5 καλύτερα κυκλώματα ενισχυτή 40 Watt

Σε αυτήν την ανάρτηση θα μιλήσουμε για 5 εκπληκτικά, εύχρηστα, χαμηλής παραμόρφωσης κυκλώματα ενισχυτή Hi-Fi 40 watt που μπορούν να αναβαθμιστούν περαιτέρω σε υψηλότερη ισχύ μέσω μερικών μικρών τροποποιήσεων.

Αυτό το άρθρο μου δόθηκε μέσω email από έναν ειδικό ακόλουθο

Παρόλο που μπορεί να βρείτε πολλές διαθέσιμες υβριδικές μονάδες εξόδου, σχεδόν καμία από αυτές δεν μπορεί να συνδυάσει την απλότητα με την προσιτή τιμή και την εξαιρετική συνολική απόδοση.

Ένα από αυτά είναι το chip TDA2030 της SGS που χρησιμοποιείται στον παρόντα ενισχυτή. Η διάταξη του ενισχυτή είναι απλή: ένα power opamp συνοδευόμενο από δύο τρανζίστορ εξόδου συνδεδεμένης με γέφυρα. Το ηχητικό σήμα δίνεται στη μη αναστρέψιμη είσοδο του power opamp lC1 μέσω της υποδοχής K1 και του πυκνωτή C1.

Το ρεύμα τροφοδοσίας στο IC ταλαντεύεται σύμφωνα με το σήμα εισόδου.

Λόγω αυτού, παρουσιάζει εξίσου μεταβαλλόμενη πτώση τάσης γύρω από τις αντιστάσεις R6, R7. R8 και R9 δεδομένου ότι αυτές βρίσκονται στις γραμμές προέλευσης του opamp. Εφόσον το ρεύμα είναι κάτω από 1 A, η πτώση τάσης πάνω από τις αντιστάσεις θα είναι ανεπαρκής για να ενεργοποιήσετε τα τρανζίστορ T1 και T2. Αυτό σημαίνει ότι οι έξοδοι έως 2 W σε 4 Ohm ηχεία παρέχονται πλήρως από το opamp.

Μόλις το ρεύμα εξόδου αυξηθεί από ένα επίπεδο 1 Α, τα τρανζίστορ ενεργοποιούνται και ενισχύουν την έξοδο ισχύος του ενισχυτή.

Εάν το σήμα εισόδου έχει χαμηλά αποτελέσματα σε ανεπαρκές ρεύμα ηρεμίας μέσω του τρανζίστορ, ωστόσο, καθώς αυτό συμβαίνει μέσω του δικτύου crossover opamp, τα ζητήματα τελικά αποφεύγονται.

Το IC παρέχει επιπλέον θερμική αντιστάθμιση και επομένως εξασφαλίζει εγγυημένη σταθερότητα του σημείου λειτουργίας.

Η τάση τροφοδοσίας μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 12 V και απόλυτο μέγιστο 44 V. Η κατασκευή του ενισχυτή στο PCB πρέπει να είναι εύκολη.

Τα τρανζίστορ μαζί με το IC πρέπει να εγκατασταθούν και να μονωθούν σε μια ψύκτρα περίπου 2 k W-1. Εφαρμόστε πολύ σύνθετο αγωγό θερμότητας. Η γραμμή τροφοδοσίας πρέπει να προστατεύεται από ασφάλεια 3,15 Α. η γραμμή πρέπει να προστατεύεται από ασφάλεια 3,15 Α.

Διάγραμμα κυκλώματος

Σχεδιασμός PCB

Λίστα ανταλλακτικών

Αντίσταση, όλα 1/4 watt 5% εκτός αν ορίζεται

• R1 έως R4 = 100K
• R5 = 8k2
• R6 έως R9 = 1. 4 ohm 1%
• R10 = 1 ωμ

Πυκνωτές

• C1 = 470 nF
• C2 = 10uF, 63V ακτινικό
• C3 = 4.7uF, 63V ακτινικό
• C4, C5, C7 = 220 nF MKT ή Κεραμικό
• C6 = 2200uF, 50V ακτινικό

Ημιαγωγοί

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

Διάφορα

• K1 = Υποδοχή ήχου ή υποδοχή
• Heatsink = 2K W ^ -1
• Μονωτικά πλυντήρια κ.λπ. για IC1, T1, T2

