Схема усилителя мощностью 100 Вт
Схемы усилителей звука мощностью 100 Вт разработаны с применением микросхемы TDA7294 DMOS. Для получения громкого и глубокого звука мы используем схемы усилителей с более высокой мощностью. Следующая в статье конструкция усилка даст вам лучший результат в 100 ватт от двухполярного источника питания 35 В.
Представленная здесь схема 100-ваттного усилителя звука проста в разработке и имеет опции отключения звука/режима ожидания. Кроме этого, TDA7294 обладает очень низким уровнем искажений, малым уровнем шума, снабжена защитой от короткого замыкания на выходе.
Также, в чипе предусмотрена функцию теплового отключения в случае превышения температурной составляющей в выходном каскаде. Для усилителей звука предназначенных для работы в диапазоне 100 ватт, как правило требуется много силовых транзисторов в оконечном каскаде, здесь же, всего одна микросхема TDA7294V дает 100 ватт на выходе без каких-либо сложных компонентов.
Микросхема TDA7294
TDA7294 — это интегральная схема, поставляется в 15-ваттном монолитном корпусе. Она предназначена для использования в качестве усилителя звука класса AB в устройствах Hi-Fi. Микросхема имеет очень высокий диапазон рабочего напряжения +/- 40 В и большую выходную мощность.
Необходимые компоненты (спецификация)
| № | Обозначение | Номинал | Количество |
| 1 | C7, C8 | 220 мкФ | 2 |
| 2 | C2, C9 | 22 мкФ | 2 |
| 3 | C3, C4 | 10 мкФ | 2 |
| 4 | C1 | 1 мкФ | 1 |
| 5 | C5, C6 | 100 нФ | 2 |
| 6 | R3, R7 | 22 кОм | 2 |
| 7 | R4, R5 | 10 кОм | 2 |
| 8 | R1 | 1 кОм | 1 |
| 9 | R2 | 33 кОм | 1 |
| 10 | R6 | 680 Ом | 1 |
| 11 | D1 | 1N4148 | 1 |
| 12 | IC1 | TDA7294V | 1 |
| 13 | J2 | Аудио ВХОД | 1 |
| 14 | J3 | ВЫХОД на динамик | 1 |
| 15 | J1 | + 35 В GND -35 В постоянного тока | 1 |
Конструкция и принцип работы
TDA7294 имеет биполярный входной каскад крутизны, ступень усиления и сдвига уровня mos, выходной каскад mos и защиту от короткого замыкания, внешние компоненты предназначены только для смещения и фильтрации. Пороговое напряжение включения этой ИС в режиме ожидания падает до 1,5 В, а пороговое значение при отключении снижается до 3,5 В.
Кстати, пороговое напряжение при отключении звука составляет 1,5 В, а напряжение, которое отключает звук находится в пределах 3,5 В, следовательно, оба контакта смещены выше 3,5 В от цепи источника питания +35 В. Применяйте динамик 8 Ом мощностью 100 Вт в качестве устройства нагрузки, чтобы получить ожидаемую мощность. Используйте резисторы в диапазоне до 1 Вт, а все конденсаторы должны быть с номинальным напряжением не менее 60 В.
Печатная плата усилителя мощностью 100 Вт. 100-Watt-Amplifier-Circuit-Gerber
Важные детали для электронщиков при использовании КТ972А
Один из важных моментов — это правильное подключение транзистора к цепи. Кт972А имеет 3 вывода: E, B и C. Вывод E — это эмиттер, вывод B — база, а вывод C — коллектор. Подключение транзистора неправильно может привести к неполадкам в работе всей схемы.
Другим важным аспектом, который необходимо учитывать, является номинальное значение тока и напряжения, которое может выдержать Кт972А. Эти параметры могут быть различными в зависимости от производителя и модели транзистора. Необходимо убедиться, что эти значения соответствуют требованиям вашей схемы, чтобы избежать перегрузок и повреждений.
Также стоит обратить внимание на коэффициент усиления тока бета (β) транзистора. Он указывает, во сколько раз текущий усилитель усиливает входной сигнал
Если вам необходимо получить определенное значение усиления, то нужно выбирать правильный транзистор, учитывая его β-коэффициент.
