Paano Magdisenyo ng MOSFET Power Amplifier Circuits - Ipinaliwanag ang Mga Parameter

Sa post na ito tinatalakay namin ang iba't ibang mga parameter na dapat isaalang-alang habang nagdidisenyo ng isang MOSFET power amplifier circuit. Sinusuri din namin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga katangian ng bipolar junction transistors (BJT) at MOSFET at naiintindihan kung bakit ang MOSFETS ay mas angkop at mahusay para sa mga application ng power amplifier.

Ibinigay ni Daniel Schultz

Pangkalahatang-ideya

Kapag ang pagdidisenyo ng isang power amplifier ay isinasaalang-alang sa saklaw ng 10 hanggang 20 watts , integrated circuit o IC based na mga disenyo ay karaniwang ginustong dahil sa kanilang makinis na laki at mababang bilang ng bahagi.

Gayunpaman, para sa mas mataas na mga saklaw ng output ng lakas isang discrete configure ay itinuturing na isang mas mahusay na pagpipilian, dahil nag-aalok sila ng mas mataas na kahusayan at kakayahang umangkop para sa taga-disenyo na patungkol sa pagpili ng output ng kapangyarihan.

Mas maaga, ang mga power amplifier na gumagamit ng mga discrete na bahagi ay nakasalalay sa bipolar transistors o sa BJTs. Gayunpaman, sa pagkakaroon ng sopistikadong MOSFETs , Ang mga BJT ay dahan-dahang napalitan ng mga advanced na MOSFET na ito para sa pagkamit ng napakataas na output ng lakas at kamangha-manghang limitadong espasyo at pinaliit na mga PCB.

Bagaman, ang MOSFETs ay maaaring magmukhang isang labis na labis na paggamit para sa pagdidisenyo ng katamtamang sukat na mga amplifier ng kuryente, maaaring epektibo itong mailapat para sa anumang mga pagtutukoy ng laki at kapangyarihan na amplifier.

Mga disadvantages ng paggamit ng BJT sa Power Amplifiers

Bagaman mahusay na gumagana ang mga bipolar device sa mga high end audio power amplifier, nagsasama sila ng ilang mga kawalan na aktwal na humantong sa pagpapakilala ng mga advanced na aparato tulad ng MOSFETs.

Marahil ang pinakamalaking kawalan ng bipolar transistors sa mga yugto ng output ng Class B ay ang hindi pangkaraniwang bagay na tinukoy bilang takbo na sitwasyon.

Ang mga BJT ay nagsasama ng isang positibong temperatura coefficient at partikular na nagbibigay ito ng isang hindi pangkaraniwang bagay na tinatawag na thermal runaway, na nagdudulot ng isang potensyal na pinsala ng mga power BJT dahil sa sobrang pag-init.

Ang kaliwang bahagi ng tayahin sa itaas ay nagpapakita ng mahalagang pag-set up ng isang pamantayan ng driver ng Class B at yugto ng output, na gumagamit ng TR1 tulad ng isang karaniwang yugto ng driver ng emitter at Tr2 kasama ang Tr3 bilang pantulong na yugto ng output ng tagasunod ng emitter.

Paghahambing ng BJT vs MOSFET Amplifier Output Stage Configuration

Pag-andar ng Amplifier Output Stage

Upang mag-disenyo ng isang gumaganang power amplifier, mahalagang i-configure nang tama ang yugto ng output nito.

Ang layunin ng yugto ng paglabas ay pangunahin upang magbigay ng kasalukuyang pagpapalakas (ang boltahe na manatili na hindi hihigit sa pagkakaisa) upang ang circuit ay maaaring magbigay ng mataas na mga alon ng output na mahalaga para sa pagmamaneho ng isang loudspeaker sa mas mataas na antas ng lakas ng tunog.

