Końcówka mocy 5 W BD139 i BD140 bez pary różnicowej – ocena schematu

Question

Witam, na podstawie schematu wzmacniacza m.cz. z odbiornika DMTL-202 poprzeliczałem wartości elementów tak, aby pasowały do tranzystorów, których chcę użyć, i narysowałem taki oto schemat końcówki mocy: Wzorowałem się instrukcją obliczania wartości we wzmacniaczach z książki p.t. Układy...

jarek_lnx · Answer

Para różnicowa nie wymaga symetrycznego zasilania.Zgubiłeś rezystor obciążenia stopnia wzmocnienia napięciowego i bootstrap.W sprzężeniu zwrotnym się pogubiłeś. R12 większy od R8 nie ma sensu. Sens tego, co robi się zazwyczaj, jest taki, aby wzmocnienie stałoprądowe było równe 1, dzięki czemu punkt pracy łatwiej ustabilizować.

78db78 · Answer

Za 10 zł masz 2x5 W wzmacniacz gotowy.

acctr · Answer

Nie myślałeś o zasymulowaniu tego układu w LTSpice?

jarek_lnx · Answer

Poprawny wzmacniacz trzystopniowy z jednym tranzystorem w stopniu wejściowym wygląda tak:

Wartości elementów nie analizowałem, na oko sensowne, w schemacie jest to, czego u Ciebie brakuje.
Kondensator kompensacji trzeba dodać.

Na wejściu masz układ polaryzacji z filtrem; filtr jest potrzebny, żeby nie wzmacniał tętnień z zasilania (brumu), następny kondensator 220 µF to układ sprzężenia zwrotnego, który daje wzmocnienie tylko zmiennoprądowe, a dla prądu stałego (punktu pracy) wzmocnienia nie ma (=1), co poprawia stabilność punktu pracy i eliminuje potrzebę regulacji potencjometrem. Kolejny 220 µF to bootstrap; zwiększa wzmocnienie pętli i zakres napięć wzmacniacza napięciowego. Polaryzacja stopnia końcowego na diodach to słabe rozwiązanie, podobnie jak quasi-komplementarny stopień wyjściowy, to możesz przerobić.

Symulacja jest fajna i daje duże możliwości, jeśli ktoś jest dociekliwy. Jeśli nie jest dociekliwy, to przyjmie na początku założenie, że układ działa i będzie szukał potwierdzenia, nie zrobi żadnego pomiaru, który mógłby go z tej strefy komfortu wyprowadzić.

Układ Darlingtona w stopniu wyjściowym ma sens, bo zmniejsza obciążenie stopnia wzm. napięciowego, co przyczynia się do mniejszych zniekształceń. U Ciebie pojedynczy tranzystor na stronę, więc wzmocnienia będzie brakować.

Michal_Lach123 · Answer

Przerysowałem ten schemat do symulatora. Niestety wygląda na to, że jest on niepoprawny.

jarek_lnx · Answer

Nie podłączyłeś masy, to nie działa. Czyli masz rację, narysowałeś niepoprawny.U mnie działa:

_jta_ · Answer

Układ z DMTL-202 (górny rysunek w #1) ma bardzo duże wzmocnienie napięciowe - około 5000. I prawdopodobnie nie ma problemów ze wzmocnieniem prądowym, bo AD161/AD162 i AC180K mają duży współczynnik wzmocnienia, a głośnik nie może mieć małej impedancji - musi mieć przynajmniej 8 Ω, a nie wiem, czy nie więcej.

BD139/BD140 miewają małe wzmocnienie przy większym prądzie - ale może da się wybrać jakieś sensowne (trzeba mierzyć). Nie wiem, do jakiego głośnika to ma być - przy zasilaniu 22 V na głośniku 8 Ω można uzyskać moc około 5 W; maksymalna średnia moc strat w tranzystorze wyjściowym to około 2 W - na tyle powinien mieć radiator. Dla głośnika o mniejszej impedancji napięcie zasilania powinno być mniejsze, np. 17 V dla 4 Ω.

