Einfacher 20 Watt Verstärker

Dieser Artikel wurde mit der Absicht geschrieben, einen einfachen 20-Watt-Verstärker zu bauen

Von: Dhrubajyoti Biswas

Warum ein Single-Ended Class-A-Verstärker?

Ein Single-Ended-Class-A-Verstärker ist wahrscheinlich eines der besten Beispiele für Solid-State-Single-Ended-Ausgänge. Andererseits kann die passive Last wie in diesem Fall ein Transformator, ein Widerstand oder ein Verstärker und eine Stromsenke sein. Hier haben wir eine billige Stromsenke mit hoher Linearität verwendet, was gut zu diesem Projekt passt.

Für viele Elektrotechniker wird oft gesehen, dass sie die Verwendung von 1: 1-Transformatoren oder Induktivitäten empfehlen. Wir werden diesen Vorgang jedoch vermeiden, da beide Komponenten recht teuer sind und eine hohe Präzision benötigen. Andernfalls kann sich dies umgekehrt auf den Verlust der Klangqualität auswirken. Der Abfall der Klangqualität ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass er nicht linear und frequenzabhängig ist.

In diesem Experiment haben wir eine grundlegende Schaltung verwendet - eine 60-Watt-Endstufe mit der Möglichkeit, sie so zu modifizieren, dass sie gut mit Klasse A funktioniert. Meines Wissens haben viele diesen Ansatz versucht, um den Verstärker zu bauen, und die Ergebnisse fielen positiv aus.

Verwenden von +/- Dual Power Supply

Weiterhin haben wir +/- 20 Volt Stromversorgung verwendet. Es kann entweder geregelt, konventionell oder sogar mit einem Kapazitätsmultiplikator betrieben werden und sollte vor dem Abschneiden eine Leistung von etwa 22 Watt haben. Es ist daher ratsam, einen größeren Kühlkörper zu verwenden, da die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass der Verstärker heiß wird.

In unserem vorherigen Experiment zum Aufbau des Verstärkers haben wir einen Ruhestrom von 3A angelegt. Hier haben wir es auf 2,6 A reduziert, um die Wattableitung zu reduzieren. Trotzdem werden von jedem Verstärker mindestens 110 W freigesetzt.

Die Verwendung eines großen Kunststoffgehäuses oder von TO-3-Transistoren wird dringend empfohlen, da die Wärmeübertragung eine der größten Herausforderungen darstellt, denen Sie sich beim Bau dieses Verstärkers möglicherweise stellen müssen. Wir empfehlen auch die Verwendung einer separaten Verlustleistung für einzelne Transistoren. Dies ermöglicht die Erzeugung eines geringen Wärmewiderstands.

Sie können für diese Entwicklung auch einen größeren Transistor verwenden, aber das wäre teuer. In Anbetracht der Tasche ist es daher immer besser, zwei parallele Transistoren zu verwenden. Sie sind billiger als große Transistoren, obwohl sie die Qualität beibehalten.

Es folgt das schematische Diagramm der einfachen 20-Watt-Verstärkerschaltung, um den Aufbau des Systems zu erleichtern.

Schaltplan

20-W-Klasse-A-Verstärkerschaltung

Die hier im Diagramm gezeigte Senke basiert auf dem ähnlichen Konzept wie die Ausgangsstufen. 4x1 Ohm 1 W Widerstände [0,25 Ohm] sind parallel geschaltet. Es kann jedoch einige Experimente erforderlich sein, da der Strom durch die Basis-Emitter-Spannung BC549 bestimmt wird. So wie die Schaltung funktioniert, ruft BC549 Basisstrom ab, der über den Widerständen liegt. Wenn die Spannung an den Widerständen 0,65 V überschreitet, startet der Transistor und passt das Gleichgewicht weiter an. Darüber hinaus können Sie den DC-Offset auch mit 1K-Trimpot einstellen, um das LTP zu verwalten.

Optimaler Strom

Idealerweise sollte der Class-A-Verstärker den Betriebsstrom 110% über dem Spitzenstrom des Lautsprechers halten. Bei einem Lautsprecher mit einer Impedanz von 8 Ohm und einer Stromversorgung von +/- 22 V beträgt der maximale Strom des Lautsprechers:

I = V / R = 22/8 = 2,75 A.

Die obige Berechnung zeigt nicht den Stromverlust während der Ausgabe an. Es ist definitiv, dass am Ausgang der Schaltung ein Verlust von 3 Volt auftritt, der auf dem Verlust der Emitter- oder Treiberwiderstände und dem Verlust der Ausgangsvorrichtung basiert.

Die maximale Spannung beträgt daher 2,375 A bei 8 Ohm = 19 V Spitze. Durch Hinzufügen des Fudge-Faktors zu 110% beträgt der Betriebsstrom nun 2,6125 A (ca. 2,6 A), und danach würde die Ausgangsleistung 22,5 W betragen.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass während die Versorgung mit –ve konstant ist, die + ve andererseits vom verfügbaren Dauerstrom abweicht. Bei hohen Signalen wird der Strom verdoppelt, wenn der obere Transistor eingeschaltet wird, oder bei negativen Spitzen geht er auf Null zurück. Diese Situation tritt häufig bei Verstärkern der Klasse A [Single-Ended] auf und macht das Design des Netzteils komplex.

Ruhestrom einstellen

Wenn der Stromerfassungswiderstand mehr als optimal ist, können Sie Trimpot und Wischer an der Basis des BC549 verwenden, um einen genauen Stromfluss zu erzielen. Beachten Sie jedoch, dass Sie den Abstand zwischen dem Messwiderstand und denjenigen einhalten müssen, die eine hohe Quelle erzeugen, z. B. Leistungswiderstände. Wenn Sie keinen Sicherheitsabstand einhalten, fällt der Strom ab, wenn der Verstärker heißer wird.

Seien Sie vorsichtig, wenn Sie den Trimpot verwenden, da der Scheibenwischer auf eine Versorgungsleitung von -35 V verwundet ist. Eine falsche Bewegung kann den Trimpot beschädigen. Initiieren Sie daher mit dem Scheibenwischer am Kollektor der Ausgabegeräte. Erhöhen Sie den Strom langsam, bis die gewünschte Einstellung erreicht ist. Alternativ können Sie auch einen Multi-Turn-Pot verwenden, der am besten geeignet ist.

Das folgende Diagramm zeigt die Herstellung einer Stromsenkenvariablen für die vorgeschlagene 20-Watt-Verstärkerschaltung.

Variable Stromquelle

Die Verwendung von 1K-Widerständen gemäß Abbildung soll sicherstellen, dass kein unendlicher Strom abfällt, selbst wenn der Topf in einen offenen Stromkreis übergeht. Es ist auch notwendig, Zeit [manchmal 10 Minuten oder mehr] anzugeben, um die Temperatur über dem Kühlkörper zu stabilisieren. Die Zeit zum Erreichen der Betriebstemperatur kann jedoch abhängig von der Größe des Kühlkörpers variieren, da ein größerer Kühlkörper eine höhere Wärmemasse aufweist und daher Zeit benötigt.

Der Kühlkörper ist eine der wichtigsten Komponenten eines Class-A-Designs. Es ist daher obligatorisch, eine Spüle mit einer Wärmeleistung von weniger als 0,5 ° C / Watt zu verwenden. Stellen Sie sich eine Situation vor, in der die Verlustleistung etwa 110 W im Ruhezustand beträgt, ein Kühlkörper mit dieser Spezifikation einen Temperaturanstieg von 55 ° C aufweist und die Transistoren auf 80 ° C, wodurch er schließlich heiß wird. Sie können eine Wärmeleistung von 0,25 ° C verwenden, die erzeugte Wärme wird jedoch nicht wesentlich beeinflusst.