Τεχνικές προδιαγραφές

Τάση λειτουργίας: Μέγιστο 44V

Ισχύς εξόδου = 22 watt σε ηχείο 8 Ohm και 40 watt σε ηχείο 4 Ohm με THD = 0,1%

Διάγραμμα αρμονικής παραμόρφωσης

• 1 kHz σε 8 ohm στα 11 watt = 0,012%
• 1 kHz σε 4 ohm στα 20 watt = 0,032%
• 20 kHz σε 8 ohm στα 11 watt = 0,074%
• 1 kHz σε 8 ohm σε 1 watt = 0,038%
• 1 kHz σε 4 ohm σε 1 watt = 0,044%
• Τρέχουσα = 38mA περίπου Quiscent
• Απόδοση = 8 Ohm 62,5%
• Μέγιστο φορτίο = 4 Ohm 64%

2) Ενισχυτής 40 Watt με χρήση IC LM391

Αυτός ο δεύτερος σχεδιασμός είναι ένας ισχυρός ενισχυτής μεσαίας ισχύος χωρίς ψήγματα που μπορεί να ταιριάζει ειδικά για χρήση σε φορητούς ενισχυτές τύπου «combo» που είναι δημοφιλείς στους κιθαρίστες και καλλιτέχνες τζαζ μουσικής.

Ο ενισχυτής είναι ένας αποτελεσματικός συνδυασμός ενός ενσωματωμένου προγράμματος οδήγησης ήχου IC του LM391-80 και ενός σταδίου εξόδου ισχύος push-pull κατασκευασμένο με διπολικά τρανζίστορ.

Παρακάτω αναφέρονται μερικές μοναδικές πτυχές του σχεδιασμού.

Ο NTC, ο οποίος βρίσκεται σε φυσική επαφή με τα τρανζίστορ εξόδου ισχύος, επιτρέπει στο LM391 να κλείσει το στάδιο ισχύος όταν αυτό υπερθερμανθεί. Το σημείο εκκίνησης αυτής της θερμικής ασφάλειας βρίσκεται σε ρεύμα NTC περίπου 200 pA.

Ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής που στηρίζει το NTC ενεργεί για να παρουσιάσει μια «απαλή εκκίνηση», δηλαδή να αποφευχθεί ο θορυβώδης κλικ ή άλλος θόρυβος από το μεγάφωνο όταν ο ενισχυτής είναι ενεργοποιημένος.

Μπορεί να φαίνεται ότι η προστασία είναι υπερβολικά ευαίσθητη, και ως εκ τούτου ενδέχεται να απαιτούνται κάποια δοκιμή και σφάλμα για την τιμή του R4 ή του NTC. Είναι εύκολο να εφαρμόσετε ανατροφοδότηση στον ενισχυτή συνδέοντας το R23 στο δίκτυο γραμμής C5-R7.

Τα άλλα εξαρτήματα, μαζί με το R10 αποφασίζουν τη συχνότητα απόκρισης του ενισχυτή, ο οποίος ενδέχεται να απαιτεί ρύθμιση για την ικανοποίηση συγκεκριμένων απαιτήσεων. Οι αριθμοί στοιχείων που παρουσιάζονται σε αυτό το άρθρο μπορεί, ωστόσο, να είναι εντάξει για την πλειονότητα των εφαρμογών.

Το αποτέλεσμα του πειραματισμού με διαφορετικές τιμές των C5 και R7 είναι εύκολο να προσδιοριστεί (ή να ακουστεί) με συντόμευση του R23. Για ηχεία 4 Ohm, το R23 πρέπει να μειωθεί στα 0,18 Ohm. Δυστυχώς, το LM391-80 είναι ευάλωτο στην ταλάντωση, η οποία πρέπει να διατηρείται υπό έλεγχο μέσω των εξαρτημάτων RX, C6, C8 και C9 (σε πολλές περιπτώσεις, το C6 θα μπορούσε να αφαιρεθεί).

Το Resistor RX ελαχιστοποιεί συγκεκριμένα το κέρδος ανοιχτού βρόχου. Εάν χρησιμοποιείται RX, το Ry πρέπει να συνδεθεί για να αντισταθμίσει την προκύπτουσα τάση εκτός λειτουργίας. Τα συστατικά R22 και C12 αποτελούν ένα δίκτυο Boucherot που λειτουργεί για τη σταθεροποίηση του ενισχυτή σε υψηλές συχνότητες. Η είσοδος του ενισχυτή πρέπει να λειτουργεί από μια πηγή χαμηλής σύνθετης αντίστασης η οποία είναι σε θέση να παρέχει ηχητικά σήματα επιπέδου «γραμμής» (0 dB).

Το δίκτυο R1-C1 εξασθενεί πλάτη άνω των 50 kHz. Το ρεύμα ηρεμίας του ενισχυτή καθορίζεται από την προκαθορισμένη P1. Προσαρμόστε αυτό το χειριστήριο στα 0 Ohm στην αρχή και ρυθμίστε το μέχρι το ρεύμα ηρεμίας των 50 mA.