Наконец, не стоит забывать о физических размерах Кт972А. В зависимости от конкретной модели, он может иметь различные размеры и форму
Это важно учитывать при проектировании или монтаже устройства, чтобы транзистор был установлен без затруднений и не вызывал конфликтов с другими компонентами
В итоге, при использовании Кт972А необходимо учесть следующие моменты: правильное подключение, соответствие номинальных значений тока и напряжения, усиление тока бета и физические размеры. Тщательное изучение данных характеристик позволит правильно использовать транзистор и достичь желаемых результатов в вашем электронном проекте.
Список компонентов схемы
- 0R22 5,0 Вт Резистор (R19, R25) 2 шт.
- 1K0 0,25 Вт 5% резистор (R9, R10) 2 шт.
- 1K2 0,25 Вт 5% резистор (R14 ) 1 шт.
- 1N4148 диод (D1, D2) 2 шт.
- 1N5404 диод (D3, D4, D5, D6) 4 шт.
- 2K2 0,25 Вт 5% резистор (R23) 1 шт.
- МОП-транзистор 2SJ162 (Q3) 1 шт.
- 2SK1058 МОП-транзистор (Q5) 1 шт.
- 3K9 0,25 Вт 5% резистор (R12, R13) 2 шт.
- 10R 1.0W 5% (R24) 1 шт.
- 10K 0.25W 5% (R8) 1 шт.
- 10u 16V конденсатор (C1) 1 шт.
- 47k 0.25W 5% резистор (R2, R3, R15, R16) 4 шт.
- Конденсатор 47U 35 В 8 мм ( C2) 1 шт.
- Керамический конденсатор 82P 50 В, 5 мм (C5, C6) 2 шт.
- Керамический конденсатор 100N 50 В (C3, C7) 2 шт.
- 470R 0,25 Вт 5% резистор (R5, R6) 2 шт.
- 470P / 50V 5 мм керамические конденсаторы (С4) 1 шт.
- 4700u 25 мм 63V конденсатор (С8, С9) 2 шт.
- транзистор BD139 225 (В9, В10) 2 шт.
- транзистор BD140 225 (В7, В8) 2 шт.
- транзистор MPSA56 К 92 (Q1, Q12) 2 шт.
- Трансформатор 40 В – 0 – 40 В 3 А 1 шт.
Цоколевка
Распиновку транзистор 2N3906 имеет следующую. Чаще всего выпускаются в пластмассовом ТО-92 и весит не более 0,18 г. Этот корпус имеет три гибких вывода для дырочного монтажа. Если смотреть прямо на скошенную часть с той стороны, где нанесена маркировка, то самый левый вывод -это эмиттер, средний – база, правый – коллектор.
Компании Fairchild Semiconductor, Jiangsu Changjiang Electronics Technology, Daya Electric Group, General Semiconductor, Silicon Standard, Daya Electric Group, GUANGDONG HOTTECH INDUSTRIAL, SHENZHEN KOO CHIN ELECTRONICS также выпускают данное изделие в SOT-23. У Fairchild Semiconductor встречаются в SOT-223. Эти пластиковые корпуса, с тремя короткими выводами, предназначены для поверхностного монтажа (SMD).
Схемы тестирования временных параметров транзистора
Диаграмма входного сигнала.
Схема измерения при резистивной нагрузке.
Параметры режима:
UCC = 125 В. RC = 125 Ом. RB = 47 Ом. D1 диод 1N5820 или подобный. SCOPE – осциллограф “Tektronics 475” или подобный
tr, tf ˂ 10 нс; скважность ≤ 1%
Схема измерений с параметрами элементов при индуктивной нагрузке транзистора.
Входной сигнал: прямоугольный импульс с амплитудой 5 В и протяженностью фронтов tr и tf не более 10 нс
Скважность импульсов 10%. Протяженность импульса подбирается из требуемой величины коллекторного тока IC. UCC подбирается из требуемой величины IC
RB подбирается из требуемой величины IB1. Диод MR826 выбирается на напряжение 1 кВ. Напряжение ограничения UCLAMP = 300 В
UCC подбирается из требуемой величины IC. RB подбирается из требуемой величины IB1. Диод MR826 выбирается на напряжение 1 кВ. Напряжение ограничения UCLAMP = 300 В.
Диаграммы выходных токов и напряжений.
На рисунке:
- tf CLAMPED – время спадания импульса тока при ограничении напряжения на уровне UCLAMPED.
- IC(PK) максимальное достижимое значение тока, по которому подбираются значение UCC и длительность входного импульса.
Расчетные формулы: t1 = L × IC(PK) / UCC; t2 = L × IC(PK) / UCLAMP.
