Интернет журныл о промышленности в Украине

Підсилювач потужності 1кВт

  1. Загальний опис підсилювача потужності
  2. Підсилювач потужності на MOSFET 1 кВт
  3. Підсилювач розрахований на 500 Вт
  4. Підсилювач на 250 Вт
  5. Підсилювач потужності 125 Вт

Підсилювач потужності 1кВт - тут представлені гарантовано робочі схеми підсилювачів 1000, 500, 250, 125 Вт, кінцевий каскад яких реалізований на польовиком MOSFET. У цій статті будемо розглядати апарати починаючи з найбільшою потужністю - 1000 Вт, який призначений в основному для професійного використання, тобто озвучування великих заходів, наприклад: весіль, різних сімейний урочистостей, концертних заходів, студіях звукозапису і т.д. Для будинку він звичайно не підійде.

Тут можна завантажити архів з печатками в форматі .lay на вихідну потужність 1000, 500, 400, 250, 125 Вт.

Завантажити: printed circuit boards.zip

Раніше теж були публікації на різних сайтах, де описувався підсилювач потужності 1кВт, та й можливо і зараз такі є, але в основному з дуже простою схемою реалізований на мікросхемі. Раніше теж були публікації на різних сайтах, де описувався підсилювач потужності 1кВт, та й можливо і зараз такі є, але в основному з дуже простою схемою реалізований на мікросхемі Такий варіант побудови УМЗЧ на мій погляд має серйозні недоліки, які зводять нанівець всі позитивні сторони підсилювача. Одним з таких недоліків є сама інтегральна схема, яка не відрізняється високим рівнем характеристик. Другий аспект - використаний там операційний підсилювач APEX PA03 варто дуже пристойних грошей, до того ж знаходиться в дефіциті і більшості радіоаматорів він просто буде недоступний. Оскільки для тих хто збирається повторити схему своїми руками в домашніх умовах, принципово важливо дешевизна і разом з тим якісні і доступні електронні компоненти.

Виходячи з цього я пропоную любителям високоякісного і потужного звуку чотири схеми підсилювачів зібраних із застосуванням польових транзисторів MOSFET. Всі комплектуючі в представлених помічників доступні у вільному продажі і досить популярні в радіоелектроніці. Тому збірка таких апаратів буде вам цілком по кишені, ну може бути трохи дорогувато обійдеться трансформатор на 1 кВт якщо купувати готовий або робити на замовлення, але якщо у вас є в наявності хоча б старе залізо (сердечник) і емаль-провід, то і він нічого не буде коштувати для вас, намотайте самостійно - тільки й того!

Показання тут схеми є вдосконаленим варіантом типової схеми, а саме підсилювач потужності 1кВт реалізований на польовиком.

Загальний опис підсилювача потужності

Як було написано вище, сьогодні ми публікуємо чотири схеми, які є класичними двотактними підсилювачами з вихідним трактом зібраним на MOSFET. Використання потужних полевиков в крайовому тракті вважається істотним аргументом. Володіючи колосальним потужністю на виході, апарат наочно демонструє чудові значення з низьким рівнем коефіцієнта спотворень. Правильно виготовлені УМЗЧ мають КНІ не більше 0,24% при потужності на виході 1 кВт. А ось при 250 Вт на виході буде взагалі 0,007%. Це чудово! Сама структура підсилювача фактично залишається однією і теж, змінюється тільки кількість ключів в вихідному тракті. Разом з тим для використання потужних польових транзисторів необхідно високе живить їх напруга. Зокрема підсилювач потужності 1кВт вимагає для себе Двуполярность блок живлення з вихідними напругами 95v, 70v, 50v.

