zdrojových řádcích operačního zesilovače. Pokud je proud pod 1 A, pokles napětí na rezistorech bude nedostatečný pro zapnutí tranzistorů T1 a T2. To znamená, že výstupy do 2 W do 4 Ohm reproduktorů jsou zcela napájeny operačním zesilovačem.

Jakmile výstupní proud stoupne nad úroveň 1 A, tranzistory se zapnou a zesílí výkon zesilovače.

Pokud je vstupní signál nízký, má za následek nedostatečný klidový proud přes tranzistor, ale protože k tomu dochází prostřednictvím crossoverové sítě operační zesilovač, problémy se nakonec vyhnou.

IC navíc poskytuje tepelnou kompenzaci, a proto zajišťuje zaručenou stabilitu pracovního bodu.

Napájecí napětí se může pohybovat mezi 12 V a absolutním maximem 44 V. Budování zesilovače na desce plošných spojů musí být snadné.

Tranzistory spolu s integrovaným obvodem by měly být instalovány a izolovány na chladiči přibližně 2 kW-1. Naneste hodně tepelně vodivého kompozitu. Napájecí vedení musí být chráněno pojistkou 3,15 A. vedení by mělo být chráněno pojistkou 3,15 A.

Kruhový diagram

Design PCB

Seznam dílů

Rezistory, všechny 1/4 watt 5%, pokud není uvedeno jinak

• R1 až R4 = 100 tis
• R5 = 8k2
• R6 až R9 = 1,4 ohm 1%
• R10 = 1 ohm

Kondenzátory

• C1 = 470 nF
• C2 = 10uF, 63V radiální
• C3 = 4,7uF, 63V radiální
• C4, C5, C7 = 220 nF MKT nebo keramika
• C6 = 2200uF, 50V radiální

Polovodiče

• D1, D2 = 1N4007
• T1 = BD712
• T2 = BD711
• IC1 = TDA2030

Smíšený

• K1 = audio zásuvka nebo jack
• Chladič = 2K W ^ -1
• Izolační podložky atd. Pro IC1, T1, T2

Technické specifikace

Provozní napětí: 44V maximum

Výstupní výkon = 22 wattů v 8 Ohm reproduktoru a 40 wattů v 4 Ohm reproduktoru s THD = 0,1%

Harmonické zkreslení

• 1 kHz při 8 ohmech při 11 W = 0,012%
• 1 kHz při 4 ohmech při 20 W = 0,032%
• 20 kHz při 8 ohmech při 11 W = 0,074%
• 1 kHz v 8 ohmech při 1 wattu = 0,038%
• 1 kHz při 4 ohmech při 1 wattu = 0,044%
• Proud = 38 mA přibližně Quiscent
• Účinnost = 8 Ohm 62,5%
• Maximální zatížení = 4 Ohm 64%

2) 40 W zesilovač využívající IC LM391

Tento druhý design je výkonný střední výkonový zesilovač bez ozdůbek, který může být speciálně přizpůsoben pro použití v „kombinovaném“ typu přenosných zesilovačů, které jsou oblíbené u kytaristů a jazzových umělců.

Zesilovač je efektivní směs vestavěného zvukového ovladače IC LM391-80 a výstupního stupně push-pull s bipolárními tranzistory.

Níže uvádíme několik jedinečných aspektů designu.

NTC, který je ve fyzickém kontaktu s výkonovými tranzistory, umožňuje LM391 vypnout výkonový stupeň, když se přehřívá. Výchozí bod této tepelné bezpečnosti je umístěn při proudu NTC asi 200 pA.

Elektrolytický kondenzátor uzemňující NTC působí tak, že představuje „měkký start“, což znamená, že se při zapnutí zesilovače vyhnete hlučnému cvaknutí nebo jinému neklamnému zvuku z reproduktoru.

Mohlo by se zdát, že ochrana je příliš citlivá, a proto může být vyžadován pokus a omyl pro hodnotu R4 nebo NTC. Je snadné použít zpětnou vazbu v zesilovači připojením R23 k linkové síti C5-R7.

