- Konstruktionstopologi til forstærkere
- Kend din belastning
- Konstruktion af et simpelt 100W lydforstærkerkredsløb
- Nødvendige komponenter til effektforstærkerkredsløb
- 100W lydforstærker kredsløbsdiagram og forklaring
- Test af 100 watt forstærkerkredsløb
- Beregning af forstærkerens watt
- Ting at huske, når du konstruerer 100w lydforstærker
- Opnå bedre resultater
Effektforstærker er den del af lydelektronik. Det er designet til at maksimere størrelsen af det effekt, der gives input signal. I lydelektronik øger operationsforstærkeren signalets spænding, men er ude af stand til at levere den strøm, der kræves for at drive en belastning. I denne vejledning bygger vi et 100W RMS-udgangseffektforstærkerkredsløb ved hjælp af MOSFET'er og transistorer med en 4 ohm impedanshøjttaler tilsluttet.
Konstruktionstopologi til forstærkere
I et forstærkerkædesystem bruges effektforstærkeren i sidste eller sidste trin før belastningen. Generelt bruger Sound Amplifier-systemet nedenstående topologi vist i blokdiagrammet
Som du kan se i ovenstående blokdiagram, er forstærker det sidste trin, der er direkte forbundet med belastningen. Generelt før signalforstærker korrigeres signalet ved hjælp af præforstærkere og spændingskontrolforstærkere. I nogle tilfælde, hvor tonestyring er nødvendig, tilføjes tonestyringskredsløbet også før effektforstærker.
Kend din belastning
I tilfælde af Lydforstærker systemet, lasten og belastningen drivende kapacitet af forstærkeren er et vigtigt aspekt i byggeriet. Den største belastning for en forstærker er Loud Speaker. Effektforstærkerens output afhænger af belastningsimpedansen, så tilslutning af en forkert belastning kan kompromittere effektforstærkerens effektivitet såvel som stabiliteten.
Loud Speaker er en enorm belastning, der fungerer som en induktiv og resistiv belastning. Effektforstærker leverer AC-output, på grund af dette er højttalerens impedans en kritisk faktor for korrekt strømoverførsel.
Impedans er den effektive modstand af et elektronisk kredsløb eller en komponent til vekselstrøm, der opstår fra de kombinerede effekter relateret til ohmsk modstand og reaktans.
I lydelektronik, forskellige typer højttalere fås i forskellige wattforbrug med forskellig impedans. Højttalerimpedans kan bedst forstås ved hjælp af forholdet mellem vandstrømning inde i en rør. Tænk bare højttaleren som et vandrør, vandet, der strømmer gennem røret, er det skiftende lydsignal. Hvis røret nu blev større i diameter, vil vandet let strømme gennem røret, vandmængden vil være større, og hvis vi mindsker diameteren, jo mindre vand vil strømme gennem røret, så vandmængden vil være nederste. Diameteren er effekten skabt af ohmsk modstand og reaktans. Hvis røret bliver større i diameter, vil impedansen være lav, så højttaleren kan få mere watt, og forstærkeren giver mere strømoverførselsscenarie, og hvis impedansen bliver høj, giver forstærkeren mindre strøm til højttaleren.
Der er forskellige valg såvel som forskellige segmenter af højttalere er tilgængelige på markedet, generelt med 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm og 32 ohm, hvoraf 4 og 8 ohm højttalere er bredt tilgængelige i billige priser. Vi er også nødt til at forstå, at en forstærker med 5 Watt, 6 Watt eller 10 Watt eller endnu mere er RMS (Root Mean Square) watt, leveret af forstærkeren til en bestemt belastning i kontinuerlig drift.
Så vi skal være forsigtige med højttalerklassificering, forstærkerklassificering, højttalereffektivitet og impedans.
Konstruktion af et simpelt 100W lydforstærkerkredsløb
I tidligere tutorials lavede vi 10W effektforstærker, 25W effektforstærker og 50W effektforstærker. Men i denne vejledning designer vi en 100 Watt RMS udgangseffektforstærker ved hjælp af MOSFET'er.
Ved konstruktionen af 100 Watt forstærker anvendes flere transistorer og MOSFET'er. Lad os se specifikationen og pin-diagrammet for vigtige MOSFET'er og transistorer. I forstærkerens forstærkningstrin brugte vi højspændingstransistor MPSA43. Det er en højspændings NPN-transistor, der fungerer som en forstærker. Stiften ud af MPSA43 NPN-transistoren er-
Vi brugte to supplerende mellemstore transistorer MJE350 og MJE340. MJE350 er en 500 mA PNP-transistor i TO-225-pakken, og den identiske NPN-par-transistor er MJE340. MJE340 har samme specifikation som MJE350, men det er en NPN medium effekt transistor.
Pinout-diagrammerne for begge er angivet nedenfor -
I sidste fase anvendes to Power MOSFET'er IRFP244 og IRFP9240. Kombinationen af disse to giver 100 W RMS-effekt på tværs af 4 Ohm-belastningen.
Nødvendige komponenter til effektforstærkerkredsløb
- Vero-kort (prikket eller forbundet nogen kan bruges)
- Loddekolbe
- Loddetråd
- Nipper og Wire stripper værktøj
- Ledninger
- Audiostik i henhold til kravene
- Fin kølelegeme i aluminium med 5 mm tykkelse og 90 mm x 45 mm dimension.
- 40V Rail to Rail strømforsyning med + 40V GND -40V power track output
- 4 Ohms 100 Watt højttaler
- Modstand 1/4 th Watt (39R, 390R, 1k, 1,5k, 4,7k, 15k, 22k, 33k, 47k, 150k) - 1 nr.
