Mosfetleri kullanan 50 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, 8 Ohm empedans hoparlöre bağlı MOSFET'leri kullanarak 50 Watt'lık bir RMS çıkış gücü amplifikatörü 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.

Ses elektroniğinde, farklı empedanslı farklı watt değerlerinde farklı Hoparlörler 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. Boru çapı büyürse empedans düşük olur,böylece hoparlör daha fazla watt alabilir ve amplifikatör daha fazla güç aktarımı senaryosu sağlar ve empedans yükselirse Amplifikatör hoparlöre daha az güç sağlar.

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 50W Amplifikatör Yapısı

Önceki eğitimlerde 10 Watt güç amplifikatörü, 25 Watt güç amplifikatörü ve 40 Watt güç amplifikatörü yaptık. Ancak bu eğitimde, MOSFET'leri kullanarak 50 Watt'lık bir RMS çıkış gücü amplifikatörü tasarlayacağız. Önceki eğitimlerde, 25 Watt ve 40 Watt amplifikatörler için özel güç amplifikatörü IC, TDA2040 kullandık, ancak bu tasarımda, 50Watt güç çıkışı elde etmek için ücretsiz çift N ve P kanalı MOSFET'leri kullanacağız. Çıktı oldukça kararlı olacak ve THD minimum olacak. Onunla 8 ohm Load kullanacağız.

Yerel mağazalarda ve çevrimiçi mağazalarda yaygın olarak bulunan, oldukça popüler iki tamamlayıcı MOSFET IRF530N ve IRF9530N kullandık.

Yukarıdaki görüntüde soldaki IRF530N ve sağdaki IRF9530N'dir. Her ikisi de TO-220AB paketidir.

Bu iki MOSFET, 8 Ohm 50 Watt RMS hoparlörü çalıştırmak için itme-çekme işlemi oluşturur.

Bileşen Gerekli

Devreyi inşa etmek için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız var:

1. Vero panosu (noktalı veya bağlantılı herkes kullanılabilir)
2. Havya
3. Lehim teli
4. Kıskaç ve Tel sıyırma aracı
5. Teller
6. 2 mm kalınlığında ve 50 mm x 30 mm boyutlarında İnce Alüminyum ısı emici.
7. + 35V GND -35V güç hattı çıkışlı 35V Raydan Raya güç kaynağı
8. 8 Ohm 50 Watt hoparlör
9. Dirençler (10R, 300R, 560R, 680R, 820R, 1.2k, 2.2k, 10k, 15k) - 1nos.
10. Dirençler (2.7k, 4.7k, 47k) - 2nos.
11. 100uF 63V kapasitör
12. 47 uF 63V Kondansatör - 2 adet
13. 68nF 100V
14. 220pF 50V
15. 1n4002 Diyot
16. IRF530
17. IRF9530
18. .1uH Hava çekirdekli İndüktör 5A dereceli
19. BC556 -2 adet
20. BC546 - 2 adet

Devre Şeması ve Açıklama

Bu 50 watt Ses Amplifikatörünün şemasında birkaç aşama vardır. Amplifikasyonun başlangıcında, bir alçak geçiş filtresi, yüksek frekanslı gürültüyü engeller. Bu düşük geçişli filtre, R1, R2 ve C1 kullanılarak oluşturulur. Dirençler R1 ve R2'nin iki işlemi vardır, birincisi düşük geçiş filtresinin bir parçasıdır, ikincisi, bir voltaj bölücü ve aynı zamanda bir akım sınırlayıcıdır.

Devrenin ikinci aşamasında BC556 transistörleri olan Q1 ve Q2 diferansiyel amplifikatör olarak çalışır.

Daha sonra, Güç amplifikasyonu iki MOSFET, IRF530N ve IRF9530 üzerinden yapılır. Bu iki MOSFET tamamlayıcı ve uyumlu çifttir. İki MOSFET aynı spesifikasyona sahiptir, ancak biri N-Kanalı ve diğeri P-kanalıdır. Bu, 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'i, Q3 ve Q4'ü sürmek için BC546 kullanılır. Bu iki transistör, MOSFET'lere yeterli geçit sürücüsü sağlar. R15, 68nF kapasitör ile kenetleme devresi görevi gören yüksek watt'lık bir dirençtir ve 8 Ohm Hoparlöre kararlı amplifikasyon sağlamak için 1uH indüktör eklenmiştir.

50 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 +/- 35V kullanarak güç veriyoruz ve giriş sinüzoidal sinyal sağlanıyor. Osiloskobun A kanalı (Sarı) 8 ohm 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 + 20.1V AC gösterdi. Dolayısıyla, formüle göre, güç amplifikatörünün 8 Ohm yükteki çıkışı

Amfi Güç = 20.1 ² /8 Amfi Güç = 50.50 (50W yaklaşık)

50w Güç Amplifikatörü Yaparken Unutulmaması Gerekenler

1. Devreyi oluştururken, MOSFET'lerin, Güç amplifikatörü aşamasında soğutucuya düzgün bir şekilde bağlanması gerekir. Daha büyük soğutucu, daha iyi bir sonuç sağlar.
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 50 Watt'lık bir tasarım olduğundan, daha büyük bir akım yolu gereklidir, bu nedenle iz genişliğini maksimize edin.
7. Devre boyunca yer düzleminin oluşturulması gerekir. Yere dönüş yolunu olabildiğince kısa tutun.

Daha İyi Sonuçlar Elde Edin

Bu 50 Watt'lık tasarımda, daha iyi çıktı için çok az iyileştirme yapılabilir.

1. Pozitif ve negatif güç hattı boyunca en az 63V dereceli 220uF dekuplaj kondansatörü ekleyin.
2. Daha iyi kararlılık için% 1 oranlı MFR dirençleri kullanın.
3. 1N4002 diyotunu UF4007 ile değiştirin.
4. Güç MOSFET'lerinde hareketsiz akımı kontrol etmek için R13'ü 1k potansiyometre ile değiştirin.
5. .25uH 5A ile Hava çekirdeği yerine toroidal İndüktör kullanın.
6. Çıkış boyunca Sigorta ekleyin, devreyi hoparlör aşırı hızda veya çıkış kısa devre durumunda 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