Mosfet kullanarak 100 Watt güç amplifikatörü devresi

Güç amplifikatörü, ses elektroniğinin bir parçasıdır. Verilen giriş sinyalinin gücünün büyüklüğünü maksimize etmek için tasarlanmıştır. Ses elektroniğinde, işlemsel amplifikatör sinyalin voltajını arttırır, ancak bir yükü sürmek için gerekli olan akımı sağlayamaz. Bu eğitimde, MOSFET'leri ve kendisine bağlı 4 Ohm empedans hoparlörü olan transistörleri kullanarak 100W RMS çıkış güç amplifikatörü devresi oluşturacağız.

Amplifikatörler için Yapı Topolojisi

Bir amplifikatör zinciri sisteminde, güç amplifikatörü, yükten önceki son veya son aşamada kullanılır. Genel olarak, Ses Yükseltici sistemi blok şemada gösterilen aşağıdaki topolojiyi kullanır

Yukarıdaki blok diyagramda da görebileceğiniz gibi, Güç Amplifikatörü doğrudan yüke bağlı olan son aşamadır. Genel olarak, Güç Amplifikatöründen önce, sinyal Ön Amplifikatörler ve Voltaj kontrol amplifikatörleri kullanılarak düzeltilir. Ayrıca, ton kontrolünün gerekli olduğu bazı durumlarda, ton kontrol devresi Güç Amplifikatöründen önce eklenir.

Yükünüzü Bilin

Ses Amplifikatör sistemi durumunda, amplifikatörün yükü ve yük sürüş kapasitesi, yapımda önemli bir husustur. Bir güç Amplifikatör üzere ana yük Loud Hoparlör olduğunu. Güç amplifikatörü çıkışı, yük empedansına bağlıdır; bu nedenle, uygun olmayan bir yükün bağlanması, Güç amplifikatörünün verimliliğinin yanı sıra kararlılığı da tehlikeye atabilir.

Yüksek Hoparlör, Endüktif ve Dirençli bir yük görevi gören çok büyük bir yüktür. Güç amplifikatörü AC çıkışı sağlar, bu nedenle hoparlörün empedansı uygun güç aktarımı için kritik bir faktördür.

Empedans, omik direnç ve reaktans ile ilgili birleşik etkilerden kaynaklanan alternatif akım için bir elektronik devrenin veya bileşenin etkili direncidir.

In Ses elektroniği, farklı tipte Hoparlörler, farklı empedans ile farklı watt değerlerinde mevcuttur. Hoparlör empedansı, bir Boru içindeki su akışı arasındaki ilişki kullanılarak en iyi şekilde anlaşılabilir. Hoparlörü bir su borusu olarak düşünün, borudan akan su, alternatif ses sinyalidir. Şimdi, boru çapı büyürse, su borudan kolaylıkla akacak, su hacmi daha büyük olacak ve çapı küçülttüğümüzde borudan o kadar az su akacak, dolayısıyla su hacmi daha düşük. Çap, omik direnç ve reaktansın yarattığı etkidir. Borunun çapı büyürse, empedans düşük olacaktır, böylece hoparlör daha fazla watt alabilir ve amplifikatör daha fazla güç aktarım senaryosu sağlar ve empedans yükselirse Amplifikatör hoparlöre daha az güç sağlayacaktır.

Piyasada genellikle 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm ve 32 ohm olmak üzere farklı seçenekler ve farklı hoparlör segmentleri mevcuttur, bunlardan 4 ve 8 ohm hoparlörler ucuz fiyatlarla yaygın olarak mevcuttur. Ayrıca, 5 Watt, 6 Watt veya 10 Watt veya daha fazla olan bir amplifikatörün, amplifikatör tarafından sürekli çalışma sırasında belirli bir yüke iletilen RMS (Ortalama Kök Kare) watt değeri olduğunu anlamamız gerekir.

Bu nedenle, hoparlör derecelendirmesi, amplifikatör derecelendirmesi, hoparlör verimliliği ve empedans konusunda dikkatli olmamız gerekir.

Basit 100W Ses Amplifikatör Devresinin Yapısı

Önceki eğitimlerde 10W güç amplifikatörü, 25W güç amplifikatörü ve 50W güç amplifikatörü yaptık. Ancak bu eğitimde, MOSFET'leri kullanarak 100 Watt'lık bir RMS çıkış gücü amplifikatörü tasarlayacağız.