Сборка корпуса усилителя
Почти все сделано вручную. Нижняя часть усилителя выполнена из толстого алюминиевого листа, боковые стороны немного потоньше. Усилен стальными углами, болтами, окрашен в черный матовый цвет. Разработаны все надписи в MS Word и далее травление. Затем шлифовка и в конце лакировка прозрачным лаком, 4 тонких слоя. Верхняя часть корпуса и задняя стенка — оргстекло.
Сам корпус не вентилируется, и это ошибка, но после нескольких лет использования вентиляторы почти никогда не включались, а корпус не был даже теплым на ощупь. Основная причина этого решения заключалась в том, что усилитель имеет охлаждение с запасом (радиаторы большие).
После первого запуска и прослушивания музыки УНЧ превысил все ожидания. Музыка чистая, с приятным пространством и стерео, с полным, мягким басом. Усилитель управляет акустическими системами Tonsil Altus 300 и проблем с их раскачкой нет.
Соответствие: отечественный транзистор ⇒ импортный аналог
|
|
|
|
Характеристики транзистора КТ972А
Транзистор КТ972А относится к биполярным низкошумящим p-n-p транзисторам. Он широко используется в различных электронных устройствах, таких как усилители звука, радиоприемники, схемы стабилизаторов напряжения, и другие.
Основные характеристики транзистора КТ972А:
Максимальное значение коллекторного тока (Icmax): 300 мА. Это максимальное значение тока, которое может протекать через коллектор транзистора без его повреждения. При превышении этого значения транзистор может перегреться и служба его могут быть существенно сокращена.
Максимальное значение обратного коллекторно-эмиттерного напряжения (Vceo): 60 В. Это максимальное значение напряжения между коллектором и эмиттером, при котором транзистор работает нормально. Если напряжение превышает это значение, транзистор может быть поврежден или выйти из строя.
Максимальная мощность (Pcmax): 300 мВт. Это максимальная мощность, которую можно подавать на выход транзистора без перегрева. При превышении этого значения транзистор может перегреться и выйти из строя.
Усиление по току коллектора (hfe): 50-300. Это величина, определяющая соотношение между током коллектора и током базы транзистора. Она показывает, во сколько раз усиливается ток коллектора по сравнению с током базы. Чем больше значение hfe, тем больше ток можно усилить.
Транзистор КТ972А имеет низкий уровень шума и хорошую стабильность работы. Он обладает высоким значением надежности, что позволяет использовать его в различных критических приложениях
Важно учитывать указанные характеристики при проектировании схем и выборе транзистора для конкретного применения
Подробное описание цоколевки КТ972А
Цоколевка КТ972А представляет собой специальную конструкцию, которая играет важную роль в работе транзистора. Она определяет подключение транзистора к внешним цепям.
Цоколевка КТ972А состоит из трех выводов, которые обозначаются буквами B (база), C (коллектор) и E (эмиттер).
Вывод B (база) служит для управления транзистором. На этот вывод подается управляющее напряжение, которое управляет током, протекающим через транзистор. Вывод C (коллектор) предназначен для отвода коллекторного тока, а вывод E (эмиттер) — для вывода эмиттерного тока.
При подключении транзистора с цоколевкой КТ972А необходимо правильно соединить каждый вывод транзистора соответствующим выводом цоколевки:
- Вывод B (база) транзистора соединяется с выводом B на цоколевке.
- Вывод C (коллектор) транзистора соединяется с выводом C на цоколевке.
- Вывод E (эмиттер) транзистора соединяется с выводом E на цоколевке.
Правильное подключение цоколевки КТ972А позволяет обеспечить корректную работу транзистора и его взаимодействие с другими элементами электрической цепи.
Цоколевка КТ972А является стандартной для многих транзисторов и широко используется в электронике
При подборе и подключении транзисторов всегда следует обращать внимание на правильное соответствие цоколевок
ЗАМЕНА ТРАНЗИСТОРА ДАРЛИНГТОНА ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ – СДЕЛАЙ САМ
Биполярные транзисторы, включенные по схеме Дарлингтона, т. е. соединенные с общим коллектором (транзистор Дарлингтона), часто являются составным элементов радиолюбительских конструкций. Как известно, при таком включении коэффициент усиления по току, как правило, увеличивается в десятки раз. Однако добиться значительного запаса работоспособности по напряжению, воздействующему на каскад, удается не всегда. Усилители по схеме Дарлингтона, состоящие из двух биполярных транзисторов (Рис. 1.23), часто выходят из строя при воздействии импульсного напряжения, даже если оно не превышает значение электрических параметров, указанных в справочной литературе.
