เครื่องขยายเสียง 20 วัตต์แบบธรรมดา

บทความนี้เขียนขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อสร้างเครื่องขยายเสียงขนาด 20 วัตต์แบบธรรมดา

โดย: Dhrubajyoti Biswas

ทำไมเครื่องขยายเสียง Class-A แบบ Single Ended

แอมพลิฟายเออร์ Class-A แบบ single-ended น่าจะเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่ดีที่สุดเมื่อพูดถึงเอาต์พุตโซลิดสเตทแบบ single-ended ในทางกลับกันโหลดแบบพาสซีฟอาจเป็นหม้อแปลงตัวต้านทานหรือเครื่องขยายเสียงในกรณีนี้และอ่างล้างจานในปัจจุบัน ที่นี่เราใช้อ่างล้างจานราคาถูกที่มีความเป็นเชิงเส้นสูงซึ่งเหมาะสำหรับโครงการนี้

สำหรับวิศวกรไฟฟ้าหลายคนมักจะเห็นว่าพวกเขาแนะนำให้ใช้หม้อแปลงหรือตัวเหนี่ยวนำ 1: 1 แต่เราจะหลีกเลี่ยงกระบวนการนั้นเนื่องจากส่วนประกอบทั้งสองมีราคาค่อนข้างแพงและต้องการความแม่นยำสูงมิฉะนั้นอาจมีผลย้อนกลับในการสูญเสียคุณภาพของเสียง คุณภาพเสียงที่ลดลงส่วนใหญ่เป็นเพราะไม่เป็นเชิงเส้นและขึ้นอยู่กับความถี่

ในการทดลองนี้เราได้ใช้วงจรพื้นฐาน - เพาเวอร์แอมป์ 60 วัตต์พร้อมสิ่งอำนวยความสะดวกในการปรับเปลี่ยนให้ทำงานได้ดีกับ Class-A จากความรู้ของฉันหลายคนได้ลองใช้แนวทางนี้ในการสร้างเครื่องขยายเสียงและผลลัพธ์ออกมาในเชิงบวก

การใช้ +/- แหล่งจ่ายไฟคู่

นอกจากนี้เรายังใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้า +/- 20 โวลต์ สามารถเป็นได้ทั้งแบบควบคุมธรรมดาหรือแม้กระทั่งการใช้ตัวคูณความจุและยิ่งไปกว่านั้นก่อนที่จะตัดมันควรมีความสามารถประมาณ 22 วัตต์ ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ฮีตซิงก์ที่ใหญ่กว่าเนื่องจากมีโอกาสสูงที่แอมพลิฟายเออร์จะร้อน

ในการทดลองก่อนหน้านี้ของเราที่สร้างแอมพลิฟายเออร์เราได้ใช้กระแสไฟนิ่งที่ 3A ที่นี่เราลดลงเหลือ 2.6A โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดการกระจายของวัตต์ แต่ถึงกระนั้นมันจะปล่อยอย่างน้อย 110W จากแต่ละแอมป์

ขอแนะนำให้ใช้อุปกรณ์เคสพลาสติกขนาดใหญ่หรือทรานซิสเตอร์ TO-3 เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่คุณอาจต้องเผชิญในการสร้างแอมป์นี้ นอกจากนี้เราขอแนะนำให้ใช้การกระจายแยกต่างหากสำหรับทรานซิสเตอร์แต่ละตัว สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถสร้างความต้านทานความร้อนต่ำได้

คุณยังสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ที่ใหญ่กว่าสำหรับการพัฒนานี้ได้ แต่จะมีราคาแพง ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงกระเป๋าจึงควรใช้ทรานซิสเตอร์แบบขนานสองตัว มีราคาถูกกว่าเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ขนาดใหญ่แม้ว่าจะรักษาคุณภาพไว้ก็ตาม

ต่อไปนี้เป็นแผนผังของวงจรแอมพลิฟายเออร์ 20 วัตต์อย่างง่ายเพื่อช่วยในการสร้างระบบ

แผนภูมิวงจรรวม

วงจรขยาย Class-A 20W

อ่างล้างจานที่แสดงที่นี่ในแผนภาพสร้างขึ้นจากแนวคิดที่คล้ายคลึงกับขั้นตอนการส่งออก ตัวต้านทาน 4x1ohm 1W [0.25ohm] วางขนานกัน อย่างไรก็ตามอาจต้องมีการทดลองบางอย่างเนื่องจากกระแสถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าฐานปล่อย BC549 วิธีการทำงานของวงจร BC549 จะดึงกระแสฐานที่เกินจากตัวต้านทาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกิน 0.65V ในตัวต้านทานทรานซิสเตอร์จะเริ่มทำงานและปรับสมดุลเพิ่มเติม นอกจากนี้คุณยังสามารถตั้งค่าออฟเซ็ต DC โดยใช้ทริมพอต 1K เพื่อจัดการ LTP

