Простой усилитель на 50 Вт.
Николай Трошин
В этой статье я хотел немного с Вами порассуждать, а также поделиться результатами своих экспериментов, которые мне пришлось провести вследствие этих рассуждений.
Собирал я некоторое время назад усилитель Линси Худа ( Ультралинейный усилитель класса А ). Не перестаю восхищаться этой замечательной схемой, которая несмотря на свою простоту, обеспечивает высокое качество звука. Однако есть у неё и особенности. Как удачно выразился один из моих знакомых этот усилитель не только хорошо звучит, но и хорошо отапливает помещение. При 10 Вт выходной мощности — примерно 60 Вт уходит в тепло. Большая потребляемая мощность приводит к необходимости мощного источника питания, что заметно усложняет и утяжеляет конструкцию, делает её более дорогой. Использование малогабаритных акустических систем (которые в настоящее время довольно популярны), как правило, обладающих невысокой чувствительностью, приводит к тому, что 10 Вт выходной мощности далеко не всегда хватает для получения необходимой громкости, особенно в области низких частот. ( Впрочем большинство из выше перечисленного относится и к другим усилителям класса А ). В результате возникла идея попробовать перевести данную схему в более экономичный класс АВ. Это не потребовало больших изменений, но позволило получить гораздо бо
льшую выходную мощность. Схема усилителя показана ниже на рисунке.
Диапазон рабочих частот у неё не менее 20…30000 Гц. Выходная мощность на нагрузке 8 Ом — 30 Вт, на нагрузке 4 Ом — 50 Вт. Нелинейные искажения померить точно не было возможности (нет соответствующих приборов), однако оценить все же удалось. Для этого собрал режекторный фильтр с глубиной подавления около 70 дб, подавил им основную гармонику и наблюдал, что осталось на выходе усилителя осциллографом. На частоте примерно 2 кГц и на мощностях до 25 Вт (на нагрузке 8 Ом) — гармонические искажения точно ниже 0.1%, а может быть и значительно ниже. На нагрузке 4 Ом искажения не измерял. Звучит усилитель очень хорошо. Малое число усилительных каскадов способствует минимизации динамических искажений.
Несколько слов о схеме и о деталях. Все транзисторы, кроме VT1, должны быть на радиаторах. На VT2 — 20 кв.см., на VT3, VT4 — 250 кв.см.(не менее). Конденсаторы должны быть приличного качества. С5 слюдяной или пленочный. Резисторы – любой мощности, кроме R7 R8, которые должны быть мощностью — 5вт, а R10, R11 — 2вт. Поскольку усилительных каскадов мало, транзисторы должны иметь высокий коэффициент усиления. Не менее: VT1 — 100, VT2 — 80, VT3,VT4 — 100 (при 8 Ом нагрузке) и 150 (при 4 Ом). При меньшем коэффициенте усиления транзисторов выходного каскада, заявленную мощность получить не удастся.
Оценить коэффициент усиления не сложно. Методика эта описана в статье «Простой усилитель класса А». Надо заметить, что транзисторы типа КТ818, КТ819 — имеют довольно большой разброс параметров. Мне встречались транзисторы с коэффициентом усиления (К. ус.) от 25 до 200. Транзисторов с К. ус. 80…100 — около половины. С К. ус. более 150 — попадаются не часто. При отсутствии таких транзисторов или нежелании мерить их К. ус. — лучше собрать выходной каскад усилителя на 4-х транзисторах (схема ниже).
Номиналы резисторов R7, R8 нужно увеличить примерно в 5 раз, а их мощность можно уменьшить до 0.25 Вт. На транзисторы КТ814 КТ815, радиаторы в таком случае не нужны. Настройка усилителя сводится к установке резистором R2 половины напряжения питания на выходе усилителя (на минусовом выводе С6), и тока покоя выходного каскада — резистором R9, в пределах 20…50 мА.
ВАЖНО: Перед первым включением надо выставить R9 в нулевое сопротивление. На время настройки бывает полезно в цепь питания включить резистор 1 Ом 5 Вт. Измеряя падение напряжения на нем можно контролировать ток потребления усилителя.