Ostatní komponenty spolu s R10 rozhodují o frekvenční odezvě zesilovače, která může vyžadovat jemné doladění, aby splnila specifické požadavky. Čísla komponent uvedená v tomto článku mohou být pro většinu aplikací v pořádku.

Výsledek experimentování s různými hodnotami C5 a R7 lze snadno určit (nebo slyšet) krátkým zkratem R23. U reproduktorů 4 Ohm je třeba snížit R23 na 0,18 Ohm. Je smutné, že LM391-80 je zranitelný vůči oscilacím, které je třeba udržovat pod kontrolou prostřednictvím komponent RX, C6, C8 a C9 (v mnoha případech může být C6 odstraněn).

Rezistor RX specificky minimalizuje zisk otevřené smyčky. Pokud je použit RX, musí být připojeno Ry, aby se kompenzovalo výsledné posunuté napětí. Komponenty R22 a C12 tvoří síť Boucherot, která stabilizuje zesilovač na vysokých frekvencích. Vstup zesilovače musí být ovládán nízkoimpedančním zdrojem, který je schopen dodávat „linkové“ zvukové signály (0 dB).

Síť R1-C1 tlumí amplitudy nad 50 kHz nebo tak. Klidový proud zesilovače je definován přednastavením P1. Na začátku upravte toto ovládání na 0 Ohm a dolaďte ho až do ustálení klidového proudu 50 mA.

Tuto hodnotu můžete zvýšit na 400 mA, pokud hledáte nízké zkreslení. Výkonové tranzistory jsou všechny umístěny ve stejné části desky plošných spojů, aby je bylo možné upnout na společný chladič spolu s NTC.

Chladič musí být docela velký s tepelným odporem 1 K Wsl nebo méně. Všimněte si, že L1 je vyroben z 20 závitů o průměru 0,8 mm. smaltovaný měděný drát navinutý kolem R21. C9 je keramický kondenzátor.

Kruhový diagram

Technická data

Nyní se podívejme na několik testovaných dat:

S napájecím napětím: 35 V R23 zkratováno:

Šířka pásma 3 dB (8 Q]: přibližně 11 Hz až 20 kHz

THD (přechodné harmonické zkreslení) při 1 kHz:. 1 W do 8 Ohm: 0,006% (Iq = 400 mA) 1 W do 8 Ohm: 0,02% (Iq = 50 mA) 65 W do 8 Ohm: 0,02% (Um = 873 mV) 80 W do 4 Ohm: 0,2% ( Um = 700 mV nástupní úroveň proudového limitu).

Rozložení desek plošných spojů a komponent

Seznam dílů

3) 40 wattový výkonový zesilovač využívající IC LM2876 od společnosti Texas Instruments

Třetím designem je další skvělý obvod Hi-Fi 40 wattového zesilovače výkonu, který využívá jediný čip LM2876 pro dodávání specifikovaného množství hudebního výkonu přes 8 ohmový reproduktor.

IC LM2876 je vysoce kvalitní audio zesilovač, který je navržen tak, aby nepřetržitě zpracovával průměrný výkon 40 wattů přes 8 Ohm reproduktor s THD 0,1% a frekvenčním rozsahem 20 Hz až 20 kHz.

Výkon tohoto integrovaného obvodu je mnohem lepší než u jiných hybridních integrovaných obvodů díky jeho vestavěné funkci zvané obvody pro okamžitou regulaci teploty pomocí okamžité teploty nebo Špice.

'SPiKe' zahrnuje kompletní ochranu čipu proti výstupnímu přepětí, podpětí, přetížení a náhodným zkratům.

IC LM2876 vykazuje vynikající poměr signálu k šumu nad 95 dB, což zaručuje vynikající čistotu a reprodukci zvuku na úrovni Hi-Fi.