Підсилювач потужності на MOSFET 1 кВт

Пора вже приступати до безпосереднього вивчення схеми підсилювача в порядку від великої потужності до меншої. Варіант підсилювача з вихідною потужністю 1000 Вт, як я писав вище не для домашнього використання, а наприклад: для турових поїздок або сценічної інсталяції в концертних залах. Даний апарат розрахований на роботу з акустикою 4 Ом при напрузі +/- 100v, більше подавати не можна. Напевно як і у кожній техніці, так і в цьому апараті є свій «мінус» пов'язаний якраз з харчуванням. Для того, щоб отримати вихідну потужність 1 кВт необхідний трансформатор принаймні в межах 1300 Вт. Саме так він є найдорожчим елементом у всій конструкції. Є звичайно варіант застосування імпульсного джерела живлення, але і з таким трансформатором є свої специфічні заморочки, ну це вже зовсім інша історія. Так, що дивіться самі, що вам зручніше застосувати трансформаторний блок живлення або імпульсного побудови.

Тут показана схема підсилювача на 1000 Вт в первинному варіанті:

Тут показана схема підсилювача на 1000 Вт в первинному варіанті:

Тут вдосконалена схема підсилювача:

Тут вдосконалена схема підсилювача:

Навіть при побіжному погляді на дану принципову схему можна побачити відмінності вхідного і вихідного тракту. До того ж, як показує тестування, з модернізованого варіанту можна вилучити випрямний діод 1N4007. Але цю необхідність слід як слід ще раз перевірити в дослідному порядку.

В кінцевих каскадах підсилювач потужності 1кВт має потужні ключі MOSFET IRFP240.
В кінцевих каскадах підсилювач потужності 1кВт має потужні ключі MOSFET IRFP240

Параметри цих силових ключів вражають. Ось подивіться на їх характеристики, хоча ці значення можуть суттєво змінюватися в залежності від температури, в зв'язку з цим польовики необхідно встановлювати на радіатори охолодження з достатньою площею розсіювання тепла і додатково поставити систему примусового охолодження у вигляді вентилятора.

Ось подивіться на їх характеристики, хоча ці значення можуть суттєво змінюватися в залежності від температури, в зв'язку з цим польовики необхідно встановлювати на радіатори охолодження з достатньою площею розсіювання тепла і додатково поставити систему примусового охолодження у вигляді вентилятора

Присутній кілька варіантів виконання друкованих плат підсилювача, наприклад: одна з них має форму прямокутника в загальному стандартна форма, а інша з формою квадрата, у якій вхідний каскад знаходиться по центру плати. Так що використовуйте печатку, яка найбільше відповідає вашій конструкції корпусу.

Так що використовуйте печатку, яка найбільше відповідає вашій конструкції корпусу

Малюнок друкованої плати і місця установки електронних компонентів на ній можна завантажити за цим посиланням - розмір 300х75 мм.

Завантажити: 1000Watt.zip

На цьому фото показана друкована плата майже закінченого підсилювача потужності:

На цьому фото показана друкована плата майже закінченого підсилювача потужності:

Зібраний підсилювач потужності на 1кВт з радіатором:

Зібраний підсилювач потужності на 1кВт з радіатором:

На цій фотографії зібраний підсилювач з використанням вище показаного малюнка друкованої плати:

На цій фотографії зібраний підсилювач з використанням вище показаного малюнка друкованої плати:

Тут уже готовий зразок на етапі тестування:

Тут уже готовий зразок на етапі тестування:

На цьому малюнку зображено ще один альтернативний варіант:

На цьому малюнку зображено ще один альтернативний варіант:

За цим посиланням знаходиться файл цієї печатки в форматі PDF:

Завантажити: 1000.zip

Підсилювач розрахований на 500 Вт

Тут просто потрібно скоротити кількість полевиков в крайовому тракті, тобто встановити всього дванадцять штук по шість в кожне плече, ну і природно потрібно знизити потужності характеристики. Напруга харчування залишаємо теж, що і підсилювачі 1000 Вт, тобто 95v по плюса і 95v по мінуса, так як вихідна потужність апарату все ще залишається досить великий, а коефіцієнт нелінійних спотворень знизиться до 0,17%. Дана схема теж є не такою однозначною. Якщо як і в попередній схемі використовувати польовики IRFP240, то на виході отримаєте 500 Вт.

Транзистор MOSFET IRFP260
Транзистор MOSFET IRFP260

Разом з тим, якщо замість ключів IRFP240 застосувати IRFP260 то без проблем можна і на даній схемі помічників отримати ті самі 1000 Вт.

На цій принциповій схемі показані саме MOSFET IRFP260.