1. Sumangguni sa kaliwang bahagi ng diagram ng BJT sa itaas, ang Tr2 ay gumagana tulad ng isang kasalukuyang kasalukuyang mapagkukunan sa panahon ng positibong pagpunta sa mga cycle habang ang Tr3 ay nagbibigay ng kasalukuyang output habang ang negatibong output kalahating siklo.
2. Ang pangunahing pag-load ng kolektor para sa isang yugto ng pagmamaneho ng BJT ay dinisenyo na may isang pare-pareho na kasalukuyang mapagkukunan, na nagbibigay ng pinahusay na linearity kumpara sa mga nakamit na epekto sa isang simpleng resistor sa pag-load.
3. Nangyayari ito dahil sa mga pagkakaiba sa kita (at kasamang pagbaluktot) na nangyayari tuwing gagana ang isang BJT sa loob ng isang malawak na hanay ng mga alon ng kolektor.
4. Ang paglalapat ng isang resistor ng pag-load sa loob ng isang karaniwang yugto ng emitter na may malaking pag-swipe ng boltahe ng output ay walang alinlangan na mag-uudyok ng isang napakalaking kasalukuyang hanay ng kolektor at malalaking pagbaluktot.
5. Ang aplikasyon ng isang pare-pareho na kasalukuyang pag-load ay hindi ganap na mapupuksa ang pagbaluktot, dahil ang boltahe ng kolektor ay natural na nagbagu-bago, at ang nakuha ng transistor ay maaaring sa ilang sukat ay nakasalalay sa boltahe ng kolektor.
6. Gayunpaman, tulad ng pagkakaroon ng pagbabago-bago dahil sa mga pagkakaiba-iba ng boltahe ng kolektor ay may posibilidad na maging medyo menor de edad, ang mababang pagbaluktot na mas mababa sa 1 porsyento ay lubos na makakamit.
7. Ang bias circuit na konektado sa pagitan ng mga base ng mga output transistors ay kinakailangan upang kunin ang mga output transistors sa posisyon kung nasaan lamang sila sa pagsasagawa ng threshold.
8. Kung sakaling hindi ito nangyari, maliit na mga pagkakaiba-iba sa boltahe ng kolektor ng Tr1 ay maaaring hindi makuha ang output transistors sa pagpapadaloy at maaaring hindi payagan ang anumang uri ng pagpapabuti sa output boltahe!
9. Ang mga mas mataas na pagkakaiba-iba ng boltahe sa kolektor ng Tr1 ay maaaring makabuo ng kaukulang mga pagbabago sa boltahe ng output, ngunit malamang na makaligtaan ang pagsisimula at pagtatapos ng mga bahagi ng bawat kalahating ikot ng dalas, na magbubunga ng malubhang 'pagbaluktot ng crossover 'na karaniwang tinutukoy.

Isyu sa Distortion ng Crossover

Kahit na ang mga output transistors ay dadalhin sa threshold ng pagpapadaloy ay hindi ganap na aalisin ang pagbaluktot ng crossover dahil ang mga aparato ng output ay nagpapakita ng medyo maliit na halaga ng nakuha habang gumagana sa pinababang mga alon ng kolektor.

Nagbibigay ito ng katamtaman ngunit hindi kanais-nais na uri ng pagbaluktot ng crossover. Maaaring gamitin ang negatibong puna upang talunin ang natural na pagbaluktot ng crossover, subalit upang makamit ang mahusay na mga resulta ito ay talagang mahalaga na gumamit ng isang makatwirang mataas na quiescent bias sa mga output transistors.

Ito ang malaking bias na ito na nagsasanhi ng mga komplikasyon sa thermal runaway.

Ang kasalukuyang bias ay sanhi ng pag-init ng mga output transistors, at dahil sa positibong koepisyent ng temperatura na ito ay sanhi ng pagtaas ng kasalukuyang bias, na bumubuo ng mas maraming init at isang resulta na karagdagang pagtaas sa kasalukuyang bias.

Ang positibong puna sa gayon ay nagbibigay ng isang unti-unting pagtaas ng bias hanggang sa ang mga output transistors ay masyadong mainit at kalaunan ay nasunog.

