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1.5 w功率放大器

Raj k Gorkhali

18092
图2:1.5W功率放大电路

在这里,我们把所有的理论工作,并提出了一个简单的1.5W功率放大器模块,可以很容易地建立与现成的组件。放大器的框图如图1所示。这是最典型的音频放大器,尽管赛道有些不同。

功率放大器包括音频输入、放大器、驱动器、输出和电源部分。放大器部分提供大部分的电压增益。驱动级是放大器部分和输出级之间的缓冲器。

输出级通常需要驱动低阻抗负载,如扬声器。电源来自于电源,在理想情况下,负载上出现的输出信号应该是输入信号的复制品。换句话说,输出级从直流电源获取电源来增强信号,这样它就可以驱动负载。

图1:1.5W功率放大器框图
图1:1.5W功率放大器框图

功率放大电路描述

图2所示的电路显示了放大器、驱动器和输出部分。放大部分围绕JFET VHF/UHF放大器2N5484 (T1)和NPN晶体管BC548 (T2)搭建。驱动部分是围绕晶体管BC639 (T3)建立的,而输出部分是围绕晶体管BD139和BD140 (T4和T5)建立的。

输入信号通过电容C1耦合到音量控制VR1。VR1的值设置为1兆欧。由于FET (T1)的门端可以看作是一个开路电路,因此该电路的输入阻抗等于VR1的值。

与所有音频音量控制一样,VR1需要一个对数锥形(通常表示为“C类型”),以在控制旋转和音量水平之间给出明显的线性关系。这是必要的,因为人类的听力遵循对数反应,即输出功率变化10倍时,人们听到的是2倍的变化。

图2:1.5W功率放大电路
图2:1.5W功率放大电路

在放大器部分的场效应晶体管级用于提供高输入阻抗。下一级是共发射极放大器,包括晶体管T2。预置VR2调节放大,避免T2至T5晶体管级之间直接耦合。即T3、T4、T5的直流电压均由集电极在T2时的电压决定。

最重要的电压是在T4和T5的发射器。预置VR2用于将其调整到电源电压的一半。

为了稳定这个和电路中的其他电压,电阻R13从输出到晶体管T2的发射极提供负反馈。如果电容C8不包括在内,反馈将是直流和交流电压。如果添加了C8,它将只用于DC。

当T4和T5晶体管的发射极电压由于温度变化而升高时,T2晶体管的发射极电压也会通过R13的方式升高。这将导致T2传导更少的电流,使其集电极处的直流电压增加。因此,晶体管T3将传导更多的电流,其集电极电压将下降。这就降低了T4和T5底部的电压,从而降低了发射极的电压。

驱动晶体管T3及其集电极负载是与T4和T5相关联的基础电路。实际上,T3被连接成一个共发射极放大器。在T3上发展出来的输出信号通过二极管D1和电阻R9与预置VR3的并联组合作用到T4的基部。PNP晶体管T5的底座直接连接到T3的集电极上。

因此,驱动级驱动一个相对低电阻的负载,需要一个能够处理高功率的晶体管。

输出晶体管是NPN晶体管T4和PNP晶体管T5,作为互补对称连接ab类输出阶段。在这种配置中,需要一个NPN晶体管和一个PNP晶体管(互补)具有相等的电流增益(对称)。因此,理想情况下,T4和T5的直流电流增益应该通过测量来匹配。

T4和T5的直流偏置电路有一个二极管和两个并联电阻。预置VR3用于调整T4、T5集电极的静止电流,从而调整工作等级。

输出级还涉及电容器C4,它被称为自举电容器。包括自举以允许更高的输出电压摆动。如果不包括电容C4,偏置电阻R7和R8合并成一个电阻。

理想情况下,输出信号应该能够从0V摆动到电源电压值。然而,由于输出晶体管的基极-发射极结需要0.6V正向偏置和损耗,这是不可能发生的。对于正半周期,输出要达到电源电压,T4处电压必须比电源电压至少高0.6V。同样,当T5的基电压降至-0.6V时,才会得到0V的输出。

通过增加自举电容C4,输出电压摆动有效地增加到直流偏置电压。因此,对于正半周,正的变化增加了T4的偏置电压,使其导通更多的电流,产生更高的输出电压。类似地,在负半周期,负向摆动降低了静态偏置电压,帮助T5打开更困难,产生更低的输出电压。

放大器设计的一个重要方面是电源解耦。当输出级产生全输出功率时,电源提供大量峰值电流。在这些条件下,有可能在供电线路上出现一些音频信号。

为了防止这个信号影响电路的其他部分的运行,它必须从电压放大器部分的供电部分消除。因此电阻R6与C2和ZD1一起加入,以保持放大器的电源电压恒定到10V。

将电路组装在通用PCB上,并封装在合适的机柜中。用正确的极性安装二极管、电解电容器和晶体管。输出晶体管T4和T5有一个金属表面的一面,应该面对板的中心。

这两个晶体管都需要一个散热器。一个小的(20mm2)片铝或商业可用的散热器都可以使用。

T4和T5上的散热器应该用一片聚酯薄膜或类似的材料与晶体管绝缘,因为晶体管(以及散热器)直接连接到电源上。

测试1.5W功率放大器前需要记住的要点

在给电路供电之前,在输出端连接一个8欧姆负载(电阻或扬声器),在输入端和音量控制端之间连接电容C1。将音量控制设置为最小,然后从插头包或外部12V直流电源供电。

确保两个输出晶体管触摸时都是冷的。如果没有,请尝试调整预置VR3。VR3的正确设置应该使集电极通过T4和T5的静态电流在100 mA左右。


该项目于2012年12月1日首次发表,并于2020年6月25日更新。

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