Схема усилителя мощности Дугласа Селфа на транзисторах (50-200 Вт)

Исследуя причины возрастания нелинейности на большом сигнале, Дуглас Селф обнаружил, что, во-первых, акустическая система в некоторых условиях требует существенно больший ток, чем рассчитанный по закону Ома с подстановкой в знаменатель паспортного номинального сопротивления АС. 8-омная АС, в частности, иногда выглядит для усилителя как 3—4-омный эквивалент.

Рис. 1. Результаты измерений.

Во-вторых, исследуя ряд современных мощных транзисторов, применяемых в выходных каскадах УМЗЧ, он выявил весьма сильное падение коэффициента передачи тока базы Ь21э при увеличении тока коллектора.

На рис. 1 приведены результаты измерений этой зависимости для распространенного 2N3055 (комплементарная пара с 2N2955), новых Мотороловских MJ15024 (пара с MJ15025), MJ2194 (пара с MJ2193) и Тошибовских 2SC3281 (пара с 2SA1302).

Для сопоставимости все графики нормированы к значению Ь21э при токе коллектора 0,5 А. Как видно, у 2N3055 коэффициент передачи падает в 3-4 раза при пиковом токе в 4—5 А. Это в реальном УМЗЧ приводит к такому же значительному снижению мгновенного коэффициента усиления предшествующих каскадов усиления напряжения, т. е. росту нелинейности.

Для решения этой проблемы в своем новом усилителе (рис. 2) Дуглас применил транзисторы 2SA1302/2SC3281, причем для дополнительной разгрузки — по 2 пары в параллель (больше не рекомендует, поскольку при этом становится значительной суммарная емкость соединенных параллельно р-п-переходов).

На рис. 3 показана зависимость коэффициента гармоник от частоты при разной нагрузке (8/4/3 Ом), но одинаковом выходном напряжении (выходной мощности 20 Вт/8 Ом, 40 Вт/4 Ом, 60 Вт/3 Ом). Из нее видно, что линейность уже очень слабо зависит от нагрузки.

Усилитель нормально работает с любым напряжением питания в диапазоне от ±20 до ±40 В, развивая в последнем случае на 8-омной нагрузке 55 Вт, а при кратковременной «просадке» нагрузки до 2 Ом — 210 Вт.

Еще одно новшество — усовершенствованная схема термостабилизации режима на Q8, дополнение которой диодом D5 и двумя дополнительными резисторами R19, R20 увеличило температурную чувствительность термодатчика до 4 мВ/°С. Это повысило точность поддержания тока покоя выходных транзисторов Q14—Q19.

Рис. 2. Схема УМЗЧ Дугласа Селфа, выполненного на транзисторах.

Рис. 3. Зависимость коэффициента гармоник от частоты при разной нагрузке (8/4/3 Ом).

Источник: Сухов Н. Е. - Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.

Журнал Радиохобби - http://radiohobby.ldc.net

Не советую схему начинающим, - на беглый взгляд есть ошибки в номиналах пассивных элементов.

Исправления на схеме:

• верхнее питание обозначалось как "-";
• резистор R12 был 2,2 Ом, исправлен на 2,2 кОм;
• резистор R32 был 22 кОм, исправлен на 100 Ом;
• резистор R9 был 100 Ом, иcправлен на 2,2кОм;
• транзистор Q15 обозначался как Q8, исправлено.

Дуглас Селф (Douglas Self) является автором книги "Audio Power Amplifier Design", которая доступна уже в 6-м издании, по его схемам собирают усилители и они работают. Сайт автора: www.douglas-self.com

В книге автора "Audio Power Amplifier Design" на странице 265 приведена схема этого усилителя с теми же ошибками, кроме опечатки с R32, R12 и Q15.

Вот еще одна схема усилителя, которая по принципу построения похожа на ту что в статье:

Кстати транзисторы MPSA06 и MPSA56 - это далеко не КТ3102 или подобные маломощные, достаточно посмотреть в даташитах напряжения и токи.

Стоит заметить что на схеме установлены предохранители FH1, FH2 на ток 1А, этого будет достаточно на стадии наладки, при эксплуатации усилителя нужно будет установить предохранители на ток 3-5А.

Схему и статью подготовил Николай Сухов, это человек с немалыми знаниями и опытом в радиоэлектронике, является главным редактором журнала Радиохобби и автором множества публикаций (к примеру тот же "УМЗЧ высокой верности").

Тем не менее, как показывает опыт, от ошибок никто не застрахован. Если заметите еще неточности или ошибки - просим писать в комменатриях конструктивно и по сути.