Sa pagsisikap na protektahan laban dito, ang bias circuit ay pinadali ng isang built-in na temperatura na sistema ng sensing, na nagpapabagal ng bias kung sakaling makita ang mas mataas na temperatura.

Samakatuwid, habang pinapainit ng output transistor ang bias circuit ay naapektuhan ng nabuong init, na nakikita ito at hihinto ang anumang kadahilanang pag-akyat sa kasalukuyang bias. Sa praktikal, ang pagpapatatag ng bias ay maaaring hindi perpekto at makakakita ka ng kaunting mga pagkakaiba-iba, subalit, ang isang maayos na na-configure na circuit ay maaaring normal na maipakita ang sapat na sapat na katatagan ng bias.

Bakit Mas Mahusay na Nagtatrabaho ang MOSFETs kaysa sa BJTs sa Mga Power Amplifier

Sa sumusunod na talakayan susubukan naming maunawaan kung bakit mas gumagana ang MOSFET sa mga disenyo ng power amplifier, kumpara sa BJTs.

Katulad ng BJTs, kung nagtatrabaho sa isang yugto ng output ng Class B, hinihiling din ng MOSFET a pasulong na bias upang mapagtagumpayan ang pagbaluktot ng crossover. Nasabi na, dahil ang mga MOSFET ng kuryente ay nagtataglay ng isang negatibong temperatura na coefcient sa mga alon na malapit sa 100 milliamp o higit pa (at isang bahagyang positibong koepisyentong temperatura sa mas mababang mga alon) pinapayagan nito ang isang mas kumplikadong driver ng Class B at yugto ng paglabas, tulad ng ipinakita sa sumusunod na pigura .

Ang thermally stabilized bias circuit ay maaaring mapalitan ng isang risistor sapagkat ang mga katangian ng temperatura ng mga MOSFET na kapangyarihan ay nagsasama ng isang built-in na kontrol ng thermal ng kasalukuyang bias sa halos 100 milliamp (na humigit-kumulang na ang pinakamahusay na angkop na kasalukuyang bias).

Ang isang karagdagang hamon na naranasan sa BJTs ay ang medyo mababang kasalukuyang kita ng 20 hanggang 50. Ito ay maaaring hindi sapat para sa mga medium at mataas na power amplifier. Dahil dito nangangailangan ito ng isang napakalakas na yugto ng pagmamaneho. Ang tipikal na diskarte upang malutas ang isyung ito ay ang paggamit ng a Mga Pares ng Darlington o isang katumbas na disenyo upang magbigay ng sapat na mataas na kasalukuyang kita, upang payagan nito ang pagtatrabaho ng isang mababang yugto ng pagmamaneho ng kuryente.

Mga Power MOSFET, tulad ng anumang FET aparato , may posibilidad na maging aparatong pinapatakbo ng boltahe kaysa sa kasalukuyang pinatatakbo.

Ang impedance ng input ng isang MOSFET na kuryente ay kadalasang napakataas na nagbibigay-daan sa bale-wala na kasalukuyang pagguhit na may mababang mga frequency na nagtatrabaho. Gayunpaman, sa mataas na mga frequency ng pagtatrabaho ang input impedance ay mas mababa dahil sa medyo mataas na capacitance ng input na humigit-kumulang na 500 pf.

Kahit na may ganitong mataas na kapasidad ng pag-input ang isang kasalukuyang nagtatrabaho ng halos 10 milliamp ay nagiging sapat lamang sa pamamagitan ng yugto ng pagmamaneho, bagaman ang pinakamataas na kasalukuyang output ay maaaring humigit-kumulang isang libong beses sa dami na ito.

Isang karagdagang problema sa mga bipolar power device (BJT) ay ang kanilang medyo mabagal na oras ng paglipat. Ito ay may kaugaliang lumikha ng iba't ibang mga isyu, tulad ng pagpatay na nag-trigger ng pagbaluktot.

