Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer ControlsComputer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

HSWG 18 Lip 2015 15:27 14475 9
  • Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

    Witam. Przedstawię poniżej dosyć starą konstrukcję, bo sprzed 10 lat, która służy mi do dziś. Jest to wzmacniacz audio 5.1 a więc do kina domowego. Składa się z 5 identycznych płytek wzmacniacza na mosfetach o mocy ok 27W@4Ω (14W@8Ω) dla kanałów lewy/prawy przód i tył oraz centralny. Układy są praktycznie kopią kitów AVT z EdW 3/2002, zmieniłem tylko układ zasilania i zaprojektowałem na nowo PCB.

    Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

    Całość składałem na studiach, gdzie miałem dostęp do dość dobrze wyposażonego laboratorium. Pokusiłem się o zdjęcie charakterystyki pasma przenoszenia. Na wejście został podany sinus o amplitudzie 24mV RMS, wyjście obciążyłem rezystorem 4Ω. Wyszło 24Hz-66kHz (na spadkach o -3dB).

    Do napędzania subwoofera zbudowałem nieco inny układ, tym razem zaczerpnięty z Praktycznego Elektronika 1/98. W stopniu końcowym również pracują MOSFETy. Są one dość ciekawie sterowane, bo za pomocą spadków napięć na dodatniej i ujemnej szynie zasilania, powodowanych przez wzmacniacz operacyjny, którego wyjście zostało obciążone rezystorem R14. Moc tego kanału to 60W@4Ω (47W@8Ω) przy sinusie na wejście o amplitudzie 320mV RMS i częstotliwości 1kHz. Płytkę również zaprojektowałem od nowa.

    Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

    Pasmo przenoszenia to 7,5Hz-43kHz w przedziale -3dB - dół wystarczający do mocnego, niskiego basu. Nie stosowałem filtru dolnoprzepustowego, bo źródło sygnału kanału LFE zawiera tylko niskie tony.

    Kolejny moduł to zasilacz końcówek mocy, który dostarcza im wszelkich niezbędnych napięć. Płytka jest dosyć spora z uwagi na elektrolity. Zastosowałem trafo toroidalne o mocy 200W, dające na wyjściu 2x13V@2x5A i 2x22V@2x1,9A.

    Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

    Praktycznie od zera zaprojektowałem i zbudowałem sterownik, który pełni dwie funkcje - reguluje głośnością wszystkich kanałów sterując bardzo popularnymi niegdyś cyfrowymi potencjometrami PGA2310 i zapewnia tryb stan-by wyłączając trafo toroidalne wzmacniaczy mocy, pobierając 3,7W, co ostatnio zmierzyłem watomierzem. Do regulacji głośności wykorzystałem enkoder ze starej wieży audio, bo 10 lat temu nie były one tak powszechne jak dziś i przez to niezbyt tanie. Sercem sterownika jest nieprodukowany już AT90S2313, program napisałem na kolanie w Bascomie.

    Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

    Całość "wepchnąłem" do obudowy T444. Wzmacniacze musiałem montować jeden nad drugim, płytki z PGA2310 są wciskane pionowo na goldpiny w PCB sterownika. Tranzystory w obwodzie stabilizacji prądu spoczynkowego zamontowałem na radiatorach, dzięki temu zmiana temperatury ma niewielki wpływ na wahania prądu. Radiatory jak widać na poniższych zdjęciach są dość duże i ciężko zagrzać je powyżej 60°C na podłączonych 6 kolumnach o impedancji 4Ω.

    Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET Wzmacniacz 5.1 na tranzystorach MOSFET

    Podczas pomiarów, parametry wzmacniaczy na oscyloskopie wyglądały całkiem ładnie. Jak to brzmi? Nie jestem audiofilem, ale cenię sobie czysty dźwięk, bez żadnych "dodatków". Zaryzykuję określenie, że dźwięk na wyjściu jest po prostu neutralny.
    Wzmacniacz miał oczywiście napędzać 6 zestawów głośnikowych, ale jak to często bywa, życie zweryfikowało te plany i leży sobie na półce biurka z komputerem zasilając dwie kolumny :).

    Koszt ciężko oszacować, układy PGA2310 otrzymałem za darmo (próbki), Około 120zł zapłaciłem za transformator, jakieś 50zł za obudowę, i pewnie tyle samo kosztowały radiatory, reszta to drobnica Całość pewnie zamknęła się w okolicy 400-500zł i mnóstwem czasu z wiertarką ;).

