50 Watt forsterkerkrets ved bruk av mosfets

Effektforsterker er delen av lydelektronikk. Den er designet for å maksimere størrelsen på kraften f gitt inngangssignal. I lydelektronikk øker driftsforsterkeren signalets spenning, men klarer ikke å gi strømmen som kreves for å drive en belastning. I denne opplæringen vil vi bygge en 50 Watt RMS-utgangsforsterker ved hjelp av MOSFET-er med en 8 Ohms impedanshøyttaler koblet til den.

Konstruksjonstopologi for forsterkere

I et forsterkerkjedesystem brukes effektforsterkeren på siste eller siste trinn før belastningen. Generelt bruker Sound Amplifier-systemet nedenstående topologi vist i blokkdiagrammet.

Som du kan se i blokkdiagrammet ovenfor, er Forsterker det siste trinnet som er direkte koblet til lasten. Generelt, før effektforsterker, korrigeres signalet ved hjelp av forforsterkere og spenningskontrollforsterkere. I noen tilfeller, der tonekontroll er nødvendig, blir tonekontrollkretsene også lagt til før forsterkeren.

Kjenn din belastning

I tilfelle lydforsterkeranlegg er belastningen og lastekapasiteten til forsterkeren et viktig aspekt i konstruksjonen. Den største belastningen for en forsterker er Loud Speaker. Effektforsterkerens utgang avhenger av lastimpedansen, så tilkobling av feil belastning kan kompromittere effektiviteten til effektforsterkeren så vel som stabiliteten.

Loud Speaker er en enorm belastning som fungerer som en induktiv og resistiv belastning. Effektforsterker leverer vekselstrøm, på grunn av dette er impedansen til høyttaleren en kritisk faktor for riktig strømoverføring.

Impedans er den effektive motstanden til en elektronisk krets eller komponent for vekselstrøm, som oppstår fra de kombinerte effektene relatert til ohmsk motstand og reaktans.

I lydelektronikk er forskjellige typer høyttalere tilgjengelige i forskjellige wattforbruk med forskjellig impedans. Høyttalerimpedans kan forstås best ved å bruke forholdet mellom vannføring i en rør. Bare tenk høyttaleren som et vannrør, vannet som strømmer gjennom røret er det vekslende lydsignalet. Nå, hvis røret ble større i diameter, vil vannet lett strømme gjennom røret, vannvolumet vil være større, og hvis vi reduserer diameteren, jo mindre vann vil strømme gjennom røret, så volumet av vann vil være Nedre. Diameteren er effekten skapt av ohmsk motstand og reaktans. Hvis røret blir større i diameter, vil impedansen være lav,slik at høyttaleren kan få mer watt og forsterkeren gir mer kraftoverføringsscenario, og hvis impedansen blir høy, vil forsterkeren gi mindre strøm til høyttaleren.

Det finnes forskjellige valg, i tillegg til at forskjellige segmenter av høyttalere er tilgjengelige i markedet, vanligvis med 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm og 32 ohm, hvorav 4 og 8 ohm høyttalere er allment tilgjengelige i billige priser. Vi må også forstå at en forsterker med 5 Watt, 6 Watt eller 10 Watt eller enda mer er RMS (Root Mean Square) watt, levert av forsterkeren til en bestemt belastning i kontinuerlig drift.

Så vi må være forsiktige med høyttalervurderingen, forsterkervurderingen, høyttalereffektiviteten og impedansen.

Konstruksjon av enkel 50W forsterker

I tidligere veiledninger laget vi 10 Watt forsterker, 25 Watt forsterker og 40 Watt forsterker. Men i denne opplæringen vil vi designe en 50 Watt RMS-utgangsforsterker ved hjelp av MOSFET. I tidligere veiledninger brukte vi dedikert effektforsterker IC, TDA2040 for 25 Watt og for 40 Watt forsterkere, men i denne designen vil vi bruke gratis par N og P-kanal MOSFET for å få 50 Watt effekt. Produksjonen vil være ganske stabil og THD vil være minimum. Vi kjører 8 ohm Last med den.

Vi brukte to populære MOSFET-er IRF530N og IRF9530N som er allment tilgjengelige i lokale butikker og nettbutikker.

På bildet ovenfor er den venstre IRF530N og den høyre IRF9530N. Begge er en TO-220AB-pakke.

Disse to MOSFETene skaper push-pull-operasjon for å kjøre 8 Ohms 50 Watt RMS-høyttaler.

Komponent påkrevd

For å konstruere kretsen trenger vi følgende komponenter-

1. Vero-kort (prikket eller koblet til hvem som helst kan brukes)
2. Loddejern
3. Loddetråd
4. Nipper og Wire stripper verktøy
5. Ledninger
6. Fin aluminiumsvarmeavleder med 2 mm tykkelse og 50 mm x 30 mm dimensjon.
7. 35V Rail to Rail strømforsyning med + 35V GND -35V power track output
8. 8 ohm 50 watt høyttaler
9. Motstander (10R, 300R, 560R, 680R, 820R, 1,2k, 2,2k, 10k, 15k) - 1 nr.
10. Motstander (2.7k, 4.7k, 47k) - 2nos.
11. 100uF 63V kondensator
12. 47uF 63V kondensator - 2 stk
13. 68nF 100V
14. 220pF 50V
15. 1n4002 Diode
16. IRF530
17. IRF9530
18. .1uH Luftkjerne Induktor 5A vurdert
19. BC556 -2 stk
20. BC546 - 2 stk

Kretsdiagram og forklaring

Skjemaet for denne 50 watt lydforsterkeren har noen få trinn. Ved begynnelsen av forsterkningen blokkerer et lavpassfilter høyfrekvent støy. Dette lavpassfilteret er laget med R1, R2 og C1. Motstandene R1 og R2 har to operasjoner, for det første er det en del av lavpassfilter, for det andre er det en spenningsdeler samt en strømbegrenser.