100 Watt Amplifikatör yapımında Çoklu Transistörler ve MOSFET'ler kullanılmaktadır. Önemli MOSFET'lerin ve transistörlerin özelliklerini ve pin diyagramını görelim. Amplifikatörün amplifikasyon aşamasında, yüksek voltajlı transistör MPSA43 kullandık. Amplifikatör görevi gören yüksek voltajlı bir NPN transistörüdür. Dışına pimi MPSA43 NPN transistör IS-

İki tamamlayıcı Orta Güç Transistörü MJE350 ve MJE340 kullandık. MJE350, TO-225 paketindeki 500 mA PNP transistördür ve özdeş NPN çifti Transistör MJE340'tır. MJE340, MJE350 ile aynı teknik özelliğe sahiptir, ancak bir NPN orta güç transistörüdür.

Her ikisi için Pinout diyagramları aşağıda verilmiştir.

Son aşamada, iki Power MOSFET IRFP244 ve IRFP9240 kullanılır. Bu ikisinin kombinasyonu, 4 Ohm Yük boyunca 100 Watt RMS güç çıkışı sağlar.

Güç Amplifikatörü Devresi için Gerekli Bileşenler

1. Vero panosu (noktalı veya bağlantılı herkes kullanılabilir)
2. Havya
3. Lehim teli
4. Kıskaç ve Tel sıyırma aracı
5. Teller
6. Gereksinimlere göre ses konektörleri
7. 5 mm kalınlığında ve 90 mm x 45 mm boyutlarında İnce Alüminyum ısı emici.
8. + 40V GND -40V güç hattı çıkışlı 40V Raydan Raya güç kaynağı
9. 4 Ohm 100 Watt hoparlör
10. Direnç 1/4 ^th Watt (39R, 390R, 1k, 1.5k, 4.7k, 15k, 22k, 33k, 47k, 150k) - 1nos.
11. 330R Direnç 1/4 ^th Watt - 3 adet
12. 10R Direnç 10 Watt
13. 0.33R - 7 Watt - 2 adet
14. 0.22R - 10 Watt
15. 100nF 100V kondansatör - 2 adet
16. 47 uF 100V Kapasitör
17. 470pF 100V
18. 470nF 63V
19. 10pF 100V
20. 1n4002 Diyot
21. IRFP244
22. IRF9240
23. MJE350
24. MJE340
25. BC546 - 2 adet
26. MPSA43 - 3 adet

100W Ses Amplifikatör Devre Şeması ve Açıklaması

Bu 100 watt Ses Amplifikatörünün şemasında birkaç aşama vardır. En birinci aşama amplifikasyon başlangıcında, bir filtre bölümü blok istenmeyen frekans sesler. Bu filtre bölümü R3, R4 ve C1, C2 kullanılarak oluşturulmuştur.

Devrenin ikinci aşamasında, MPSA43 transistörleri olan Q1 ve Q2, diferansiyel amplifikatör olarak çalışır ve sinyali daha sonraki amplifikasyon aşamasına besler.

Ardından, Güç amplifikasyonu iki MOSFET, IRFP244N ve IRF9240 üzerinden yapılır. Bu iki MOSFET, devrenin önemli bir parçasıdır. Bu iki MOSFET, bir itme-çekme sürücüsü olarak işlev görür (Yaygın olarak kullanılan bir amplifikasyon topolojisi veya mimarisi). Bu iki MOSFET Q5 ve Q7'yi sürmek için MJE350 ve MJE340 transistörleri kullanılır. Bu iki güç transistörü, MOSFET'leri sürmek için yeterli kapı akımı sağlar. R15 ve R14, MOSFET geçidini ani akımdan korumak için akım sınırlayıcı dirençleridir. Aynı şey, çıkış yükünü ani akım sürücüsünden korumak için R12 ve R13 için de olur. R18, 100nF kapasitör ile kenetleme devresi görevi gören yüksek voltajlı bir dirençtir. R16 ayrıca ek aşırı akım koruması sağlar.

100 watt Amplifikatör Devresinin Test Edilmesi

Devrenin çıkışını kontrol etmek için Proteus simülasyon araçlarını kullandık; çıktıyı sanal osiloskopta ölçtük. Aşağıda verilen tanıtım videosunun tamamını kontrol edebilirsiniz.