Pinoutový diagram LM2876

Kruhový diagram

Kompletní schéma zapojení tohoto 40 W zesilovače založeného na LM2876 je uvedeno níže:

Pro více informací o tom prosím navštivte datový list IC

4) 40 wattový obvod stereofonního zesilovače pomocí IC TDA7292

Doposud jsme diskutovali o zesilovačích s mono 40 wattovým výstupem, avšak tento čtvrtý obvod v seznamu je navržen tak, aby nabízel stereo 40 + 40 wattový výstup prostřednictvím jediného čipu IC TDA7292. Takže pokud hledáte stereofonní verzi 40 wattového zesilovače, pak tento design splní váš požadavek velmi snadno.

Tento vynikající jednočipový stereofonní zesilovač vyrábí společnost ST mikroelektronika .

Obvod nevyžaduje téměř žádné komponenty a lze jej rychle nakonfigurovat pomocí dobře navržené desky plošných spojů, která je uvedena v datovém listu.

Hlavní rysy

• Široký rozsah napájecího napětí (od +/- 12 V ± 33 V)
• Pracuje s duálním napájením pro optimální výstupní výkon
• Navrženo pro plný výstupní výkon 40 W + 40 W do 8 Ω s napájecím napětím = ± 26 V a celkovým harmonickým zkreslením nejvýše = 10%
• Interně eliminovaný „popový“ zvuk při zapnutí / vypnutí napájení
• Doporučit možnost Ztlumit, která je také („bez“ pop)
• Když je kolík Mute uzemněn, IC přejde do pohotovostního režimu s nízkou spotřebou více.
• Interně je IC chráněn proti zkratu, což znamená, že IC nebude hořet ani se nepoškodí, když dojde k náhodnému zkratu nebo přetížení výstupu.
• Integrovaný obvod má také zabudovanou ochranu proti tepelnému přetížení, takže přehřátí také nepoškodí integrovaný obvod.

Kompletní obvodové schéma

Absolutní maximální hodnocení

Následuje maximální absolutní hodnocení IC TDA7292, které by nemělo být překročeno, aby se IC trvale chránilo před poškozením:

• DC napájecí napětí ± 35 V
• (Já_NEBO) Výstupní špičkový proud (interně omezen) 5 A
• (Str_dokud) Ztrátový výkon Tcase = 70 ° C 40 W.
• (T._na) Provozní teplota -20 až 85 ° C
• (T._j) Teplota spojení -40 až 150 ° C
• (T._stg) Skladovací teplota -40 až 150 ° C

Odkaz: Další podrobnosti a kompletní design desek plošných spojů najdete v původní datový list IC.

5) 40 W zesilovač pouze s tranzistory

Všechny výše vysvětlené návrhy jsou závislé na integrovaných obvodech a všichni víme, jak snadno mohou tyto integrované obvody v jakémkoli okamžiku zastarat. Snad nejlepší způsob, jak mít univerzální design zesilovače evergreen, je mít jej ve formě diskrétní tranzistorové verze, jak ukazuje tento pátý finální design:

Toto je ve skutečnosti zkrácená verze populárního 100 wattového zesilovače z tohoto webu. Bylo zjednodušeno odstraněním několika mosfetů a snížením napájecího vstupu na 24V.

Části uvedené ve výše uvedeném tranzistorovém 40 wattovém zesilovacím obvodu vypadají trochu netradičně a nemusí být na trhu snadno dostupné. Krása takových tranzistorových verzí je však v tom, že aktivní složky lze snadno nahradit ekvivalentními hodnotami. Pro tento návrh také můžeme najít příslušné ekvivalenty a nahradit je zde pro získání stejných bezchybných výsledků.

Zesilovač je skvěle navržen inženýry Hitachi, aby poskytoval vynikající čistotu s minimálním zkreslením. Zkoušel jsem to a byl jsem docela nadšený svým obrovským nastavitelným rozsahem výkonu a výjimečnou kvalitou výstupu.

Celý seznam dílů naleznete na tento článek.