Układ z #7 ma bardzo małe wzmocnienie napięciowe - około 11 (1+R4/R5). I chyba źle dobrane oporniki R1, R2, R3 - napięcie na wyjściu (między R8 i R9) będzie znacznie większe niż połowa napięcia zasilania. Ale ten układ pokazuje ideę: Q2 nie tylko wzmacnia sygnał, ale też pilnuje napięcia stałego na wyjściu (tylko te oporniki źle to ustawiają).

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

jarek_lnx · Answer

Jakby się bardzo upierać przy jednej parze tranzystorów, to lepiej byłoby dać BD911/BD912 albo 44H11/45H11, które przy 1 A jeszcze nie wykazują spadku wzmocnienia. Ale ta oszczędność dwóch tranzystorów za 10 gr się nie opłaca, trzeba by zwiększyć prąd Q1, a i tak byłoby na styk.Nie optymalizowałem szczegółów, bo w większości takich tematów autor traci zainteresowanie, jak dostanie schemat. Wróci za pół roku z innym błędnym schematem i zacznie od nowa.

_jta_ · Answer

Nota katalogowa Fairchild (Rev. A, February 2000) dla BD139: h_FE >= 40 przy I_C = 0,15 A (czyli na testowane h_FE nie ma co liczyć, bo potrzebny jest dużo większy prąd); na wykresie typowe h_FE = 40 przy 1,25 A - wypada, by prąd BC557 (dolny schemat w #1, po uzupełnieniu) był ze 40 mA, a to daje moc strat 440 mW (dopuszczalna 500 mW do 25°C) - będzie gorący, przegrzeje się przy upale.

Nota katalogowa Philips (1999-04-12) dla BD139: h_FE >= 25 przy I_C = 0,5 A; dla tranzystorów z określoną grupą przy I_C = 0,15 A >= 63 dla grupy -10, >= 100 dla grupy -16; niestety na wykresie h_FE spada już poniżej 0,9 A, więc taki typowy tranzystor nadawałby się do głośnika 15 Ω, a do 8 Ω trzeba łączyć 2 równolegle; dla BD140 (też Philips 1999-04-12) odrobinę lepiej, przy I_C = 1 A h_FE około 50.

To wypada albo łączyć równolegle, albo zastosować inne tranzystory, bo z tych ciężko będzie wyselekcjonować coś pasującego.

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

Michal_Lach123 · Answer

Mogę użyć darlingtonów BD643/644, a jako stopień sterujący BC211. Załóżmy, że moc wynosi 15 W przy głośniku 4 Ω i +22 V. ULmax = √2*Pwy*RL; dla mnie ULmax = √2*15*4 ≈ 10,95 V, ILmax = ULmax/RL = 10,95/4 ≈ 2,75A. RE = (1÷2)*UBEmax/ILmax = (1÷2)*1,80 V/2,75 A ≈ 0,65 Ω ÷ 1,3 Ω wybieram Re= 1,2 Ω
Wartość UBEmax wyznaczyłem z tego wykresu:

Prąd spoczynkowy: Io = (2÷3)% * ILmax = (2÷3)% * 2,75 A = 0,055 A ÷ 0,0825 A. Przyjmuję Io = 65 mA.
Ec = 22 V Tx = tranzystor końcowy
Układ bootstrap Rc1 + Rc2 = Ec/((2÷5)*ILmax/H21E(Tx)) = 22 V/((2÷5)*2,75 A/750) = 22 V/((2÷5)*0,0036 A) ≈ 3055 Ω ÷ 1222 Ω. Przyjmuję Rc1 + Rc2 = 2 kΩ
Rc1 = (20÷100)*RL = (20÷100)*4 Ω = 80 Ω ÷ 400 Ω Przyjmuję Rc1 = 360 Ω
Więc: Rc2 = 2000 Ω - 360 Ω = 1640 Ω
Najbliższa wartość Rc2 = 1,6 kΩ

Czy wszystkie obliczenia są OK? https://tinyurl.com/29jbzx3j

Promuję tematy:
06.12.2023 Radio Śnieżnik R-502 - Relacja z naprawy
10.10.2023 Radio Amator 2 Stereo - Relacja z naprawy

