Аудиоусилитель мощностью 30 Вт на транзисторах NE5534 и Дарлингтона

На выбор можно выбрать множество различных микросхем усилителей мощности звука от, но разработка усилителя мощности звука с использованием операционного усилителя (ОУ) и биполярных транзисторов весьма выгодна.

По сравнению с аудиомикросхемами, силовые транзисторы легко заменить за case повреждений, и они имеют относительно:

1. Очень высокая рассеиваемая мощность
2. Очень высокие максимальные рабочие напряжения и токи коллектора
3. Высокая максимальная рабочая температура

Здесь мы используем NE5534 операционный усилитель и два транзистора Дарлингтона (TIP141 и TIP146) для создания аудиоусилителя мощностью 30 Вт.

NE5534 был выбран потому, что он имеет максимальное рабочее питание до ±22 В, значительную полосу пропускания, низкие общие гармонические искажения (THD), высокую скорость нарастания напряжения и выходной ток более ±20 мА.

Цепь и работа

Рис. 1 показан участок источника питания. На рис. 2 показана схема усилителя мощности звука на NE5534 и силовых транзисторах.

В схеме усилителя мощности звука аудиосигнал подается на CON5. Конденсатор С12 блокирует входной сигнал постоянного тока. Резистор R4 и конденсатор С13 ограничивают частоту входного сигнала. Резистор R5 (100 кОм) определяет входное сопротивление усилителя. Коэффициент усиления усилителя определяется резисторами R6 и R7 следующим образом:

Gain=1+R7/R6
=1+30к/1к=31

Коэффициент усиления усилителя можно установить на любое подходящее значение выше 3 поскольку NE5534 стабилен при коэффициенте усиления выше 3. Резисторы от R8 до R10 уменьшают общие гармонические искажения усилителя. Конденсатор С18 и резистор R13 повышают стабильность усилителя и уменьшают THD. Транзисторы Дарлингтона Т1 и Т2 усиливают выходной ток NE5534.

Выходной ток

Выходной ток должен быть ограничен примерно 4 А. Диоды D1–D3 и резистор R11 ограничивают выходной ток Т1 (npn). Диоды D4–D6 и резистор R12 ограничивают выходной ток Т2 (pnp). Диоды D1–D6 (каждый 1N400X или 1N4148) установлены на радиаторах транзисторов T1 и T2.

Здесь R11=R12 =R=0,15–0,22 Ом. Максимальный выходной ток рассчитывается как:

Imax=0,65 В/R=0,65 В/0,18 Ом
=3,6А или

Imax=0,65 В/R=0,65 В/0,15 Ом
=4,3А

Выходная мощность

Выходная мощность усилителя зависит от источника питания, силовых транзисторов, размера радиаторов и сопротивления нагрузки. Теплоотвод должен иметь тепловое сопротивление ниже 2°C/Вт, а транзисторы должны быть изолированы от радиатора. Выходная мощность усилителя составляет около 30 Вт, чего достаточно для работы нагрузки сопротивлением 4 Ом. Каждый из транзисторов Т1 и Т2 должен иметь коэффициент усиления более 800 при токе коллектора 4А.

Максимальная рассеиваемая мощность каждого из транзисторов предпочтительно должна быть более 40 Вт, а пиковый выходной ток - более 6 А. Некоторые из предлагаемых пар транзисторов Дарлингтона перечислены в таблице.

Источник питания

Схема блока питания представлена на рис. 1. Он выдает четыре напряжения: +20В, –20В, +VEE и –VEE. Transformer X1 рассчитан на напряжение 22 В-0-22 В, 3 А. Мостовой выпрямитель BR1 может быть выполнен с использованием диодов 1N540X, CBR3A или BR305. Нестабилизированный источник питания (±VEE) используется только для выходных транзисторов Дарлингтона. Оно может достигать ±40 В в зависимости от транзисторов. Регулируемый источник питания ограничивается резисторами R2 и R3 и стабилитронами ZD1–ZD4 для обеспечения ±20 В для операционного усилителя NE5534. Хотя максимальное напряжение питания NE5534 составляет ±22 В, оно не должно превышать ±20 В.

Для работы схемы не требуется никаких настроек.

Создание и тестирование

Схема блока питания PCB показана на рис. 3, схема ее компонентов - на рис. 4. Схема PCB аудиоусилителя мощностью 30 Вт на транзисторах NE5534 и Дарлингтона показана на рис. 5, а схема его компонентов - на рис. 6.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

Соберите схемы на соответствующих печатных платах. Подключите клеммы первичной обмотки (L и N) трансформатора к клеммам L (линия) и N (нейтраль), отмеченным на источнике питания PCB в X1. Аналогичным образом подключите вторичные клеммы X1 к 22 В, 0, 22 В, отмеченным на PCB.

На усилителе PCB подключите CON2 (от источника питания PCB) к CON3, используя подходящие 5-жильные провода для подключения питания. Подключите динамик мощностью 30 Вт, сопротивлением 4 Ом к CON4. На CON5 подавайте аудиосигнал от любого источника звука, например мобильного телефона.

Теперь подключите источник питания переменного тока 230 В к CON1. При подключении switch к цепи через switch S1 вы сможете услышать усиленный звук из динамика, подключенного к CON4.