В качестве источника питания, я использовал два трансформатора ТН (разных типов, какие были в наличии) с обмотками на ток не менее 3 А (в стерео варианте не менее 6 А), соединил 6 обмоток по 6.3 В. каждая — последовательно, диодный мост на 10 А и два конденсатора по 4700 мкФ. Можно собрать усилитель на транзисторах обратной проводимости. Для этого надо поменять полярность питания, всех электролитов и диодов.
В заключение небольшое отступление от темы. Давно интересовал вопрос насколько справедливо мнение о том, что германиевые усилители звучат лучше кремниевых. Поставил такой эксперимент: Собрал два усилителя по схеме из статьи «Германиевый усилитель класса А», которая хорошо себя зарекомендовала. Один усилитель понятное дело на германии, а второй полностью на кремнии. Коэффициенты усиления выровнял по приборам. Входы усилителей соединил вместе, а к выходам усилителей подключил переключатель, дающий возможность оперативно подключать то один, то другой усилитель к трёхполосной акустической системе приличного качества. В качестве источника звука использовал CD проигрыватель хорошего уровня и CD диски с европейским качеством записи.
Прослушивались фрагменты различных произведений: классическая музыка, опера, хороший вокал, современная группа стиля «метал» (мелодичные композиции с отдельно звучащими инструментами и хорошим вокалом). В качестве слушателей пригласил троих человек, два из которых с музыкальным образованием и хорошим слухом.
Результаты такие: 1. Все слушатели отмечали высокое качество звучания обоих усилителей. 2. Никакой разницы в звучании германиевого и кремниевого усилителя ни я, ни мои слушатели не заметили. Еще меня приятно удивило следующее. Один из этих моих слушателей некоторое время назад был на концерте той самой «металлической» группы, приезжавшей на гастроли в Россию. По его мнению, звучание моих усилителей лучше чем то, что он слышал на концерте.
Подборка плат классических транзисторных усилителей для сборки своего усилителя мощности
Хочется самому собрать усилитель мощности для домашней акустики с достойным звуком, но не знаете на каком варианте остановится? Нужно попробовать классический транзисторный усилитель класса AB. Это достаточная мощность для любой акустики, динамичный звук и низкие искажения.
У классических транзисторных усилителей класса AB, по сравнению с классом А большая мощность, меньшая итоговая стоимость и приемлемые радиаторы и блоки питания. По сравнение с современным классом D, AB имеет преимущество по цене и простоте сборки и настройки.
Но в любом случае до готового усилителя, помимо плат необходимы:
- Блок питания (сетевой трансформатор + выпрямитель с конденсаторами питания)
- Защита акустики на реле (при необходимости)
- Софт-старт для плавного пуска (при необходимости)
- Регулировка громкости (например на сдвоенном переменном резисторе)
- Селектор входов (при необходимости)
- Корпус с радиаторами охлаждения
Рассмотрим известные варианты плат усилителей класса AB на площадке AliExpress.
X-One
Узнать цену
Открывает подборку вариант от ZeroZone с небольшой мощностью 30 Вт — X-One. Выпрямитель и конденсаторы по питанию 10000 мкФ уже установлены на плате, а так же есть защита выхода на акустику на реле и микросхеме UPC1237. Мне нравятся такие комбинированные решения, удобно в монтаже все на борту и нет длинных проводов.
Силовые транзисторы используются Hitachi J2SJ555 2SK2586.
Размеры платы 119х76,5 мм, необходим трансформатор с вторичной обмоткой 22-0-22 В.
В этом лоте есть выбор:
- Только печатные платы 2 шт.
- Платы и набор деталей для самостоятельной пайки
- Готовые и протестированные платы
NAP140
Узнать цену
Клон Naim NAP140 интересной английской модели усилителя 90-х годов от бренда AIYIMA. В этом лоте именно набор для самостоятельной сборки: печатные платы на два канала и детали. Сборка не сложная. Нужно не забыть выставить необходимый ток покоя транзисторов для своего питания.
Мощность 80 Вт на 8 Ом. Питание двухполярное до 40 В постоянного тока (трансформатор 28-0-28 В).
Размеры платы 123х93 мм. Используются мощные транзисторы SANKEN 2SC2922.