С этим неприятным эффектом можно бороться разными способами. Одним из них — самым простым — является наличие в паре транзистора с большим (в несколько раз) запасом ресурса по напряжению коллектор-эмиттер. Относительно высокая стоимость таких «высоковольтных» транзисторов приводит к увеличению себестоимости конструкции. Можно, конечно, приобрести специальные составные кремниевые транзисторы в одном корпусе, например: КТ712, КТ825, КТ827, КТ829, КТ834, КТ848, КТ852, КТ853, КТ894, КТ897, КТ898, КТ972, КТ973 и др. Этот список включает мощные и средней мощности приборы, разработанные практически для всего спектра радиотехнических устройств. А можно воспользоваться классической схемой Дарлингтона — с двумя параллельно включенными полевыми транзисторами типа КП501В — или использовать приборы КП501А…В, КП540 и другие с аналогичными электрическими характеристиками (Рис. 1.24). При этом вывод затвора подключают вместо базы VT1, а вывод истока — вместо эмиттера VT2, вывод стока — вместо объединенных коллекторов VT1, VT2.
Рис. 1.23. Схема включения транзисторов по схеме Дарлингтона
Рис. 1.24. Замена полевыми транзисторами составного транзистора по схеме Дарлингтона
После такой несложной доработки, т.е. замены узлов в электрических схемах, универсального применения, усилитель тока на транзисторах VT1, VT2 не выходит из строя даже при 10-кратной и более перегрузке по напряжению. Причем сопротивление ограничительного резистора в цепи затвора VT1 также увеличивается в несколько раз. Это приводит к тому, что полевые транзисторы имеют более высокое входное сопротивление и, как следствие, выдерживают перегрузки при импульсном характере управления данным электронным узлом.
Коэффициент усиления по току полученного каскада не менее 50. Увеличивается прямо пропорционально увеличению напряжения питания узла.
Элементы схемы и их назначение
Резистор Rt. Сопротивление резистора зависит от характера на грузки и выбирается таким, чтобы на выводе затвора параллельно соединенных полевых транзисторов присутствовало 0,5 Упит. При этом максимальный ток не должен превышать 0.2 А (в случае применения полевого транзистора из серии КП501).
Полевые транзисторы VT1, VT2. При отсутствии дискретных транзисторов типа КП501А…В можно без потери качества работы устройства использовать микросхему 1014КТ1В. В отличие, например, от 1014КТ1А и 1014КТ1Б эта микросхема выдерживает более высокие перегрузки по приложенному напряжению импульсного характера — до 200 В постоянного напряжения. Цоколевка включения транзисторов микросхемы 1014КТ1А…1014К1В показана на Рис. 1.25.
Так же как и в предыдущем варианте (Рис. 1.24), полевые транзисторы включают параллельно.
Цоколевка полевых транзисторов в микросхеме 1014КТ1А…В
Автор опробовал десятки электронных узлов, включенных по схеме Дарлингтона. Такие узлы используются в радиолюбительских конструкциях в качестве токовых ключей аналогично составным транзисторам, включенным по схеме Дарлингтона. К перечисленным выше особенностям полевых транзисторов можно добавить их энергоэкономичность, так как в закрытом состоянии из-за высокого входного сопротивления они практически не потребляют тока. Что касается стоимости таких транзисторов, то сегодня она практически такая же, как и стоимость среднемощных транзисторов типа КТ815, КТ817, КТ819 (и аналогичным им), которые принято использовать в качестве усилителя тока для управления устройствами нагрузки.
Производители
Выпускают транзистор 2N3906 такие фирмы: ON Semiconductor, KEC(Korea Electronics), Fairchild Semiconductor, Unisonic Technologies, Micro Commercial Components, SeCoS Halbleitertechnologie, First Silicon, Central Semiconductor, AUK, STMicroelectronics, Inchange Semiconductor, Transys Electronics, SHENZHEN KOO CHIN ELECTRONICS, Tiger Electronic, GUANGDONG HOTTECH INDUSTRIAL, Pan Jit International, SHENZHEN YONGERJIA INDUSTRY, Jiangsu Changjiang Electronics Technology, Rohm, Daya Electric Group, Guangdong Kexin Industrial, General Semiconductor, Weitron Technology, New Jersey Semi-Conductor Products, SEMTECH ELECTRONICS, Micro Electronics, Dc Components, KODENSHI KOREA, Semtech Corporation, Silicon Standard, Nanjing International, Diodes Incorporated.