Devreye +/- 40V kullanarak güç veriyoruz ve giriş sinüzoidal sinyal sağlanıyor. Osiloskobun A kanalı (Sarı) 4 ohm'luk yüke karşı çıkış boyunca bağlanır ve giriş sinyali B kanalına (Mavi) bağlanır.

Videodaki giriş sinyali ile güçlendirilmiş çıkış arasındaki çıkış farkını görebiliriz: -

Ayrıca, çıkış watt değerini kontrol ettik, Amplifikatör watt değeri daha önce tartışıldığı gibi birçok şeye bağlıdır. Hoparlör empedansına, hoparlör verimliliğine, Amplifikatör verimliliğine, yapı topolojilerine, toplam harmonik distorsiyonlara, vb. Büyük ölçüde bağlıdır. Amplifikatör wattında bağımlılıklar yaratan tüm olası faktörleri dikkate alamadık veya hesaplayamadık. Gerçek hayat devresi simülasyondan farklıdır çünkü çıkışı kontrol ederken veya test ederken birçok faktörün dikkate alınması gerekir.

Amplifikatör Watt Hesaplama

Amplifikatörün watt değerini hesaplamak için basit bir formül kullandık.

Amplifikatör Gücü = V ² / R

Çıkışa bir AC multimetre bağladık. Çoklu ölçüm cihazında gösterilen AC voltajı, tepeden tepeye AC voltajıdır.

25-50Hz'lik çok düşük frekanslı sinüzoidal sinyal sağladık. Düşük frekansta olduğu gibi, amplifikatör yüke daha fazla akım iletecek ve multimetre AC voltajını doğru bir şekilde algılayabilecektir.

Multimetre + 20.9V AC gösterdi. Dolayısıyla, formüle göre, güç amplifikatörünün 4 Ohm yükteki çıkışı

Amfi Güç = 20.9 ² /4 Amfi Güç = 109.20 (daha 100W göre yaklaşık)

100w Ses Amplifikatörü Oluştururken Hatırlamanız Gerekenler

1. Devreyi oluştururken, MOSFET'lerin, Güç amplifikatörü aşamasında soğutucuya düzgün bir şekilde bağlanması gerekir. Daha büyük soğutucu, daha iyi bir sonuç sağlar. Güç transistörü Q5 ve Q7'nin küçük U şeklindeki Alüminyum soğutucularla uygun şekilde ısıya indirilmesi gerekir.
2. Daha iyi bir sonuç için ses sınıfı derecelendirilmiş kutu tipi kapasitörler kullanmak iyidir.
3. Sesle ilgili uygulamalar için PCB kullanmak her zaman iyi bir seçimdir.
4. Diferansiyel amplifikatör izlerini kısa ve mümkün olduğunca giriş izine yakın yapın.
5. Ses sinyali hatlarını gürültülü güç hatlarından ayrı tutun.
6. İz kalınlığına dikkat edin. Bu 100 Watt'lık tasarım olduğundan, daha büyük bir akım yolu gereklidir, bu nedenle iz genişliğini maksimize edin. Daha iyi akım akışı için maksimum yollarla çift taraflı düzende 70 mikronluk bakır levha kullanmak daha iyidir.
7. Devre boyunca yer düzleminin oluşturulması gerekir. Yere dönüş yolunu olabildiğince kısa tutun.

Daha İyi Sonuçlar Elde Edin

Bu 100 Watt tasarımda, daha iyi çıktı için çok az iyileştirme yapılabilir.

1. Pozitif ve negatif güç hattı boyunca en az 100V dereceli 4700uF dekuplaj kondansatörü ekleyin.
2. Daha iyi kararlılık için% 1 oranlı MFR dirençleri kullanın.
3. 1N4002 diyotunu UF4007 ile değiştirin.
4. Güç MOSFET'leri boyunca hareketsiz akımı kontrol etmek için R11'i 1k potansiyometre ile değiştirin.
5. Çıkış boyunca Sigorta ekleyin, Devreyi hoparlör aşırı hızda veya çıkış kısa devre koşulunda koruyacaktır.

Ayrıca, diğer ses amplifikatör devrelerini de kontrol edin:

• TDA2040 kullanan 40 Watt Ses Amplifikatörü
• 25 Watt Ses Amplifikatör Devresi
• Op-Amp kullanarak 10 Watt Ses Amplifikatörü
• MOSFET'leri kullanan 50 Watt Güç Amplifikatör Devresi