NAP250
Узнать цену
Продолжение английской истории. Клон усилителя NAIM NAP250. Компактно и просто.
Платы небольшого размера 71х48 мм, одна пара выходных транзисторов 2SC5200 (обещают оригиналы!). Ток покоя 10-20 мА.
Выходная мощность RMS 80 Вт на 8 Ом. Питание платы от 15 до 40 В постоянного напряжения. На выходе THD + N = 0.001% — 0.03% на 30 Вт.
В лоте набор для сборки усилителя или собранные и настроенные платы.
MX50 SE
Узнать цену
Классический вариант 100 Вт — MX50 SE. Платы небольшие 76х73 мм. Питание: 15-45 В двухполярное постоянное напряжение. Рекомендован трансформатор с вторичной обмоткой 24-0-24 В.
Выходная пара транзисторов KTB817, KTD1047. В комплекте прокладки для изоляции транзисторов от радиатора.
На выходе неплохие параметры для такой простой схемы: THD + N = 0.002% 20 Гц-20 кГц 10 Вт RMS 8 Ом.
В лоте набор для сборки усилителя или собранные и настроенные платы (2 шт.).
XA50
Узнать цену
Клон знаменитого усилителя Musical fidelity XA50. С двумя парами выходных транзисторов установленных горизонтально. Размеры платы: 168х78 мм.
Эта версия мне понравилась размещенным на самой плате выпрямителем и конденсаторами по питанию 4700 мкФ.
Рекомендован трансформатор с вторичной обмоткой 24-0-24 В.
В комплекте стойки для платы и прокладки для изоляции транзисторов от радиатора.
L25
Узнать цену
Для кому мало 100 Вт, у модели L25 от LJM — две пары выходных транзисторов и 250 Вт на 8 Ом. Питание от 24 до 70 В!
Выходные транзисторы KTB817, KTD1047, драйверы 2SA1186, 2SC2837. Ток покоя 20 мА.
Для получения заявленной мощности нужен мощный блок питания.
В лоте пара собранных и настроенных плат с алюминиевыми уголками-переходниками для монтажа на радиатор. Радиаторы при максимальном напряжении нужны около 2 кг на канал.
Плата с драйвером UPC2581V
Узнать цену
Далее вариант с драйвером NEC UPC2581V и выходными транзисторами: NJW0302G + NJW0281G.
В этом лоте есть несколько вариантов набора (рекомендую брать без радиатора, использовать свой):
- Набор для самостоятельной пайки
- Собранная плата
- Набор для самостоятельной пайки + радиатор охлаждения
- Собранная плата + радиатор охлаждения
Для питания нужен сетевой трансформатор с вторичной обмоткой 18 до 30 В со средней точкой.
- Размеры платы: 155х120х50 мм
- Сопротивление нагрузки: 4-8 Ом
- Ток покоя: до 60 мА
- Максимальная заявляемая мощность: 150 Вт в канал
Обзор этой платы.
Плата с драйвером LME49810
Узнать цену
Завершает подборку тоже вариант с драйвером (тут на LME49810) — проработанный и мощный. Мощность аж 300 Вт на 8 Ом! Одна плата на канал.
Широкий диапазон двухполярного напряжения питания платы: от 20 до 100 В. На выходе силовые транзисторы Toshiba 2SA1943/2SC5200 расположены горизонтально. Ток покоя 60 мА.
Плата большая (мощность же, 3 пары выходных транзисторов) 215×93,5 мм. На выходе 0,007% THD+N.
На плате нашлось место для защиты акустики на мощном реле и UPC1237.
Надеюсь, подборка плат транзисторных усилителей для DIY аудио проекта, была полезна и Вы выберете себе вариант на свой вкус (слух) и бюджет.
Приятных покупок! Не забывайте применять купоны и скидки площадки AliExpress.
