100W大功率功放制作,ZX-2024實(shí)驗(yàn)教學(xué)功放板

2?x?1?0?0?W?雙?聲?道?大?功?率?O?C?L?立?體?聲?功?放?電?及?制?作
    本功放機(jī)采用典型的OCL電，它具有穩(wěn)定性高、頻響范圍寬、保真度好等優(yōu)點(diǎn)，在高保真放聲設(shè)備中常采用這種電。本OCL立體聲擴(kuò)音機(jī)適合廣大電子愛好者和音響發(fā)燒友裝配使用。

    圖1可看出，揚(yáng)聲器與放大器的輸出端是直接耦合，中間省掉了隔直流用的輸出電容，為了使電輸出端的直流電位為零伏，采取了正負(fù)對稱電源供電，差分放大器輸入等措施。圖1中，vt1、vt2是差分放大輸入級，vt3是激勵(lì)級，vt4~vt7是復(fù)合互補(bǔ)輸出級。音頻信號經(jīng)過耦合電容c1和R1送到vt1的基極，經(jīng)放大后，由vt1的集電極輸出，并送至vt3進(jìn)一步大，vt3集電極輸出的激勵(lì)信號去推率輸出級vt4～vt7工作，這樣經(jīng)功率放大后的音頻信號可推動(dòng)揚(yáng)聲器工作。
    為了便于進(jìn)一步分析，可將圖1簡化為圖2的形式。vt4和vt6復(fù)合后等效為一只npn型晶體管，而vt5和vt7復(fù)合等效為一只pnp型晶體管。從圖3電的vt4、6和vt5、7以及電源濾波電容c9、c10可以看出，它們相當(dāng)于一個(gè)電橋。當(dāng)vt4、6、vt5、7完全相同，c9、c10也完全相同時(shí)，橋臂平衡，揚(yáng)聲器沒有直流通過。若正負(fù)兩組電源完全對稱，則可以輸出端電位為零伏。

    由于電路全部是直接耦合，環(huán)境溫度和元件參數(shù)的任何變化都會(huì)影響輸出端(a點(diǎn)，圖2中)的電位。為此，vt 1、vt2組成了差分放大器以克服零點(diǎn)漂移，電路中還施加了直流負(fù)反饋，即輸出端通過R6加至vt2的基極，這樣可以保證輸出端(a點(diǎn))的電位為零伏。其反饋過程是: a點(diǎn)電位↑—ube2 ↑—ie2 ↑—ur4 ↑—ube l ↓一ic l↓一uc 1 ↑—ube3 ↓一ie2 ↓—ur7↓一ube4、6 ↓(ube5、7 ↑)一vt4、6內(nèi)阻↑(vt5、7內(nèi)阻↓)一a點(diǎn)電位↓。反之，如果a點(diǎn)電位↓，將通過相反變化過程使a點(diǎn)電位↑。

    輸出級選用進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)大功率三極管2N3055，β值盡可能高一些，其余晶體管選用南韓進(jìn)口的三極管9014和9012，vd3～vd6選用橋堆1N4001，vd1、vd2選用1N4148。電源濾波電容器c7～c10選用的電解電容器 1000μ／35v ，其余元件見元件清單表。

    印刷電路板見圖3。它包括二路OCL功放電路及直流供電電，4只大功率管2N3055的管身與印刷電板間需加裝散熱板，用螺絲固定。電阻器一律臥式安裝，電容器及三極管采用立式安裝，并緊貼電板，焊接要求牢固可靠，電板上有兩根跳線，用鐵線焊接即可。
    本電所用的電源變壓器需自行準(zhǔn)備，采用中心抽頭雙輸出變壓器(AC：15V×2)，功率不低于40瓦，接在印刷電板的AC～和上處，通電后在C9和C10兩端產(chǎn)生±18v的直流電壓，揚(yáng)聲器兩端的電壓為零伏。
   首先調(diào)整差分放大器vtl、vt2的電流，為了避免功率管有大電流流過，先用導(dǎo)線將vt4、vt5的基極短接，使vt4～vt7截止。然后把電阻R6接輸出的一端焊下來接地。差分放大級的射極總電流由R4決定，調(diào)節(jié)R4使vt1、vt2的射極總電流為1mA，把電阻R6復(fù)原后，揚(yáng)聲器兩端電壓應(yīng)為o。若有偏移，可調(diào)整R3。