กระแสไฟที่เหมาะสม

ตามหลักการแล้วแอมพลิฟายเออร์ Class-A ควรรักษากระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้มากกว่ากระแสไฟสูงสุดของลำโพงถึง 110% ดังนั้นลำโพงที่มีอิมพีแดนซ์ 8 โอห์มและ +/- 22V กระแสไฟฟ้าสูงสุดของลำโพงจะเป็น:

ฉัน = V / R = 22/8 = 2.75A

การคำนวณข้างต้นไม่ได้ระบุถึงการสูญเสียกระแสระหว่างเอาท์พุท เป็นที่แน่นอนว่าจะมีการสูญเสีย 3 โวลต์ในเอาต์พุตของวงจรซึ่งขึ้นอยู่กับการสูญเสียในตัวปล่อยหรือตัวต้านทานไดรเวอร์และการสูญเสียในอุปกรณ์เอาต์พุต

ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ 2.375A @ 8ohms = 19V peak ตอนนี้ด้วยการเพิ่มปัจจัยเหลวไหลเป็น 110% กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานคือ 2.6125A (ประมาณ 2.6A) และต่อไปนี้กำลังขับจะเป็น 22.5W

อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าในขณะที่อุปทานมีค่าคงที่ในทางกลับกัน + ve จะแตกต่างกันไปตามกระแสคงที่ที่มีอยู่ ด้วยสัญญาณที่สูงกระแสจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อทรานซิสเตอร์ตัวบนเปิดหรือสำหรับยอดลบมันจะลดลงเหลือศูนย์ สถานการณ์นี้เกิดขึ้นทั่วไปในเครื่องขยายเสียง Class-A [single-ended] และทำให้การออกแบบแหล่งจ่ายไฟซับซ้อน

ปรับกระแสนิ่ง

หากตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบันมากกว่าที่เหมาะสมคุณสามารถใช้ทริมพอตและที่ปัดน้ำฝนกับฐานของ BC549 เพื่อการไหลของกระแสที่แม่นยำ อย่างไรก็ตามอย่าลืมรักษาระยะห่างระหว่างตัวต้านทานความรู้สึกจากตัวต้านทานที่สร้างแหล่งที่มาสูงเช่นตัวต้านทานกำลัง การรักษาระยะห่างที่ไม่ปลอดภัยจะทำให้กระแสลดลงโดยที่แอมป์จะร้อนขึ้น

โปรดใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้ทริมพอตเนื่องจากที่ปัดน้ำฝนได้รับบาดเจ็บที่สายจ่าย -35V การเคลื่อนย้ายที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้หม้อที่ตัดแต่งเสียหายได้ ดังนั้นให้เริ่มต้นด้วยที่ปัดน้ำฝนที่ตัวรวบรวมของอุปกรณ์เอาต์พุต ค่อยๆเพิ่มกระแสจนกว่าจะถึงการตั้งค่าที่ต้องการ คุณยังสามารถใช้หม้ออเนกประสงค์เป็นทางเลือกซึ่งจะดีที่สุด

แผนภาพต่อไปนี้แสดงการสร้างตัวแปรซิงก์ปัจจุบันสำหรับวงจรขยายขนาด 20 วัตต์ที่เสนอ

แหล่งที่มาของตัวแปรปัจจุบัน

การใช้ตัวต้านทาน 1K ตามรูปเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่จมกระแสไม่สิ้นสุดแม้ว่าหม้อจะเปลี่ยนเป็นวงจรเปิด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องให้เวลา [10 นาทีขึ้นไปในบางครั้ง] เพื่อปรับอุณหภูมิให้คงที่ทั่วทั้งแผ่นระบายความร้อน อย่างไรก็ตามเวลาในการถึงอุณหภูมิในการทำงานอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดของแผ่นระบายความร้อนเนื่องจากแผ่นระบายความร้อนที่ใหญ่กว่าจะมาพร้อมกับมวลความร้อนที่สูงขึ้นจึงต้องใช้เวลา

แผ่นระบายความร้อนเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการออกแบบ Class-A ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้อ่างล้างจานที่มีพิกัดความร้อนซึ่งน้อยกว่า 0.5 ° C / วัตต์ พิจารณาสถานการณ์เมื่อการกระจายตัวอยู่ที่ 110W ที่หยุดนิ่งฮีตซิงก์ที่มีคุณสมบัติดังกล่าวจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น 55 ° C และทรานซิสเตอร์ที่ 80 ° C ซึ่งทำให้ร้อนในที่สุด คุณสามารถใช้พิกัดความร้อน 0.25 ° C ได้ แต่จะไม่มีผลมากนักกับความร้อนที่เกิดขึ้น