Ito ay kapag ang isang malakas na signal ng dalas ng dalas ay maaaring humiling ng isang switching boltahe ng output na sabihin nating 2 volts bawat microsecond, habang ang yugto ng output ng BJT ay maaaring pahintulutan ang isang rate ng pagpatay lamang ng isang volt bawat microsecond. Naturally, ang output ay magpupumilit upang maghatid ng isang disenteng muling paggawa ng input signal, na humahantong sa isang hindi maiiwasang pagbaluktot.

Ang isang mas mababang rate ng pagpatay ay maaari ring magbigay sa isang amplifer ng isang hindi kanais-nais na bandwidth ng kuryente, na may pinakamataas na makakamit na output ng kuryente na bumabagsak nang malaki sa mas mataas na mga frequency ng audio.

Phase Lag at Oscillations

Ang isa pang pag-aalala ay ang phase lag na nagaganap sa pamamagitan ng yugto ng output ng amplifier na may mataas na frequency, at kung saan ay maaaring maging sanhi ng feedback sa negatibong sistema ng feedback na naging positibo sa halip na negatibo sa sobrang mataas na mga frequency.

Kung ang tagapangasiwa ay nagtaglay ng sapat na pakinabang sa gayong mga frequency ang amplifier ay maaaring mapunta sa isang mode na pag-oscillate, at ang kawalan ng katatagan ay magpapatuloy na maging kapansin-pansin kahit na ang pagkakaroon ng circuit ay hindi sapat upang magdulot ng isang oscillation.

Ang isyu na ito ay maaaring naitama sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga elemento sa roll-off na tugon ng mataas na dalas ng circuit, at sa pamamagitan ng pagsasama ng mga elemento ng kompensasyon ng yugto. Gayunpaman, ang mga pagsasaalang-alang na ito ay binabawasan ang kahusayan ng amplifier sa mataas na mga frequency ng signal ng input.

Ang MOSFETs ay Mas Mabilis kaysa sa BJTs

Habang nagdidisenyo ng isang power amplifier dapat nating tandaan na ang bilis ng paglipat ng MOSFET ng kuryente sa pangkalahatan ay halos 50 hanggang 100 beses na mas mabilis kaysa sa isang BJTs. Samakatuwid, ang mga komplikasyon na may mas mababang pag-andar ng mataas na dalas ay madaling mapagtagumpayan sa pamamagitan ng paggamit ng MOSFETs sa halip na BJTs.

Posibleng posible na lumikha ng mga pagsasaayos nang wala dalas o yugto ng kabayaran ang mga bahagi ay nagpapanatili pa rin ng mahusay na katatagan, at nagsasama ng antas ng pagganap na napanatili para sa mga frequency na lumampas sa limitasyon ng audio frequency na mataas.

Gayunpaman ang isa pang kahirapan na naranasan sa bipolar power transistors ay pangalawang pagkasira. Ito ay tumutukoy sa isang uri ng isang tukoy na thermal runaway na lumilikha ng isang 'hot zone' sa loob ng aparato na nagreresulta sa isang maikling circuit sa mga collector / emitter pin nito.

Upang matiyak na hindi ito nangyayari, ang BJT ay kailangang patakbuhin nang eksklusibo sa loob ng mga tukoy na saklaw ng kasalukuyang kolektor at boltahe. Sa alinman circuit ng audio amplifier ang sitwasyong ito ay karaniwang nagpapahiwatig na ang mga output transistors ay sapilitang upang gumana nang maayos sa loob ng kanilang mga thermal restriksyon, at ang pinakamabuting kalagayan na output na makukuha mula sa kapangyarihan na BJTs ay sa gayon ay makabuluhang nabawasan, mas mababa kaysa sa kanilang pinakamataas na halaga ng pagwawaldas na talagang pinapayagan.

Salamat kay Ang positibong temperatura ng temperatura ng MOSFET sa mataas na alon ng alisan ng tubig ang mga aparatong ito ay walang problema sa pangalawang pagkasira. Para sa MOSFETs, ang maximum na pinapayagan na kasalukuyang alisan ng tubig at mga spec ng boltahe na alisan ng tubig ay praktikal na nalilimitahan lamang ng kanilang pag-andar ng pagwawaldas ng init. Samakatuwid, ang mga aparatong ito ay partikular na nababagay para sa mataas na lakas na mga application ng audio amplifier.