_jta_ · Answer

Według noty Siemensa, BD643 ma wzmocnienie ponad 750 przy I_C = 3 A, czyli prąd bazy 4 mA wystarczy i prąd tranzystora sterującego może być kilka mA (myślę, że nie warto dawać ponad 10 mA). Dla BD644 tak samo i jako sterujący spokojnie może być BC557 (albo BC547, jeśli ma być NPN). Uwaga: na dole ma być PNP, na górze NPN. Co do mocy na głośniku 4 Ω: jeśli przy prądzie 1,8 A U_BE będzie 1,6 V, a masz pojedyncze zasilanie 22 V, to na opornik emiterowy + głośnik zostaje 9,4 V, z tego 7,2 V na głośnik - to dla sinusoidy oznacza moc około 6,5 W, przy większej sygnał będzie obcinany. To przy założeniu, że napięcie baza-kolektor może dojść do 0 - w rzeczywistości od strony tranzystora sterującego nie dojdzie, a od strony bootstrapu może nieco przekroczy... Może na tym zyskasz zwiększenie amplitudy np. do 7,6 V, ale nawet 8 V da moc tylko 8 W. Uzyskanie na głośniku 4 Ω/15 W bez zniekształceń przy opornikach emiterowych 1,2 Ω wymaga zwiększenia napięcia zasilania do około 32 V.

Ponoć prąd tranzystorów końcowych bez sygnału powinien być taki, by spadek napięcia na opornikach emiterowych był 0,026 V - dla 1,2 Ω to będzie około 22 mA. Nie licz na to, że trafisz z opornikami "1 kΩ" i "2 kΩ" tak, by prąd od razu był prawidłowy - to wymaga dobierania oporników do tranzystorów, nie zawsze ich parametry są dokładnie takie, jakie podano jako typowe.

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

jarek_lnx · Answer

Można to zaakceptować. Ale nie widzę sensu marnować do 3,3 V na opornikach emiterowych, dałbym mniejsze. Nie widzę uzasadnienia dla wzoru RE = (1÷2)*UBEmax/ILmax, te rezystory mają zapewnić stabilny prąd spoczynkowy, jeśli się to uda, nie ma sensu zwiększać ich na siłę.Do ustawiania prądu spoczynkowego oczywiście warto mieć potencjometr montażowy, w symulacji wstawiam dwa rezystory, bo tak szybciej, ale wartość w symulacji nie będzie dokładnie taka jak w rzeczywistym układzie.

Michal_Lach123 · Answer

Oczywiście w trakcie budowy wzmacniacza mam zamiar go dodać. Więc jakie powinienem dać oporniki emiterowe?

jarek_lnx · Answer

Dał bym 0,47 Om wyższych wartości nie widziałem we wzmacniaczach ani w schematach.

Michal_Lach123 · Answer

Zlutowałem wszystko wstępnie na opornikach emiterowych 0,39 bo takie miałem akurat pod ręką. Wszystko fajnie gra, bez zniekształceń lecz po około 10 sekundach od włączenia wzmacniacza sterujący BC211 jest cały gorący. Jakiś błąd w schemacie?

Promuję tematy:
06.12.2023 Radio Śnieżnik R-502 - Relacja z naprawy
10.10.2023 Radio Amator 2 Stereo - Relacja z naprawy

jarek_lnx · Answer

Według którego schematu z jakim prądem pracuje i z jakim napięciem?

_jta_ · Answer

Jeśli według linku i opisu z >>21576339, to tam jest zasilanie 22 V, i RC1+RC2 = 1960 Ω, co powinno dać moc strat w tranzystorze sterującym około 50 mW (liczę 2 V między bazami wyjściowych tranzystorów Darlingtona). Może RC1 i RC2 są 10× mniejsze?

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

Michal_Lach123 · Answer

Rezystory są takie jakie mają być teraz zauważyłem, że może to być spowodowane zbyt dużym prądem spoczynkowym, którego nie ustawiałem tylko ustawiłem potencjometr na środek. Chodzi o schemat z #11. BC211 to ten, którego baza jest na kolektorze pierwszego tranzystora od lewej strony.

Promuję tematy:
06.12.2023 Radio Śnieżnik R-502 - Relacja z naprawy
10.10.2023 Radio Amator 2 Stereo - Relacja z naprawy

Końcówka mocy 5 W BD139 i BD140 bez pary różnicowej – ocena schematu

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Podsumowanie tematu