Leistungsverstärker mit Null-Ruhestrom-Ausgangsstufe. Schema, Beschreibung

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Leistungsverstärker mit Null-Ruhestrom-Ausgangsstufe. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker

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Von dem Prototyp, den die Leser des Magazins bereits 1988 kennengelernt haben, unterscheidet sich dieser Verstärker durch eine erhöhte Ausgangsleistung und einen Schutz der Endstufe vor Kurzschlüssen. Der Verstärker verbraucht im Ruhezustand sehr wenig Strom, aber wenn das Signal verstärkt wird, wechselt er in den Klasse-AB-Modus mit dynamischer Vorspannung.

Der Leistungsverstärker, dessen Schaltung in der Abbildung dargestellt ist, ähnelt in vielerlei Hinsicht dem, den der Autor dieses Artikels zuvor in der Zeitschrift [1] veröffentlicht hat, aber der neue ist viel leistungsstärker. Die Erhöhung der Versorgungsspannung wurde durch den Einsatz von Hochspannungs-Mikroschaltungen ermöglicht. Das Gerät ist mit einem Schutz leistungsstarker Transistoren gegen Lastkurzschluss ausgestattet.

Wichtigste technische Merkmale

Nenneingangsspannung, V......0,5
Nennausgangsleistung, W, bei einer Last von 8 Ohm, nicht weniger als ...... 35
Nennfrequenzbereich, Hz......20...20000
Harmonischer Koeffizient, %, bei Nennleistung und einer Frequenz von 1 kHz, nicht mehr ...... 0,1

Leistungsverstärker mit Null-Ruhestrom-Ausgangsstufe

Ein wenig über die Funktionsweise des Verstärkers. Das Eingangssignal wird dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 zugeführt, etwa um das 40-fache verstärkt und von seinem Ausgang dem Ausgangstransistor VT3 und über den Kondensator C3 dem nichtinvertierenden Eingang von zugeführt der Operationsverstärker DA2. Für die Signalspannung basierend auf dem Ausgangsstufentransistor VT3 fungiert der Operationsverstärker DA2 als Spannungsfolger (aufgrund des Vorhandenseins des Rückkopplungskondensators C4). Gleichzeitig dient DA2 der Überwachung des Ruhestroms der Endstufe durch Überwachung des Spannungsabfalls an den Widerständen R10, R11. Diese Spannung wird vom Operationsverstärker verstärkt und zusammen mit dem Signal der Basis des Transistors VT4 der Ausgangsstufe zugeführt, wodurch die Pausen im Audiosignal dessen Strom k auf nahezu Null reduzieren. Dieses Schließen des Transistors VT4 könnte eine Änderung der Ausgangsspannung des Verstärkers verursachen, jedoch verursacht die Rückkopplungsspannung (in Gleichstrom) durch den Widerstand R3, die vom Ausgang von DA1 zur Basis des Transistors VT3 kommt, eine entsprechende Änderung Verringerung seines Stroms, wodurch eine durchschnittliche Spannung am Ausgang des Verstärkers nahe Null aufrechterhalten wird.

Bei der Verstärkung von Audiosignalen werden die Kondensatoren C3–C5 durch eine pulsierende Spannung aufgeladen, die auf die Basis-Emitter-Übergänge leistungsstarker Transistoren wirkt. Daher weicht der Durchgangsstrom der Ausgangsstufe bei Nullwerten der Signalspannung tatsächlich von Null ab und erreicht je nach Pegel der Audiosignale 100 ... 150 mA. Bei fehlendem Signal beschleunigen die Dioden VD1-VD3 den Übergang in einen sparsamen Ruhemodus, wenn leistungsstarke Transistoren praktisch geschlossen sind.

Die Transistoren VT1, VT2 schützen die Ausgangsstufe vor einem Kurzschluss der Last aufgrund von Stromrückkopplung, indem sie die Spannung nutzen, die von den Widerständen R10, R11 in den Emitterkreisen leistungsstarker Transistoren abgenommen wird. Dadurch wird der Ausgangsstrom der Leistungsstufe auf etwa 6 A begrenzt.

Der UMZCH kann auch von einem „unipolaren“ Gleichrichter (ohne Mittelpunkt) gespeist werden. Daher ist der Ausgang eines Verstärkers, der in einer PBX-Anlage installiert ist und von einer -60-V-Stromversorgung gespeist wird, über einen Oxid-Trennkondensator mit einer Kapazität von 2200 Mikrofarad pro 100 V mit der Last verbunden. Der Stromversorgungskreis ist mit VT3 und DA1 verbunden ein gemeinsamer Draht, und die Spannung wird an den unteren Ausgang des Widerstands R1 angeschlossen, ungefähr gleich der halben Versorgungsspannung, wird von einem Teiler aus zwei 100-kΩ-Widerständen mit einem Sperroxidkondensator mit einer Kapazität von 200 Mikrofarad pro 50 V geliefert .

Bei einer Last von 4 Ohm beträgt die Ausgangsleistung des UMZCH etwas weniger als 100 W, daher müssen die Abmessungen des Kühlkörpers mindestens 35x100x200 mm betragen. Der maximale Strom des PSU-Gleichrichters (besser als stabilisiert) muss mindestens 6 A betragen.

Die Montage des Verstärkers ist sehr einfach und die Verbindung zwischen den auf der Platine montierten Elementen und dem Kühlkörper erfolgt über einen flexiblen Draht. Für den Anschluss der Transistoren der Endstufe wird empfohlen, einen Draht mit einem Querschnitt von mindestens 0,75 mm2 zu verwenden.

In der Ausgangsstufe können Sie auch Verbundtransistoren der Komplementärstruktur KT829A und KT853A oder ähnlich importierte verwenden oder separate Hochfrequenztransistoren mittlerer und hoher Leistung einschalten und diese als Verbundtransistoren (gemäß der Darlington-Schaltung) verbinden. Anstelle der im Diagramm angegebenen Transistoren in den Positionen VT1, VT2 können Sie KT315B bzw. KT361B installieren. Kondensatoren C1 - C6 - K73-17. Bei Verwendung des K1408UD1-Chips (ausländisches Analogon – LM343) im 301.8-1-Gehäuse sind die Unterschiede in der Pinbelegung zu beachten [2].

Der Verstärker muss praktisch nicht angepasst werden. Wenn der Verstärker an einer entfernten Last betrieben wird, die über ein langes Kabel angeschlossen ist, wird empfohlen, den Verstärkerausgang über einen parallelen LR-Schaltkreis aus einem 2-Ohm-MLT-10-Widerstand mit ihm zu verbinden, auf den die Spule mit einem PEV-Widerstand gewickelt ist. 2 Drähte mit einem Durchmesser von 0,38 mm in einer Lage vor dem Füllen.

Literatur

Kompanenko L. UMZCH mit automatischer Stabilisierung des Ruhestroms der Endstufen. – Radio, 1988, Nr. 4, S. 50.
Myachin Yu. A. 180 analoge Mikroschaltungen. - M.: Patriot, 1993, p. 45.

Autor: L. Kompanenko, Moskau

Siehe andere Artikel Abschnitt Transistor-Leistungsverstärker.

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