Купоны для РФ и стран СНГ (начнут работать 27 сентября с 10.00 по Московскому времени)
TRENDSALE100 – 100 от 800 руб TRENDSALE200 – 200 от 1 500 руб TRENDSALE350 – 350 от 3 000 руб TRENDSALE500 – 500 от 5 000 руб TRENDSALE700 – 700 от 7 000 руб TRENDSALE1500 – 1 500 от 16 000 руб TRENDSALE1700 – 1 700 от 18 000 руб TRENDSALE2400 – 2 400 от 30 000 руб
Первый транзисторный УНЧ
И я его построил в 1962 году по схеме Х.Лина [1]. Выходные транзисторы выбирать было не из чего — в наличии были только П4. Заработавший усилитель не возбуждался, но на высоких частотах (после 10 кГц) ток потребления возрастал в 3 раза из-за плохих частотных свойств транзисторов П4.
Звучание усилителя было не хуже, чем у тогдашних ламповых аппаратов (по крайней мере, при сравнении с радиолой “Дружба”), а мощность была больше, чем у всех выпущенных до той поры радиоприемников.
Рис. 1. Принципиальная схема УМЗЧ на германиевых транзисторах, 20Вт на 4Ом.
Выявился, правда, и другой недостаток: слабое подавление пульсаций напряжения выпрямителя при питании от сети. Но поскольку у него напряжение питания было около 30 В, ток потребления — не более 1… 1,5 А, этот недостаток я легко преодолел с помощью транзисторного стабилизатора напряжения. Затем стали появляться более совершенные транзисторы: П308, П605 и пр.
Стала расти мощность усилителей, а вместе с ней и габариты радиаторов охлаждения выходных транзисторов УНЧ и стабилизатора. Возникли проблемы с самовозбуждением (транзисторы стали более высокочастотными), нередко приводившие к выжиганию мощных и дорогих транзисторов.
Схема преобразователя для авто
- Напряжение питания: 12,5 В (батарея авто)
- Выходное напряжение: 40 В (1×15 витков и первичные 2×5 витков)
При испытаниях преобразователя подключите резистор сопротивлением 16 Ом и ток, потребляемый преобразователем, составит около 3 А, а ток протекающий через этот резистор будет 1,2 А. При этом рабочая частота инвертора: 55 кГц, сердечник трансформатора ETD44-3F3.
Почему всё собрано на транзисторах? Нет интегральных схем усилителей, имеющих мощность более 50 Вт, имеющих систему повышения напряжения. Даже TDA1560, TDA1562, TDA8571 не дадут равную мощность.
Но если уже есть преобразователь 12-220 Вольт, можете изменить его трансформатор и подключить к нему микросхему с более высокой мощностью, даже TDA7294 или любые другие, сняв по крайней мере 70 Вт.
Что касается 50 Вт, они получены с сопротивлением катушки громкоговорителя 8 Ом. Увеличьте напряжение до 55-60 В, усилитель должен справиться с этим, и мощность будет намного больше. Кроме того, вместо 2200 мкФ на выходе (для 8 Ом) дайте 4700 мкФ для 4 Ом.
На этих транзисторах схема выжмет и 100 Вт. Только надо преобразовать схему усилителя и преобразователи в более высокое напряжение. Радиаторы для тех 100 Вт также надо больше.
Схема стабилизатора напряжения
Понадобилась быстродействующая защита от перегрузки по току. Схема одного канала построенного мной в 1968 году двухканального усилителя приведена на рис.1. Усилитель на нагрузке 4 Ом отдавал 20 Вт и звучал отлично. Питался он от стабилизатора с электронной защитой на туннельном диоде (рис.2).
Рис. 2. Схема стабилизатора напряжения с электронной защитой на туннельном диоде.
Усовершенствование усилителя
Схема окончательного варианта УМЗЧ показана на рис.4. Транзистор VT9 (МП25) контролирует ток через выходные транзисторы VT7 и VT8.
Рис. 4. Окончательный, доработанный вариант схемы УМЗЧ на транзисторах.
Рис. 5. Продолжение схемы УМЗЧ с рисунка 4.
При превышении его заданной величины срабатывает триггер на туннельном диоде VD5, и реле К1, К2 отключают питание усилителя. Кнопка SB1 сбрасывает триггер в исходное состояние.
К сожалению, на выход “пролезают” заметные пульсации питающих напряжений, так что питать усилитель нужно от стабилизированного источника.
Звучание и этого усилилителя, и усилителя по рис.1 мне нравилось больше, чем лампового УНЧ радиолы “Симфония-2”-лучшего продукта советской промышленности в те годы.
