Wzmacniacz monofoniczny 250W mocy sinus został opracowany, dzięki zastosowaniu w stopniu mocy tranzystorów typu MOSFET, które sterowane są napięciowo. Schemat blokowy wzmacniacza przedstawiono poniżej.
Jak widać na schemacie układ zawiera wzmacniacz różnicowy tranzystory T1, T2 z punktem pracy określanym przez prąd źródła prądowego I1. Pierwszy stopień jest obciążony drugim stopniem różnicowym, tranzystor T3,T4 bezpośrednio sterują stopniem prądowym tranzystory T5,T6. Całość jest objęta ujemnym słaboprądowym sprzężeniem zwrotnym realizowanym na rezystorze R11, sprzężenie zmiennoprądowe jest realizowane na dwójniku R10-C3. Wzmocnienie napięciowe wynosi ok. 30dB.
Budowa i działanie:
Stopień wejściowy stanowi wzmacniacz różnicowy oparty na tranzystorach T1,T2, których punkt pracy wyznacza źródło prądowe zbudowane z tranzystorów T7,T8. Napięciem odniesienia dla źródła prądowego jest spadek napięcia na diodzie D1, który wymusza prąd ze źródła prądowego zbudowanego w oparciu o tranzystor T7. Stopień wejściowy obciążony jest drugim wzmacniaczem różnicowym tranzystory T3,T4, które sterują bezpośrednio stopniem końcowym utworzonym z tranzystorów T5/A,T5/B,T5/C,T6/A,T6/B,T6/C. Punkt pracy tego stopnia wyznacza źródło prądowe zbudowane z tranzystorów T12,T13 oraz zwierciadło prądowe tranzystory T14,T15. Punkt pracy – prąd spoczynkowy tranzystorów stopnia mocy przy braku sygnału wejściowego określa wydajność źródła prądu I2 ustalona wartością potencjometru P2. Tranzystor MOSFET posiada dodatni współczynnik temperaturowy, a kompensacja prądu spoczynkowego wraz ze wzrostem odbywa się za pośrednictwem termistora NTC R37, który został zamontowany bezpośrednio na radiatorze. Wraz ze wzrostem temperatury następuje zmniejszenie oporności termistora, który przejmując część prądu płynącego ze źródła I2 do zwierciadła prądowego (tranzystor T14,T15) zmniejsza prąd tranzystorów T3,T4, jednocześnie doprowadzi do ustabilizowania się prądu spoczynkowego w stopniu mocy. Wzrostowi mocy wyjściowej towarzyszy wydzielanie się znacznej mocy w tranzystorach T5/A-T6/C aby nie dopuścić do sytuacji w której radiator osiąga temperaturę, w której przekręcone do niego tranzystory mocy mogły by ulec uszkodzeniu układu wzmacniacza został wyposażony w elektroniczny układ kontroli temperatury radiatora, po przekroczeniu której następuje ograniczenie mocy wyjściowej. Przekroczenie temperatury w granicach 75 stopni powoduje wprowadzenie w stan przewodzenia tranzystora T11, który najpierw przejmuje część prądu źródła prądowego I2 i zmniejsza prąd zwierciadła prądowego T14, T15, jednocześnie zmniejszając moc wyjściową. W przypadku braku efektów zmniejszania mocy wyjściowej tranzystor T11 zostanie wprowadzony w stan nasycenia i całkowicie zablokuje końcowy stopień mocy. Punkt pracy zabezpieczenia nad temperaturowego określa się za pomocą potencjometru P1. Całkowite wzmocnienie wzmacniacza wynosi mniej więcej ~30dB i określone jest poprzez elementy R10,R11 oraz C3. Ze względu na charakterystykę pracy kondensatora C3 powinien być typu bipolarnego, w ostateczności można zastosować dwa kondensatory elektrolityczne połączone szeregowo w przeciw fazie. Na wyjściu wzmacniacza zastosowano filtr dolnoprzepustowy. Jak wspomniano wzmacniacz posiada moc wyjściową 250W sinus. Przy założeniu, że wzmacniacz będzie zasilany napięciem niestabilizowanym +/-55V teoretyczna moc wyjściowa może osiąknąć aż około 350W, jednak ze wzrostem obciążenia ( pobór prądu w szczycie dochodzi do +/- od 6 do 10A spadnie napięcie z zasilacza do około +/-46V, czemu towarzyszy spadek teoretycznej mocy do około 264W. Przy uwzględnieniu spadku napięcia w stopniu sterującym moc to około 250W. Stosowanie wyższego napięcia zasilania w celu uzyskania wyższej mocy wyjściowej ze względu na napięcie przebicia tranzystorów jest niedopuszczalne i grozi uszkodzeniem.
Parametry:
Wykaz elementów:
R1,R3 – 2,2kΩ
R2,R11 – 33kΩ
R4,R8,R9,R35 – 3,3kΩ
R5,R36 – 470Ω
R6 – 20kΩ
R7,R10 – 1kΩ
R12,R13,R14,R16,R17,R18 – 100Ω
R15,R19 – 1,2kΩ/0,5W
R20,R21,R22,R23,R24,R25 – 0,1-0,33Ω/5W
R26,R28 – 10Ω/0,5W
R27 – 4,7Ω/1W
R29,R32 – 10kΩ
R30,R33 – 4,7kΩ
R31,R3 – 4,7kΩ termistor NTC
R34 – 15k Ω
R38,R40 – 100Ω
R39 – 200Ω
C1 – 10μF/50V
C2 – 51pF
C3 – 47μF/25V
C4,C5 – 82pF
C6,C13 – 100μF/25V
C7,C11 – 100nF
C8,C12 – 470μF/50V
C9,C10 – 10nF
T1,T2,T8,T9,T10,T11,T13,T14,T15 – BC546
T3,T4 – BF470
T5/A,T5/B,T5/C, T6/A,T6/B,T6/C – IRF640
T7 – BF245
T12 – BC245
D1,D4 – LED R
D2 – BZX55 C6V
D3 – 1N4148
Schemat ideowy zasilacza:
Schemat ideowy:
