ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ УМ VL

принципиальная схема, чертеж печатной платы, описание
Оригинал был взят с «Немного звукотехники«, авторство установить пока не удалось, поэтому усилитель назвали VL, т.е. vegalab

        Не будем скрывать — форум «Немного звукотехники» мы посещаем довольно часто и изучаем ОЧЕНЬ скурпулезно. В один из подобных визитов попалась на глаза принципиальная схема усилителя мощности, приведенного на рисунке 1. Этот усилитель мощности имеет довольно известную схемотехнику и на глаза попадался не единожды в том или ином вариантах. Однако простота самой схемы усилителя мощности заставила взять в руки паяльник и собственно собрать этот усилитель. Звук приятный, прозрачный, но сказать что в нем есть что то особенное язык не повернулся. Принципиальная схема усилителя с опытным образцом полетели в «долгий ящик». Спустя примерно год, наводя очередной порядок ее вытащили, посмотрели, посмотрели… Посмотрели, посмотрели и решили все же реанимировать. Но…

Рисунок 1. УВЕЛИЧИТЬ

    Первый каскад после операционного усилителя выполнен по схеме с общей базой и ни для кого не секрет, что подобные каскады очень хорошо усиливают напряжение, а вот усиление по току у них довольно слабенькое. Следующим каскадом в оригинальной схеме идет каскад с общим эмиттером, а эти каскады для нормальной работы требуют изменения базового тока в довольно больших диапазонах. Другими словами — каскаду с общей базой несколько тяжеловато управлять каскадом с общим эмиттером. Исправить ситуацию позволо введение дополнительного эмиттерного повторителя после первого каскада. Работа вроде бы и не большая, однако такая доработка позволила усилителю мощности действительно «запеть»… Мягкий, не навязчивый звук, прозрачный, с высокой детализацией просто завораживает, причем источник звука как бы теряется, т.е. однозначно сказать что акустическая система стоит именно в таком то углу уже не получалось. И это при прослушивании MP3 формата, правда с потоком 256 Кб/с. Прослушивание тестовых дисков однозначно показало, что это не просто хороший усилитель мощности, а так же альтернатива снятого с производства усилителя Сухова, причем довольно серьезная.
    Принципиальная схема получившегося варианта усилителя мощности приведена на рисунке 2. Как видно из рисунка изменениям подверглась схема не только самого усилительного тракта, но так же изменена схема защиты от перегрузки и построена она теперь по тиристорному принципу. Смысл такой защиты основан на том, она полностью блокирует работу оконечного каскада до окончания любой из полуволн сигнала ЗЧ, в зависимости на какой из них произошла перегрузка что не позволяет оконечным транзисторам усилителя мощности сильно перегреваться. Предыдущий же вариант защиты посто ограничивал ток, протекающий через оконечные транзисторы, что все равно вызывало довольно интенсивный нагрев радиаторов и вероятность теплового пробоя увеличивалась.
    Следует отметить, что в вариантах усилителя мощности с одной и двумя парами оконечных транзисторов лучше использовать токовыравнивающие резисторы в эмиттерах оконечных транзисторов сопротивлением 0,33 Ома, в вариантах с тремя и четырьмя парами — 0,22 Ома. Подобное изменение номиналов позволяет на более слабых вариантах усилителя устройству защиты от перегрузки работать более стабильно. Так же следует обратить внимание на номинал резисторов в базовых цепях первого каскада устройства зищиты от перегрузки — изменяя этот номинал снижают или увеличивают порог срабатывания защиты. Более подробно смотрите в таблице с характеристиками усилителя.

Рисунок 2. УВЕЛИЧИТЬ

    Кроме всего прочего усилитель мощности работает в инвертирующем режиме, что добавляет дополнительное подавление синфазных помех и искажений.
    Черетеж печатной платы в формале lay можно взять тут, чертеж расположения деталей и подключения приведена на рисунке 3. Так же можно взять архив с рисунком в формате jpg, масштам 1:1, разрешение 600 dpi. Стараясь максимально удешивить конструкцию мы не стали ставить на плате дополнительные электролитические конденсаторы фильтров питания, поэтому длина проводов по питанию должна быть минимально возможной.

Рисунок 3. УВЕЛИЧИТЬ

    Следует обратить внимание на то, что на транзисторах VT5, VT7, VT8, VT9 выделяется довольно много тепла, чуть больше 2 Вт на каждом, поэтому использование теплоотводов для них необходимо. Техничесике характеристики симметричного высококачественного усилителя мощности сведены в таблицу. Разумеется, что в таблице сведены параметры усилителя при максимальных мощностях и собственном коф усиления. При использовании усилителя с одной, двумя, тремя парами оконечных транзисторов собственный коф усиления можно уменьшить (увеличить номинал R2), тем самым уменьшить THD.
    Есть в этой бочке меда и ложка дегтя — слишком маленькое входное сопротивление — порядка 3 кОм. Хотя конечно подавляющее большинство источников звукового сигнала позволяют работать на такую нагрузку (выхода аудиокарты компьютера, выхода DVD плееров), все же лучше использовать предварительный усилитель с повышенной нагрузочной способностью.
    Данный усилитель мощности может быть выполнен в четырех мощностных вариантах: 150 Вт; 300 Вт; 450 Вт; 600 Вт, отличающиеся количеством пар оконечных транзисторов.
    Усилитель может быть выполнен в двух модификациях: c буковкой М в конце обозначения, означающей, что предпоследним каскадом (VT12, VT13) используются полевые транзисторы, и с буковкой В в конце обозначения, означающей, что предпоследним каскадом используются биполярные транзисторы. Подобные варинты модификакий возникли в связи с различным звучанием усилителей с использованием полевиков и возникновением поклоников «полевого» звука. При заказе данных усилителей следует не забывать указывать какая именно Вам модефикация данного усилителя мощности необходима.

    Данный усилитель мощности имеет сравнительно не большой КПД, поэтому радиатор потребуется не маленький, причем при использовании полевиков в предпоследнем каскаде КПД меньше, чем у биполярного варианта, однако и уровень THD меньше фактически в 2 раза за счет разгрузки выходного каскада усилителя напряжения.
   Усилитель мощности имеет несколько технологических осбенностей, точнее варианта печатной платы:
   На рисунке 4 приведен внешний вид высококачественного усилителя мощности — вариант на 150 Вт.

Рисунок 4 — усилитель мощности на 150 Вт.

   Оконечные транзисторы самого усилителя мощности и последние каскады усилителя напряжения запаиваются на плату снизу и крепятся непосредственно на радиатор винтами М3. Если фланцы транзисторов металличесике, то использование изолирующих прокладок и изолированного крепежа обязательно. Так же настоятельно рекомендуем использовать термопасту. Для выравнивания транзисторов по высоте мы используем двухстроний скотч на базе пористой резины — продается в автомагазинах. Для оконечных транзисторов скотч используется в один слой, для транзисторов в корпусе ТО-220 — два слоя, для транзистора термокомпенсации — шесть слоев (рисунок 5). Обратите внимание — транзистор термокомпенсации винтом на радиатор не прикручивается, а прижимается только за счет скотча, поскольку изначально получается немного выше остальных транзисторов усилителя (прокладку использовать обязательно).

Рисунок 6 — выравнивание высоты теплоотводящих фланцев транзисторов.

   На плате усилителя мощности предусмотрены отверстия под установку конденсаторов на 47 пкФ, однако пленочные конеденсаторы в продаже найти довольно затруднительно, поэтому на плате предусмотены технологические площадки для использования в данном усилителе мощности керамических конденсаторо поверхностного монтажа (SMD). Причем используются два соединенных последовательно конденсатора на 82…100 пкФ, что в итоге дает емкоскость на 41…50 пкФ и увеличивает максимальное напряжение этой «связки» до 100 В. Кроме этого было решено использовать отключаемую защиту от перегрузки. Для этого на печатной плате усилителя предусмотрены контактные площадки при установки в которые перемычки защита буде включена (рисунок 7).

Рисунок 7 — установка SMD конденсаторов с использованием технологических площадок печатной платы.

   Ну и наконец, только для большей понятности рисунок, на котором показано расположение перемычек (запаяно — включено) отключения защиты отперегрузки, резисторов определяющих порог срабатывания защиты от перегрузки и регулятор тока покоя оконечных транзисторов — рисунок 8.

Рисунок 8 — расположение элементов ответственных за режимы работы усилителя.

   Надеемся что данный усилитель мощности доставит приятные впечатления своим владельцам…