60W、120W、170W、300Wパワーアンプ回路

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この投稿では、60ワット、120ワット、170ワット、さらには300ワットの出力(RMS)内の任意の範囲に合わせて変更または調整できる、ユニバーサルハイパワーアンプの構造の詳細に関する詳細な説明を示しています。

デザイン

図2の回路図は、 最高の電力能力 アンプの形で、これは4オームに300Wを提供します。電力出力を緩和する設定は、間違いなく後で投稿内で話し合われます。



この回路は、2つの直列に接続されたMOSFET、T15およびT16に依存しており、実際には差動増幅器によって逆位相で電力が供給されます。 MOSFETの入力抵抗が10オームのレベルであることを考えると、駆動電力は実際には単純に控えめである必要があります。その結果、MOSFETは電圧で動作します。

ドライバーステージは、主にT1とT3、およびT12とT13で構成されています。負の直流出力段を介したフィードバックは、R22と負のa.c.によって供給されます。 R23 ---- C3によるフィードバック。



a.c.電圧ゲインは約30dBです。以下のカットオフ周波数は、C1とC3の値によって決まります。最初の差動増幅器T1、T2の動作目的は、T3を流れる電流によってスケジュールされます。

T5のコレクタ電流は、カレントミラーT3-T4の基準電流を確認します。参照電流が一定であることを確認するために、T5のベース電圧はダイオードD4〜D5によって適切に制御されます。

T1-T2の出力は、別の差動増幅器T12-T13を動作させ、そのコレクタ電流が出力トランジスタのゲート電位を確立します。その可能性の尺度は、T12-T13の作業位置によって異なります。

カレントミラーT9とT10は、ダイオードD2〜D5とともに、最初の差動増幅器のT3〜T4およびD4〜D5と同じ機能を保持します。

参照電流の重要性は、Tmのコレクタ電流によって特徴付けられます。これは、T11のエミッタ回路のP2によってスケジュールされることがよくあります。この特定の組み合わせは、(入力信号)が存在しない静止(バイアス)電流をモデル化します。

静止電流の安定化

MOSFETは、ドレイン電流が公称値になるたびに正の温度係数を持ち、適用可能な補償によって静止(バイアス)電流が単純に一定に保たれることを保証します。

これは多くの場合、負の温度係数を含むカレントミラーT9-T10を介してR17から利用可能になります。この抵抗器がウォームアップすると、T9を介して基準電流の比較的大きな割合を引き出し始めます。

これにより、T10のコレクタ電流が減少し、続いてMOSFETのゲート-ソース間電圧が減少し、MOSFETのPTCによって引き起こされる増加を効率的に補償します。

ヒートシンクの熱抵抗の影響を受ける可能性のある熱周期定数によって、安定化の実行に必要な時間が決まります。 Pによって固定された静止(バイアス)電流は、+ / -30%以内で一貫しています。

過熱保護

MOSFETは、T6のベース回路のサーミスタR12によって過熱から保護されています。選択した温度に達すると、サーミスタの両端の電位によってT7がアクティブになります。それが発生するときはいつでも、T8はT9-T11によって基準電流のより実質的な部分を引き出します。これはMOSFETの出力電力を正常に制限します。

耐熱性は、短絡セキュリティのヒートシンク温度に等しいPlによってスケジュールされます。入力信号の発生時に出力が短絡した場合、抵抗R33とR34の両端の電圧が低下すると、T14は次のようになります。オン。

これにより、T9 / T10を経由して電流が低下し、それに応じてT12とT13のコレクタ電流も低下します。その後、MOSFETの有効範囲が大幅に制限され、消費電力が最小限に抑えられます。

実用的なドレイン電流はドレイン-ソース間電圧に依存するため、電流制御を適切に設定するには、より詳細な情報が重要です。

この詳細は、抵抗R26とR27(それぞれ正と負の出力信号)の両端の電圧低下によって提供されます。負荷が4オーム未満の場合、Tuのベース-エミッタ間電圧は、3.3Aに真に制限された短絡電流に寄与するレベルまで低下します。

構造の詳細

ザ・ MOSFETアンプの設計 理想的には、図3に示すPCB上に構築されます。それでも、構築を開始する前に、どのバリエーションが好ましいかを判断する必要があります。

図2および図3のコンポーネントリストは、160ワットのバリアント用です。 60 W、80 W、および120 Wの変動に対する調整を表2に示します。図4に示すように、MOSFETとNTCは直角に取り付けられています。