Μπορείτε να αυξήσετε αυτό στα 400 mA εάν ψάχνετε για χαμηλή παραμόρφωση. Τα τρανζίστορ ισχύος είναι όλα τοποθετημένα στο ίδιο τμήμα του PCB, ώστε να μπορούν να στερεωθούν σε ένα κοινό ψύκτρα, μαζί με το NTC.

Η ψύκτρα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη με θερμική αντίσταση 1 K Wsl ή μικρότερη. Παρατηρήστε ότι το L1 αποτελείται από 20 στροφές διαμέτρου 0,8 mm. σμάλτο χάλκινο σύρμα τυλιγμένο γύρω στο R21. Ο C9 είναι ένας κεραμικός πυκνωτής.

Διάγραμμα κυκλώματος

Τεχνικά δεδομένα

Τώρα ας δούμε, μερικά δοκιμασμένα δεδομένα:

Με τάση τροφοδοσίας: 35 V R23 βραχυκύκλωμα:

Εύρος ζώνης 3-dB (8 Q]: περίπου 11 Hz έως 20 kHz

THD (παροδική αρμονική παραμόρφωση) στα 1 kHz:. 1 W σε 8 Ohm: 0,006% (Iq = 400mA) 1 W σε 8 Ohm: 0,02% (Iq = 50 mA) 65 W σε 8 Ohm: 0,02% (Um = 873 mV) 80 W σε 4 Ohm: 0,2% ( Um = επίπεδο εκκίνησης 700 mV του τρέχοντος ορίου).

Διάταξη PCB και στοιχείων

Λίστα ανταλλακτικών

3) Ενισχυτής ισχύος 40 watt με χρήση IC LM2876 από την Texas Instruments

Ο τρίτος σχεδιασμός είναι ένα ακόμη δροσερό κύκλωμα ενισχυτή ισχύος Hi-Fi 40 watt που χρησιμοποιεί ένα τσιπ LM2876 για την παροχή της καθορισμένης ποσότητας ισχύος μουσικής σε ένα ηχείο 8 ohm.

Το IC LM2876 είναι ένα τσιπ ενισχυτή ήχου υψηλής ποιότητας, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να διαχειρίζεται συνεχώς 40 watt μέσης ισχύος σε ηχείο 8 Ohm με THD 0,1% και εύρος συχνοτήτων από 20 Hz έως 20 kHz.

Η απόδοση αυτού του IC είναι πολύ καλύτερη από άλλα υβριδικά IC λόγω του ενσωματωμένου χαρακτηριστικού του που ονομάζεται Self Peak Instantaneous Temperature Control Circry, ή το Ακίδα.

Το «SPiKe» περιλαμβάνει μια πλήρη προστασία του τσιπ από υπερβολική τάση εξόδου, υπό τάση, υπερφόρτωση και τυχαία βραχυκύκλωμα.

Το IC LM2876 παρουσιάζει εξαιρετική αναλογία σήματος προς θόρυβο πάνω από 95 dB, εξασφαλίζοντας εξαιρετική ευκρίνεια και αναπαραγωγή ήχου σε επίπεδο Hi-Fi.

Διάγραμμα Pinout του LM2876

Διάγραμμα κυκλώματος

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος αυτού του ενισχυτή 40 Watt με βάση το LM2876 παρουσιάζεται παρακάτω:

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό, επισκεφθείτε το δελτίο δεδομένων του IC

4) Κύκλωμα στερεοφωνικού ενισχυτή 40 watt με χρήση IC TDA7292

Μέχρι στιγμής έχουμε συζητήσει τους ενισχυτές με έξοδο μονο 40 watt, ωστόσο αυτό το τέταρτο κύκλωμα στη λίστα έχει σχεδιαστεί για να προσφέρει μια στερεοφωνική έξοδο 40 + 40 watt μέσω ενός ενιαίου chip IC TDA7292. Έτσι, εάν ψάχνετε για μια στερεοφωνική έκδοση ενισχυτή 40 watt, τότε αυτός ο σχεδιασμός θα ικανοποιήσει τις απαιτήσεις σας πολύ εύκολα.

Αυτός ο εξαιρετικός στερεοφωνικός ενισχυτής μονής μάρκας κατασκευάζεται από την Μικροηλεκτρονική ST .

Το κύκλωμα απαιτεί σχεδόν καθόλου εξαρτήματα και θα μπορούσε γρήγορα να διαμορφωθεί χρησιμοποιώντας ένα καλά σχεδιασμένο PCB το οποίο είναι εφοδιασμένο στο φύλλο δεδομένων.