На цій принциповій схемі показані саме MOSFET IRFP260

Також необхідно передбачити конденсатор 220pF виконує роль шунта в ланцюзі колектор-база транзистора MJE15035 і спробувати виключити зі схеми діод 1N4007. У первинному варіанті схеми підсилювач розрахований на роботу з навантаженням 8 Ом, але як показали випробування багатьма радіоаматорами зібрали цей апарат, він прекрасно працює і на навантаженні 4 Ом.

Тут показана друкована плата для цього УМЗЧ:
Тут показана друкована плата для цього УМЗЧ:

Завантажити плату в форматі .PDF 500.zip

В результаті має бути приблизно таке:

Підсилювач на 250 Вт

250 Вт вихідної потужності вже не дуже б'є по вухах і можливо для домашнього користування багато віддадуть переваги саме цим зразком.

У цьому екземплярі використані вісім ключів IRFP240. Напруга харчування встановлено 70v. Рекомендоване навантаження 8 Ом. Відмінний показує рівень коефіцієнта нелінійних спотворень в межах 0,11% при робочій потужності на виході 250 Вт. Дуже широкий діапазон частот. На цій схемі також потрібно спробувати експериментувати з діодом. Друкована плата для підсилювача 250 Вт має ось такий вигляд:
У цьому екземплярі використані вісім ключів IRFP240

Тут її можна скачати в форматі .PDF завантажити

Після завершення монтажу виходить ось така конструкція:

На цьому фото показана друкована плата з тепловідведення призначеними для транзисторів перед- вихідного тракту:

Підсилювач потужності 125 Вт

У цьому варіанті використовуються тільки чотири польових ключа IRFP260. Природно можна застосовувати транзистори і IRFP240. Тим більше в первісної схемою ці польовики і були використані. Тому при виникненні будь-яких проблем в роботі підсилювача на IRFP260, замініть їх на IRFP240. Ефективною навантаженням для цього УМЗЧ є динамік 8 Ом. Напруга живлення для даного апарату робимо в межах 50v, для домашнього користування такої потужності цілком вистачає, до того ж якість звучання стає ще вище, а саме значення КНІ буде в районі 0,1%.

Принципова схема підсилювача потужності на 125 Вт:
Принципова схема підсилювача потужності на 125 Вт:

Ця друкована плата є аналогом попередньої, тільки в ній зібрано чотири ключа з вихідного каскаду.

Нижче показана принципова схем базового варіанту підсилювача на польових транзисторах IRFP240, про що говорилося вище:

Звертаю вашу увагу на те, що в цій схемі був замінений біполярний транзистор на польовика IRF510, а також є деякі відмінності в номіналах електронних елементів.

А це ось печатка для цієї схеми:

А це ось печатка для цієї схеми:

Це підсилювач потужності відрізняється високою надійністю в роботі і простотою в обслуговуванні, здатний працювати навіть в екстремальних умовах експлуатації без зниження якості звучання.

І нарешті підведемо підсумки:

Отже у нас є чотири класні схеми однієї і тієї ж моделі підсилювача виконаного на потужних польових транзисторах. В їх конструктивних рішеннях принципових відмінностей немає, а ось по вихідний потужності і, що особливо важливо - собівартості, вони мають різницю пристойну. До речі хотілося б спеціально підкреслити такий момент: якщо один раз зібрати крайовий каскад і встановити на перший випадок пару або дві MOSFET-транзисторів, то при необхідності зміни потужності на виході ви без проблем зможете це робити шляхом збільшення кількості транзисторів в крайовому тракті.

До речі хотілося б спеціально підкреслити такий момент: якщо один раз зібрати крайовий каскад і встановити на перший випадок пару або дві MOSFET-транзисторів, то при необхідності зміни потужності на виході ви без проблем зможете це робити шляхом збільшення кількості транзисторів в крайовому тракті

Початкова схема в авторському варіанті реалізована на MOSFET-ключах IRFP240. Але незважаючи на це безліч радіоаматорів вносять свої зміни в конструкцію, замінюючи деякі деталі більш сучасними і якісними, наприклад використовують потужні польові ключі IRFP250, IRFP260.