Mga Disadvantage ng MOSFET

Sa kabila ng mga nabanggit na katotohanan, ang MOSFET ay mayroon ding ilang mga drawbacks, na medyo mas mababa sa bilang at hindi gaanong mahalaga. Sa una ang mga MOSFET ay napakamahal kumpara sa isang pagtutugma ng bipolar transistors. Gayunpaman, ang pagkakaiba sa gastos ay naging mas maliit sa ngayon Kapag isinasaalang-alang namin ang katotohanang ginagawang posible ng MOSFETs para sa masalimuot na circuitry na maging mas simple at isang hindi direktang makabuluhang pagbawas sa gastos, ginagawang walang halaga ang katapat na BJT kahit na may mababang gastos. tag

Ang mga Power MOSFET ay madalas na nagtatampok ng isang nadagdagan buksan ang pagbaluktot ng loop kaysa sa BJTs. Gayunpaman, dahil sa kanilang mataas na pakinabang at mabilis na paglipat ng bilis, pinapayagan ng mga power MOSFET ang paggamit ng isang mataas na antas ng negatibong feedback sa buong spectrum ng dalas ng audio, na nag-aalok ng walang kapantay saradong loop pagbaluktot kahusayan

Ang isang karagdagang sagabal na kasangkot sa mga power MOSFET ay ang kanilang mas mababang kahusayan kumpara sa mga BJT kapag nagtatrabaho sa mga yugto ng output ng karaniwang amplifier. Ang dahilan sa likod nito ay isang mataas na yugto ng tagasubaybay ng emitter na lakas na bumubuo ng isang drop ng boltahe na kasing taas ng sa paligid ng 1 volt sa pagitan ng input at output, bagaman mayroong pagkawala ng isang ilang volts sa kabuuan ng input / output ng isang yugto ng tagasunod na mapagkukunan. Walang madaling diskarte upang malutas ang problemang ito, subalit ito ay lilitaw na isang maliit na pagbawas sa kahusayan, na hindi dapat isaalang-alang, at maaaring balewalain.

Pag-unawa sa isang Praktikal na Disenyo ng Amplifier ng MOSFET

Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng circuit diagram ng isang functional 35 watt kapangyarihan na pinalakas ng MOSFET circuit Maliban sa aplikasyon ng MOSFET sa yugto ng output ng amplifier, ang lahat ay karaniwang hitsura ng isang pangkaraniwang disenyo ng amplifier ng MOSFET.