    Dołączam pliki bmp z PCB do wykonania płytek metodą "żelazkową". Jest też wsad do mikrokontrolera w formacie intel hex, nie mogę znaleźć pliku z kodem. Wzmacniacz nieco szerzej opisałem na swojej stronie: http://grylewicz.pl/wzmacniacz-mocy-mosfet-kina-domowego/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    HSWG
    Poziom 21  
    Offline 
    Specjalizuje się w: informatyka
    HSWG napisał 330 postów o ocenie 307, pomógł 44 razy. Jest z nami od 2004 roku.
  • Computer ControlsComputer Controls
  • #2
    fysiek
    Poziom 24  
    Wygląda to całkiem przyjemnie i najważniejsze że cieszy ucho. Klasyczna konstrukcja na elementach dyskretnych. Cyfrowy potencjometr sterowany enkoderem gwarantuje, brak trzeszczenia i nienaganną równomierność poziomów kanałów nawet po 10 latach użytkowania. Pewnie gdyby to było dzisiaj jego miejsce zajął by jakiś cyfrowy przedwzmacniacz. :)
  • Computer ControlsComputer Controls
  • #3
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #4
    yogi009
    Poziom 42  
    Bardzo ciekawa, przemyślana konstrukcja. Widać dbałość zarówno o stronę merytoryczną, jak i o wykonanie. Brawo!
  • #5
    michas
    Poziom 23  
    Wszystko starannie zmontowane, przyczepiłbym się do paru rzeczy - płytki regulatorów umieściłbym bliżej tylnej ścianki, by nie trzeba było prowadzić tak długich przewodów sygnałowych - wiadomo dlaczego. Radiatory i tak nie "wychodzą" na zewnątrz, wiec wzmacniacze mocy zamontowałbym bliżej przedniej ścianki.
    Parę błędów na schematach np w zasilaczu C11-C16 powinno być C11-C14.
    Co jeszcze do montażu nie przepuszczałbym przewodów głośnikowych poprzez otwory w radiatorach no i te przewody przyklejone izolacją do obudowy :).

    Życzę kolejnych udanych konstrukcji.

    Pozdrawiam Michał
  • #6
    hauerdex
    Poziom 13  
    Ładna konstrukcja :)
    Podoba mi się, że jest taka "modułowa" - pewnie bardzo ułatwia to odszukiwanie ewentualnych usterek.

    Przydałby się jeszcze dekoder cyfrowego dzwięku wielokanałoweo, np. DTS... Ale to chyba drogie rzeczy są?
  • #7
    okies
    Poziom 10  
    Witam. Mam pytanie jakie są rozmiary tych płytek ,bo z pliku drukuje mi w dużym rozmiarze pozdrawiam
  • #8
    PPK
    Poziom 26  
    Z pewną taką nieśmiałoscią....... :). Teoretycznie znam zasady działania akustycznych wzmacniaczy tranzystorowych i lampowych. Czy ktoś z jaśnie oświeconych, mógłby mi przybliżyć teorię pracy wzmacniacza z końcówką na MOSFET-ach. Może jestem za stary ale za cholerę nie mogę zrozumieć, jak tranzystor sterowany napięciowo, z ogromną stromością narastania napięcia, czyli praktycznie PRZEŁĄCZAJĄCY, można zastosować we wzmacniaczu m.cz. Oczywiście nie chodzi mi o wzmacniacze fabryczne (scalone/hybrydy), gdzie zasada jest PWM albo PDM + filtry, ale o kilka schematów które spotkałem na Elektrodzie, gdzie 90% schematu, to standard a tylko para końcowa to MOSFET-y??? Co to za sztuczka kusa ???
  • #9
    HSWG
    Poziom 21  
    PPK napisał:
    Z pewną taką nieśmiałoscią....... :). Teoretycznie znam zasady działania akustycznych wzmacniaczy tranzystorowych i lampowych. Czy ktoś z jaśnie oświeconych, mógłby mi przybliżyć teorię pracy wzmacniacza z końcówką na MOSFET-ach. Może jestem za stary ale za cholerę nie mogę zrozumieć, jak tranzystor sterowany napięciowo, z ogromną stromością narastania napięcia, czyli praktycznie PRZEŁĄCZAJĄCY, można zastosować we wzmacniaczu m.cz. Oczywiście nie chodzi mi o wzmacniacze fabryczne (scalone/hybrydy), gdzie zasada jest PWM albo PDM + filtry, ale o kilka schematów które spotkałem na Elektrodzie, gdzie 90% schematu, to standard a tylko para końcowa to MOSFET-y??? Co to za sztuczka kusa ???


    Zerknij na charakterystyki z datasheet choćby IRF540, do tego poczytaj tu: http://ep.com.pl/files/3118.pdf i wszystko stanie się jasne. Traktowanie MOSFET jako elementu przełączającego jest dużym i troszkę błędnym uproszczeniem. Mosfet znacznie szybciej niż bipolarny przełącza duże prądy, co słychać w górnej partii pasma akustycznego. TDA7294 ma w stopniu końcowym mesfety.
    To co piszesz o wzmacniaczach z PWM, to klasa D, dziś mocno powszechna, ale jakoś nie mogę się do niej przekonać...
  • #10
    PPK
    Poziom 26  
    O dzięki za link. Ja też jakoś nie mam przekonania do klasy D. Poczytam :)