- 330R modstand 1/4 th Watt - 3 stk
- 10R modstand 10 Watt
- 0.33R - 7 Watt - 2 stk
- 0.22R - 10 Watt
- 100nF 100V kondensator - 2 stk
- 47uF 100V kondensator
- 470pF 100V
- 470nF 63V
- 10pF 100V
- 1n4002 Diode
- IRFP244
- IRF9240
- MJE350
- MJE340
- BC546 - 2 stk
- MPSA43 - 3 stk
100W lydforstærker kredsløbsdiagram og forklaring
Skemaet for denne 100 watt lydforstærker har et par trin. I begyndelsen af forstærkning af det første trin blokerer et filtersektion uønskede frekvenslyde. Dette filtersektion oprettes ved hjælp af R3, R4 og C1, C2.
På den anden fase af kredsløbet fungerer Q1 og Q2, som er MPSA43-transistorer, som differentialforstærker og tilfører signalet til det yderligere forstærkningstrin.
Dernæst udføres effektforstærkningen på tværs af to MOSFET'er, IRFP244N og IRF9240. Disse to MOSFET'er er den vigtige del af kredsløbet. Disse to MOSFET'er fungerer som en push-pull-driver (en udbredt amplifikationstopologi eller -arkitektur). For at drive disse to MOSFET'er Q5 og Q7 anvendes transistorer MJE350 og MJE340. Disse to effekttransistorer giver tilstrækkelig portstrøm til at drive MOSFET'erne. R15 og R14 er de nuværende begrænsningsmodstande for at beskytte MOSFET-porten mod indgangsstrøm. Det samme sker for R12 og R13 for at beskytte outputbelastningen fra startstrømsdrevet. R18 er en modstand med høj effekt, der fungerer som fastspændingskredsløb med kondensatoren 100nF. R16 giver også yderligere overstrømsbeskyttelse.
Test af 100 watt forstærkerkredsløb
Vi brugte Proteus simuleringsværktøjer til at kontrollere output af kredsløbet; vi målte output i det virtuelle oscilloskop. Du kan tjekke den komplette demonstrationsvideo, der er angivet nedenfor
Vi forsyner kredsløbet med +/- 40V, og det sinusformede indgangssignal leveres. Oscilloskopets kanal A (gul) er forbundet over output mod 4 ohm belastning, og indgangssignalet er forbundet over kanal B (blå).
Vi kan se outputforskellen mellem indgangssignalet og det forstærkede output i videoen: -
Vi kontrollerede også output watt, forstærker watt er meget afhængig af flere ting, som diskuteret før. Det er meget afhængigt af højttalerimpedansen, højttalereffektivitet, forstærkereffektivitet, konstruktionstopologier, samlede harmoniske forvrængninger osv. Vi kunne ikke overveje eller beregne alle de mulige faktorer, der er skabt afhængigheder i forstærkerens watt. Det virkelige liv kredsløb er forskelligt fra simuleringen, fordi der er behov for mange faktorer, der skal overvejes under kontrol eller test af output.
Beregning af forstærkerens watt
Vi brugte en simpel formel til at beregne forstærkerens wattforbrug-
Forstærkerens effekt = V 2 / R
Vi tilsluttede et AC-multimeter på tværs af udgangen. Vekselstrømsspænding vist i multimeteret er top til top vekselspænding.
Vi leverede meget lavfrekvent sinusformet signal på 25-50Hz. Som ved lav frekvens vil forstærkeren levere mere strøm til belastningen, og multimeteret vil være i stand til at registrere vekselstrøm korrekt.
Multimeteret viste + 20,9V AC. Så ifølge formlen er output fra effektforstærkeren ved 4 ohm belastning
Forstærker Effekt = 20,9 2 /4 forstærker Effekt = 109,20 (mere end 100W ca.)
Ting at huske, når du konstruerer 100w lydforstærker
- Når du konstruerer kredsløbet, er det nødvendigt med MOSFET'er, der skal forbindes korrekt med kølepladen på effektforstærkerstadiet. Den større køleplade giver et bedre resultat. Effekttransistoren Q5 og Q7 skal varmesænkes ordentligt med små U-formede aluminium-køleplader.
- Det er godt at bruge lydkvalitets klassificerede boksekondensatorer til et bedre resultat.
- Det er altid et godt valg at bruge PCB til lydrelateret applikation.
- Gør sporene efter differentieret forstærker korte og så tæt på inputsporet.
- Hold lydsignallinjerne adskilt fra støjende kraftledninger.
- Vær forsigtig med sporets tykkelse. Da dette er 100 Watt design, kræves der en større strømsti, så maksimer sporingsbredden. Det er bedre at bruge 70 mikron kobberplade i dobbeltsidet layout med maksimale vias for bedre strømgennemstrømning.
- Jordplan skal oprettes på tværs af kredsløbet. Hold jorden returvej så kort som muligt.
Opnå bedre resultater
I dette 100 Watt-design kan der kun foretages få forbedringer for bedre output.
- Tilføj 4700uF afkoblingskondensator med mindst 100 V rating på tværs af det positive og negative power track.
- Brug 1% nominel MFR-modstand for bedre stabilitet.
- Skift 1N4002-dioden med UF4007.
- Skift R11 med et 1k potentiometer for at kontrollere den hvilestrøm på tværs af MOSFET'erne.
- Tilføj sikring på tværs af output, det vil beskytte kredsløbet på højttalerens overdrive eller output kortslutningstilstand.
Kontroller også andre lydforstærkere kredsløb:
- 40 Watt lydforstærker ved hjælp af TDA2040
- 25 Watt lydforstærker kredsløb
- 10 Watt lydforstærker ved hjælp af Op-Amp
- 50 Watt forstærker kredsløb ved hjælp af MOSFET'er