ピン接続の概要を図5に示します。 NTC sはM3寸法にまっすぐにねじ込まれ、タップ(タッピングドリル= 2.5 mm)、穴:ヒートシンクコンパウンドペーストを多く使用します。抵抗RzaとRaiは、PCBの銅側にあるMOSFETのゲートに直接はんだ付けされています。インダクタL1はに包まれています

R36:ワイヤは効果的に絶縁され、R36の開口部のすぐ隣の開口部に事前に錫メッキされたはんだ付けされている必要があります。コンデンサC1はおそらく電解タイプかもしれませんが、それでもMKTバージョンが有利です。 T1とT2の表面は、体温が同じままであるように、互いに貼り付ける必要があります。

ワイヤーブリッジを覚えておいてください。 160ワットモデルの電源はに示されています

図6:補足モデルの調整を表2に示します。芸術家のエンジニアリングの概念を以下に示します。

図7.パワーユニットが構築されるとすぐに、開回路の動作電圧をチェックできる可能性があります。

d.c.電圧は+/- 55 Vを超えないようにする必要があります。そうしないと、MOSFETが最初の電源投入時にゴブリンをあきらめるリスクがあります。

適切な荷重が得られる場合は、もちろん、荷重制限の下でソースを調べることが有利です。電源が正常であることが確認されると、アルミニウムMOSFETのセットアップが適切なヒートシンクに直接ねじ込まれます。

図8は、ヒートシンクの高さと幅、およびアンプのステレオモデルの最終的な品揃えのかなり良い感触を示しています。

簡単にするために、主に電源の部品の位置を示します。ヒートシンクとアルミニウムMOSFETのセットアップ(およびおそらくアンプエンクロージャーの背面パネル)が一緒になる場所には、熱伝導性ペーストの効果的なカバーを割り当てる必要があります。 2つのアセンブリはすべて、6 M4(4 mm)以上のサイジングネジで組み込まれたヒートシンクにネジ止めする必要があります。

電気配線は図8のガイドラインに忠実でなければなりません。

供給トレース(太いゲージのワイヤ)から始めることをお勧めします。続いて、パワーデバイスのアースからPCBおよび出力アースへのアース接続(星型)を確立します。

次に、PCBとスピーカー端子の間、および入力ソケットとPCBの間のケーブル接続を作成します。入力グランドは常にPCBのグランドリードにのみ接続する必要があります-それだけです!

キャリブレーションとテスト

F1とF2をヒューズするのではなく、PCB上のそれらの場所に10Ω、0.25Wの抵抗を取り付けます。プリセットP2は完全に反時計回りに固定する必要がありますが、P1はその回転の中心にスケジュールされています。

スピーカー端子は開いたままで、入力を短絡する必要があります。メインの電源を入れます。アンプに何らかの短絡があると、10オームの抵抗器が発煙し始めます!

その場合は、すぐに電源を切り、問題を特定し、抵抗を交換して、もう一度電源を入れてください。

すべてが適切に見えるとすぐに、10オームの抵抗器の1つに電圧計(3Vまたは6V DC範囲)を接続します。両端の電圧はゼロでなければなりません。

P1が完全に反時計回りに反転していないことがわかった場合。 P2が時計回りに着実に変化している間、電圧は上昇するはずです。 P1を2Vの電圧に設定します。その場合の電流は200mA、つまりMOSFETあたり100mAになります。ヒューズを外し、10オームの抵抗を交換します。

もう一度電源を入れ、アースとアンプ出力の間の電圧を確認します。これは確かに+/- 20mV以下になります。その後、アンプは意図された機能のために準備されます。

結論。前に説明したように、過熱セキュリティ回路の切り替えガイドラインは、約72.5°Cに割り当てる必要があります。

これは、ヒートシンクをヘアドライヤーなどで加熱し、その熱を評価することで簡単に判断できます。

しかし、どういうわけか、これは必ずしも必須ではないかもしれません。P1は、ダイヤルの中央に固定することもできます。その状況は、アンプが頻繁にオフになる場合にのみ変更する必要があります。

しかし、そのスタンスは決して中央の場所から遠く離れてはなりません。

礼儀:elektor.com

60W、100W、150W、250Wパワーアンプ回路

図2

60W、100W、150W、250WパワーアンプPCB設計

図:3

60W、100W、150W、250W電源


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