På den andre fasen av kretsen fungerer Q1 og Q2, som er BC556-transistorer, som en differensialforsterker.

Deretter utføres kraftforsterkningen på tvers av to MOSFET-er, IRF530N og IRF9530. Disse to MOSFET-ene er komplementære og matchede par. To MOSFET har samme spesifikasjon, men en er N-kanal og en annen er P-kanal. Dette er en viktig del av kretsen. Disse to MOSFETene fungerer som en push-pull driver (en mye brukt forsterkningstopologi eller arkitektur). For å kjøre disse to MOSFETene, Q3 og Q4, brukes BC546. Disse to transistorene gir nok gate-stasjon til MOSFET-ene. R15 er en motstand med høy effekt som fungerer som klemkrets med kondensatoren 68nF og 1uH induktor tilsettes for å gi stabil forsterkning til 8 Ohms høyttaler.

Testing av 50 watt forsterkerkrets

Vi brukte Proteus simuleringsverktøy for å sjekke utgangen av kretsen; vi målte produksjonen i det virtuelle oscilloskopet. Du kan sjekke hele demonstrasjonsvideoen gitt nedenfor

Vi driver strømkretsen ved hjelp av +/- 35V og inngangssinusformet signal leveres. Oscilloskopets kanal A (gul) er koblet over utgangen mot 8 ohm belastning og inngangssignalet er koblet over kanal B (blå).

Vi kan se utgangsforskjellen mellom inngangssignalet og den forsterkede utgangen i videoen: -

Vi sjekket også utgangseffekten, forsterkerens effekt er veldig avhengig av flere ting, som diskutert tidligere. Det er sterkt avhengig av høyttalerimpedansen, høyttalereffektivitet, Forsterkereffektivitet, konstruksjonstopologier, totale harmoniske forvrengninger osv. Vi kunne ikke vurdere eller beregne alle mulige faktorer som er skapt avhengigheter i forsterkerens effekt. Virkelige kretsløp er annerledes enn simuleringen, fordi det er mange faktorer som må vurderes når du sjekker eller tester utdataene.

Beregning av forsterkerens effektforbruk

Vi brukte en enkel formel for å beregne effekten til forsterkeren -

Forsterkereffekt = V ² / R

Vi koblet en AC-multimeter på tvers av utgangen. Vekselstrømsspenning vist i multimeteret er topp til topp vekselspenning.

Vi ga veldig lavfrekvent sinusformet signal på 25-50Hz. Som i lav frekvens vil forsterkeren levere mer strøm til belastningen, og multimeteret vil kunne oppdage vekselstrømmen riktig.

Multimeteret viste + 20,1V AC. Så, i henhold til formelen, er utgangen fra effektforsterkeren ved 8 ohm belastning

Forsterker Effekt = 20,1 ^2- / 8 forsterker wattstyrke = 50,50 (50W ca.)

Ting å huske når du konstruerer 50w forsterker

1. Når du konstruerer kretsen, er det nødvendig med MOSFET-er for å bli koblet riktig til varmeavlederen på effektforsterkerstadiet. Den større kjøleribben gir et bedre resultat.
2. Det er bra å bruke lydkarakteristiske kondensatorer for bokstypen for et bedre resultat.
3. Det er alltid et godt valg å bruke PCB for lydrelatert applikasjon.
4. Gjør sporene til differensialforsterkeren korte og så nær inngangssporene som mulig.
5. Hold lydsignallinjene skilt fra støyende kraftledninger.
6. Vær forsiktig med sporets tykkelse. Ettersom dette er 50 Watt-design, kreves en større strømbane, så maksimer sporingsbredden.
7. Jordplan må lages over kretsen. Hold bakken tilbake så kort som mulig.

Oppnå bedre resultater

I denne 50 Watt-designen kan få forbedringer gjøres for bedre ytelse.

1. Legg til 220uF avkoblingskondensator med minst 63V-klassifisering over det positive og negative kraftstasjonen.
2. Bruk MFR-motstander på 1% for bedre stabilitet.
3. Bytt 1N4002-diode med UF4007.
4. Bytt R13 med et 1k potensiometer for å kontrollere hvilestrømmen over MOSFET-ene.
5. Bruk toroidal induktor i stedet for luftkjerne med.25uH 5A.
6. Legg til sikring over utgangen, det vil beskytte kretsen på høyttaleroverdrift eller kortslutningstilstand.

Sjekk også andre lydforsterkerkretser:

• 40 Watt lydforsterker ved bruk av TDA2040
• 25 Watt lydforsterkerkrets
• 10 Watt lydforsterker ved bruk av Op-Amp