Схема простого 100 Вт HI-FI УМЗЧ
Схема очень проста и состоит из пары входных транзисторов MPSA56 (BC556), драйверов на BD139 и BD140 и дополнительных выходных транзисторов 2SK1058 и 2SJ162. Это дорогие компоненты, но замена на более дешевые не рекомендуется.
В покое тока цепи составляет около 210 мА. Это связано с тем, что УНЧ до уровня примерно 8 Вт в классе А, а по мере роста в класса В переходит работа. В результате обеспечивается прослушивание с очень низким уровнем искажений. Выпрямительный мост состоит из диодов по 3 А. Схема построена на фильтрующих конденсаторах 2 x 4700 мкФ / 63 В. Это для одного канала. Для двух каналов используем два отдельных источника тока с двумя трансформаторами. Если же берем один трансформатор, то он должен иметь около 5 А тока.
Простая конструкция печатной платы предназначена для подключения к четырем монтажным отверстиям и крепления непосредственно на радиатор. МОП-транзисторы также облегчат работу сборки на печатной плате, они будут прочно собраны на металле и иметь оптимальную конструкцию для теплообмена усилителя, что является большим преимуществом.
- Сигнальный вход и шасси J1, J2.
- Колонки подключены между J3 и J7.
- Трансформатор 35 В в соединении J6, J4, J5.
Усилитель также имеет модульную структуру, допустимо его собрать мостом, соединяющим две нагрузки 8 Ом, тогда усилитель мощности выдаст 250 Вт моно. Для этого входной сигнал первого усилителя соединен с J1 и J2, вторым усилителем J1 и J2 посредством короткого замыкания, а первый, второй наконечник J8, J3 усилителя подключен к выходу динамика. В этом случае необходимо подключить два выходных разъема динамика усилителя: J3 и J7. В этом случае лучше выбрать выходной предохранитель на 8 А.
КТ972А — транзистор с особыми характеристиками
Одной из ключевых особенностей КТ972А является его высокая мощность. Этот транзистор способен выдерживать большие токи и напряжения, что позволяет использовать его в схемах с высокими требованиями к нагрузке.
КТ972А также отличается высокой скоростью переключения. Это означает, что он способен быстро и точно переключаться между состояниями «открыто» и «закрыто». Благодаря этому, транзистор КТ972А может использоваться в высокочастотных устройствах, таких как радиопередатчики и радиоприемники.
Надежность является еще одним преимуществом КТ972А. Этот транзистор изготавливается с использованием высококачественных материалов и проходит строгий контроль качества
Это обеспечивает стабильную и долговечную работу транзистора, что особенно важно в критических приложениях
КТ972А имеет стандартную цоколевку, что делает его совместимым с большинством электронных устройств. В то же время, этот транзистор доступен по достаточно доступной цене, что делает его привлекательным для использования как в промышленности, так и в домашней электронике.
В заключение, транзистор КТ972А — это универсальный компонент с особыми характеристиками, которые делают его привлекательным для различных схем. Он обладает высокой мощностью, высокой скоростью переключения, надежностью и доступной ценой. Это делает КТ972А идеальным выбором для множества электронных проектов.
Особенности работы
Например, в схемах усилителей этот транзистор может использоваться для усиления электрического сигнала. Он обладает высокой коэффициентом усиления, что позволяет эффективно передавать сигналы различной частоты. Благодаря этому, транзистор КТ972 нашел широкое применение в радиоэлектронике и в аудиоусилительных устройствах.
Кроме того, транзистор КТ972 обладает низким уровнем шума и небольшими искажениями сигнала, что также делает его привлекательным для использования в различных аудиоустройствах. Он способен обеспечивать чистое и качественное усиление сигнала без искажений и потери его качества.
Также стоит отметить, что транзистор КТ972 обладает высокой надежностью и стабильностью работы. Он способен выдерживать высокие температуры и имеет длительный срок службы. Это позволяет использовать его в условиях повышенной нагрузки и обеспечивает стабильную и надежную работу устройств.
В заключение, транзистор КТ972 обладает рядом особенностей работы, которые делают его привлекательным для использования в электронных устройствах. Он обеспечивает высокое качество и надежность работы, имеет высокую усиливающую способность и небольшой уровень шума. Именно поэтому транзистор КТ972 широко применяется в радиоэлектронике и аудиоустройствах.