• Ang Tr1 ay ginawang isang karaniwang yugto ng pag-input ng emitter , direktang konektado sa Tr3 karaniwang yugto ng driver ng emitter. Pareho sa mga yugtong ito ay nag-aalok ng kabuuang boltahe na nakuha ng amplifier, at nagsasama ng napakalaking kabuuang kita.
• Ang Tr2 kasama ang mga nakakabit na bahagi nito ay lumilikha ng isang simpleng pare-pareho na kasalukuyang generator na mayroong isang marginal na kasalukuyang output na 10 milliamp. Gumagana ito tulad ng pangunahing load ng kolektor para sa Tr3.
• Nagtatrabaho ang R10 upang maitaguyod ang tama quiescent bias kasalukuyang sa pamamagitan ng mga output transistors, at tulad ng tinalakay dati, ang thermal stabilization para sa kasalukuyang bias ay hindi talaga nagawa sa bias circuit, ngunit inihahatid mismo ng mga output device.
• Halos 100% ang naihatid ng R8 negatibong puna mula sa output ng amplifier sa Tr1 emitter, pinapayagan ang circuit sa paligid lamang ng isang boltahe ng pagkakaisa na nakuha.
• Ang mga resistors na R1, R2 at R4 ay gumagana tulad ng isang potensyal na divider network para sa pagkiling sa yugto ng pag-input ng amplifier, at dahil dito ang output din, sa halos halos kalahati ng boltahe ng suplay. Pinapayagan nito ang pinakamataas na makakamit na antas ng output bago i-clipping at ang simula ng kritikal na pagbaluktot.
• Ginagamit ang R1 at C2 tulad ng isang circuit ng filter na nagkansela sa dalas ng hum at iba pang mga porma ng mga potensyal na ingay sa mga linya ng suplay mula sa pagpasok sa amplifier na input sa pamamagitan ng bias circuit.
• Ang R3 at C5 ay kumikilos tulad ng isang Filter ng RF na pumipigil sa mga signal ng RF na bumubulusok mismo mula sa pag-input hanggang sa output, na nagdudulot ng mga kaguluhang naririnig. Ang C4 ay tumutulong din sa paglutas ng parehong isyu sa pamamagitan ng pag-roll-off na mataas na dalas ng tugon ng amplifier na epektibo sa itaas na limitasyon sa dalas ng audio.
• Upang matiyak na ang amplifier ay nakakakuha ng isang mahusay na makakuha ng boltahe sa naririnig na mga frequency nagiging mahalaga ito sa i-decouple ang negatibong feedback sa ilang sukat.
• Natutupad ng C7 ang papel na ginagampanan ng decoupling capacitor , habang nililimitahan ng risistor ng R6 ang dami ng puna na nalinis.
• Ang circuit ay boltahe makakuha ay tinatayang natukoy sa pamamagitan ng paghahati ng R8 ng R6, o sa paligid ng 20 beses (26dB) na may mga nakatalagang halaga ng bahagi.
• Ang maximum na boltahe ng output ng amplifier ay magiging 16 volts RMS, na nagbibigay-daan sa isang sensitibong input ng humigit-kumulang na 777mV RMS para sa pagkamit ng isang buong output. Ang input impedance ay maaaring higit sa 20k.
• Ang C3 at C8 ay nagtatrabaho bilang mga input at output ng pagkabit ng mga capacitor ayon sa pagkakabanggit. Pinapayagan ng C1 ang decoupling para sa supply DC.
• Eksklusibong naglilingkod ang R11 at C9 upang mapabilis at makontrol ang katatagan ng amplifier, sa pamamagitan ng pagtatrabaho tulad ng tanyag Zobel network , na kung saan ay madalas na matatagpuan sa paligid ng mga yugto ng output ng karamihan sa mga disenyo ng amplifier ng semiconductor power.

Pagtatasa ng pagganap

Lumilitaw na mahusay ang pagganap ng amplifier ng prototype, partikular na sa isang beses lamang napansin natin ang medyo simpleng disenyo ng yunit. Ang ipinakitang MOSFET amplifier na disenyo ng amplifier ay masayang maglalabas ng 35 watts RMS sa isang 8 ohm load.

• Ang kabuuang pagbaluktot ng maharmonya ay hindi lalampas sa paligid ng 0.05%. Ang prototype ay pinag-aralan lamang para sa mga frequency ng signal sa paligid ng 1 kHz.
• Gayunpaman ang circuit open loop makakuha ay natagpuan na praktikal na pare-pareho sa loob ng buong saklaw ng dalas ng audio.
• Ang closed loop frequency response ay sinusukat sa -2 dB na may humigit-kumulang 20 Hz at 22 kHz signal.
• Ang amplifier's signal sa ingay ratio (nang walang konektang speaker) ay mas mataas kaysa sa pigura na 80 dB, bagaman talagang maaaring may posibilidad ng isang maliit na dami ng mga kamay hum mula sa suplay ng kuryente na napansin sa mga nagsasalita, ngunit ang antas ay maaaring napakaliit upang marinig sa mga normal na kondisyon.

Power Supply

Ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang naaangkop na na-configure na supply ng kuryente para sa disenyo ng amplifier na 35 watt MOSFET. Ang suplay ng kuryente ay maaaring sapat na malakas upang hawakan ang isang mono o isang modelo ng stereo ng yunit.