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360W×2功放制作

一. 設(shè)計(jì)理念及實(shí)現(xiàn)方式
(1)能推4Ω、2Ω等雙低音的“大食”音箱以及專業(yè)類大粗音圈的各類專業(yè)箱。
(2)要省電、噪聲小，發(fā)熱量小。
(3)音質(zhì)要好，能適合家居使用和專業(yè)使用。
　　 第一點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)就是要有大的推動(dòng)功率。由于目前居室客廳面積有不斷擴(kuò)大的趨勢，100W ×2以下功放已顯得有些“力不從心”，所以本功放設(shè)計(jì)為4ΩQ時(shí)360W×2，2Ω時(shí)720W×2。
　　第二點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)就是電路工作在靜態(tài)時(shí)的乙類小電流，靠大水塘級電容和電阻進(jìn)行濾波降噪，使功放級噪聲極小。而電路的工作狀態(tài)又決定了電路元件的發(fā)熱量很小，與一般乙類電路相當(dāng)。配備的大型散熱系統(tǒng)是為了應(yīng)付連續(xù)大功率、低阻抗輸出時(shí)的安全、可靠。
　　第三點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是本功放板的主要目標(biāo)。目前公認(rèn)的是：甲類、MOS、電子管音質(zhì)好，所以本功放要達(dá)到甲類、MOS、電子管的音質(zhì)。
二. 大功率輸出的實(shí)現(xiàn)
    要實(shí)現(xiàn)大功率，首先是電源容量要大。本功放配置的電源是在截面積為35mm ×60mm的環(huán)形鐵心上繞制的環(huán)牛。一次側(cè)為1.0mm線繞484圈，二次側(cè)為1.5mm雙線并繞100圈。
    整流為兩只40A全橋做雙橋整流，濾波為4只47000 uF電容+2只2.7kΩ電阻并接在正負(fù)電源上，使電壓穩(wěn)定在±62V。如電壓過高可減小電阻到2.2kΩ，過低可加大電阻到3kΩ，功率用3W以上的。
　　除電源外，要實(shí)現(xiàn)大功率輸出，特別是驅(qū)動(dòng)“大食”音箱，要求功放輸出電流能力要強(qiáng)，本功放每聲道選用6對2SD1037管做準(zhǔn)互補(bǔ)輸出，可驅(qū)動(dòng)直流電阻低達(dá)0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω時(shí)360W×2、2Ω時(shí)720W×2是有保障的。
三. 綠色環(huán)保概念的實(shí)現(xiàn)
    對本功放來說，實(shí)現(xiàn)低耗電、低噪聲污染、低熱輻射污染是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：
(1)本功放空載時(shí)只有小電流級工作，而功率管基極電壓只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙類耗電少，屬節(jié)電型功放。
(2)本功放由于上述靜態(tài)原理決定了低熱量，所以熱輻射很小。噪聲更小，即使耳朵貼在音箱上也只能聽到輕微“咝”聲，比一般耳機(jī)噪聲還小。
四. 甲類、MOS、電子管音質(zhì)的實(shí)現(xiàn)
　　目前人們公認(rèn)的甲類、MOS、電子管的音質(zhì)最好，所以本功放電路設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)時(shí)工作于甲類的最佳狀態(tài)，偏流隨信號大小而同步增減，所以音質(zhì)是有技術(shù)保障的。而在此工作狀態(tài)下，即使更換幾只一般的MOS管，對音質(zhì)的提高也不明顯。下面給出其原理圖，如圖1所示。從圖1上可見到本原理圖相當(dāng)簡潔，比一般乙類或甲乙類準(zhǔn)互補(bǔ)電路還節(jié)省元件。而通過在電路板上改變一只電阻的接法就可方便地在本電路與準(zhǔn)互補(bǔ)乙類或甲乙類之間變換。

　　由于本功放板簡而又簡的走線，很容易手工制作。筆者用刻刀制作底板線條并在焊點(diǎn)上鉆Φ1.2mm孔，用內(nèi)徑Φ0.8mm銅鉚釘焊好，使本電路板成為了一項(xiàng)“純土炮”級制作，而可雙面焊接、反復(fù)焊接不會(huì)損壞電路板，為反復(fù)調(diào)整更換元件帶來極大方便。兩塊“純土炮”功放板如圖2所示，4條功率管分流板如圖3所示。元件參數(shù)列于附表。只要按圖施工，零件合格，百試百靈，無任何可調(diào)電阻。




 
附表 元件參數(shù)表
位號 型號 功耗 耐壓 電流 β(HFE)
Q1×2 2N5551 0.6W 150V 0.3A 200±1%
Q2×2 2N5551 0.6W 150V 0.3A 200±1%
Q3×2 2N5551 0.6W 150V 0.3A 200±1%
Q5×2 2SA1013 0.9W 160V 1A 150±3%
Q4×2 2SA2383 0.9W 160V 1A 150±3%
Q6×2 2SA2383 0.9W 160V 1A 150±3%
Q7×2 2SC5198 100W 150V 10A 65±5%
Q8×2 2SA1941 100W 150V 10A 65±5%
QF×24 2SD1037 180W 150V 30A (30-70) 35±30%
D1×2 發(fā)光管 Φ5  導(dǎo)通  0.18V  15-1.8V
D2×2 發(fā)光管 Φ5  導(dǎo)通  0.18V  15-1.8V

需要重點(diǎn)提示和指出的是：
(1)板上所用電解電容用國產(chǎn)CD26型即可，而不要用鉭電容，以免影響層次感和高頻。用發(fā)燒級電容更好。
(2)20pF反饋電容和300pF電容均用耐壓100V國產(chǎn)云母電容，而不要用瓷片或滌綸電容，以免產(chǎn)生雜波和相移。
(3)0.047uF電容可用聚丙烯類品種，而不要用滌綸類，以免高頻變散變軟。
(4)所用晶體管都是常用品種，如用其他型號品種請注意元件參數(shù)和安全性。
(5)板上所有元件數(shù)值越精確越好，特別是電阻和配對使用的管子。
(6)由于末級使用了多達(dá)24只功率管，所以散熱片應(yīng)設(shè)置大形的。筆者每一臂管子(6只)用一條35mm×100mm×450mm的黑色鋁合金散熱器，并將其固定在一片由730mm×480mm鋁板加工成的上蓋板上，用4Ω或2Ω音箱放音時(shí)，一般音量下幾小時(shí)后依然是“冷冰冰”。
(7)本功放所有數(shù)據(jù)測試均為DT890B數(shù)字萬用表測得。

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