Κύρια χαρακτηριστικά

• Ευρύ εύρος τάσης τροφοδοσίας (από +/- 12 V ± 33 V)
• Λειτουργεί με διπλή τροφοδοσία για βέλτιστη ισχύ εξόδου
• Σχεδιασμένο για να παρέχει πλήρη ισχύ εξόδου 40 W + 40 W σε 8 Ω με τάση τροφοδοσίας = ± 26 V και Συνολική αρμονική παραμόρφωση όχι μεγαλύτερη από = 10%
• Εσωτερικά εξαλειμμένος ήχος 'pop' όταν ενεργοποιείται / απενεργοποιείται η τροφοδοσία
• Δυνατότητα επιλογής σίγασης που είναι επίσης ('ποπ' - δωρεάν)
• Όταν ο ακροδέκτης σίγασης είναι γειωμένος, το IC μπαίνει περισσότερο σε κατάσταση αναμονής χαμηλής κατανάλωσης.
• Εσωτερικά το IC προστατεύεται από βραχυκύκλωμα, που σημαίνει ότι το IC δεν θα καεί ή θα υποστεί ζημιά όταν η έξοδος είναι τυχαία βραχυκύκλωμα ή υπερφορτωμένη.
• Επίσης, το IC διαθέτει ενσωματωμένη θερμική προστασία υπερφόρτωσης, οπότε η υπερθέρμανση δεν θα βλάψει επίσης το IC.

Πλήρες διάγραμμα κυκλώματος

Απόλυτη μέγιστη βαθμολογία

Τα ακόλουθα είναι η μέγιστη απόλυτη βαθμολογία του IC TDA7292, που δεν πρέπει να ξεπεραστεί για να προστατευτεί το IC από μόνιμη καταστροφή:

• Τάση τροφοδοσίας DC ± 35 V
• (ΕΓΩ_Ή) Ρεύμα αιχμής εξόδου (εσωτερικά περιορισμένο) 5 A
• (Π_μέχρι) Ισχύς απορρόφησης Tcase = 70 ° C 40 W
• (Τ_επί) Θερμοκρασία λειτουργίας -20 έως 85 ° C
• (Τ_ι) Θερμοκρασία διασταύρωσης -40 έως 150 ° C
• (Τ_stg) Θερμοκρασία αποθήκευσης -40 έως 150 ° C

Αναφορά: Για περισσότερες λεπτομέρειες και την πλήρη σχεδίαση PCB, μπορείτε να ανατρέξετε στο πρωτότυπο δελτίο δεδομένων του IC.

5) Ενισχυτής 40 Watt με μόνο τρανζίστορ

Όλα τα σχέδια που εξηγούνται παραπάνω εξαρτώνται από ολοκληρωμένα κυκλώματα και όλοι γνωρίζουμε πόσο εύκολα αυτά τα IC μπορούν να ξεπεραστούν ανά πάσα στιγμή. Ίσως ο καλύτερος τρόπος για να έχετε έναν καθολικό σχεδιασμό αειθαλών ενισχυτών είναι να το έχετε στη μορφή διακριτής τρανζίστορ έκδοσης, όπως φαίνεται σε αυτό το πέμπτο τελικό σχέδιο:

Αυτή είναι στην πραγματικότητα η συντομευμένη έκδοση του δημοφιλούς ενισχυτή 100 watt από αυτόν τον ιστότοπο. Έχει απλοποιηθεί αφαιρώντας μερικά mosfets και μειώνοντας την είσοδο τροφοδοσίας στα 24V.

Τα ανταλλακτικά που αναφέρονται στο παραπάνω κύκλωμα ενισχυτή με τρανζίστορ 40 watt μοιάζουν λίγο ασυμβατικά και ενδέχεται να μην είναι άμεσα διαθέσιμα στην αγορά. Ωστόσο, η ομορφιά τέτοιων τρανζίστορ εκδόσεων είναι ότι τα ενεργά συστατικά μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν με ισοδύναμες τιμές. Για αυτόν τον σχεδιασμό μπορούμε επίσης να βρούμε τα κατάλληλα ισοδύναμα και να τα αντικαταστήσουμε εδώ για να έχουμε τα ίδια άψογα αποτελέσματα.

Ο ενισχυτής είναι εξαιρετικά σχεδιασμένος από τους μηχανικούς της Hitachi για να προσφέρει εξαιρετική ευκρίνεια με ελάχιστες παραμορφώσεις. Το έχω δοκιμάσει και ήταν πολύ ενθουσιασμένος με το τεράστιο ρυθμιζόμενο εύρος ισχύος και την εξαιρετική ποιότητα εξόδου.

Για ολόκληρη τη λίστα ανταλλακτικών επισκεφθείτε αυτό το άρθρο.