Ang suplay ng kuryente ay talagang binubuo ng isang mahusay na pares ng push-pull straight and smoothing circuit na mayroong mga output na nakakabit sa serye upang makapagbigay ng isang kabuuang output voltage na naaayon sa dalawang beses na potensyal na inilapat ng isang indibidwal na tama at capacitive filter circuit.

Ang Diode D4, D6 at C10 ay bumubuo ng isang partikular na bahagi ng supply ng kuryente habang ang pangalawang seksyon ay naihatid ng D3, D5 at C11. Ang bawat isa sa mga ito ay nag-aalok ng bahagyang mas mababa sa 40 volts nang walang koneksyon sa pagkarga, at isang kabuuang boltahe na 80 V na hindi na -load.

Ang halagang ito ay maaaring bumaba sa humigit-kumulang na 77 volts kapag ang amplifier ay na-load ng isang signal ng stereo input na may pagpapatakbo ng quiescent state, at sa halos 60 volts lamang kung ang dalawang mga amplifier channel ay pinapatakbo nang buo o maximum na lakas.

Mga Pahiwatig sa Konstruksiyon

Ang isang perpektong layout ng PCB para sa 35 watt MOSFET amplifier ay ipinakita sa Mga Larawan sa ibaba.

Ito ay inilaan para sa isang channel ng amplifier circuit, kaya natural na dalawang mga board ang dapat tipunin kapag kinakailangan ng isang stereo amplifier. Ang mga output transistors ay tiyak na hindi nilagyan ng PCB, sa halip na isang malaking uri ng finned.

Hindi kinakailangan na gumamit ng kit ng pagkakabukod ng mica para sa mga transistor habang inaayos ang mga ito sa heatsink. Ito ay dahil ang mga mapagkukunan ng MOSFET ay direktang konektado sa kanilang mga metal na tab, at ang mga mapagkukunang pin na ito ay mananatiling konektado sa bawat isa.

Gayunpaman, dahil hindi sila insulated mula sa heatsink maaari itong tunay na mahalaga upang matiyak na ang heatsinks ay hindi dumating sa isang de-koryenteng kontak sa iba't ibang iba pang mga bahagi ng amplifier.

Gayundin, para sa isang pagpapatupad ng stereo ang mga indibidwal na heatsink na ginagamit para sa isang pares ng mga amplifier ay hindi dapat payagan na makapasok sa isang koryenteng kalapitan sa bawat isa. Palaging siguraduhing gamitin ang paggamit ng mas maiikling mga lead ng isang maximum na humigit-kumulang 50 mm upang mai-hook up ang mga output transistor sa PCB.

Partikular na mahalaga ito para sa mga lead na kumonekta sa mga terminal ng gate ng mga output na MOSFET. Dahil sa ang katunayan na ang mga Power MOSFET ay may mataas na pakinabang sa mataas na mga frequency, ang mas matagal na mga lead ay maaaring malubhang nakakaapekto sa katatagan na tugon ng amplifier, o kahit na mag-uudyok ng isang RF oscillation na maaaring maging sanhi ng isang permanenteng pinsala sa mga MOSFET na kuryente.

Sinabi na, praktikal na maaari kang makahanap ng anumang mahirap sa paghahanda ng disenyo upang matiyak na ang mga lead na ito ay mabisang gaganapin. Maaaring mahalaga na tandaan na ang C9 at R11 ay naka-mount sa labas ng PCB, at nakakonekta lamang sa serye sa buong output socket.

Mga Tip sa Konstruksiyon ng Power Supply

Ang circuit ng suplay ng kuryente ay binuo sa pamamagitan ng paglalapat ng isang mga point-to-point na uri ng mga kable, tulad ng ipinahiwatig sa figure sa ibaba.

Ito ay talagang mukhang medyo nagpapaliwanag sa sarili gayunpaman nasisiguro na ang capacitors C10 at C11 parehong uri ay binubuo ng isang dummy tag. Kung sakaling hindi sila maaaring maging mahalaga na gumamit ng isang tag-strip upang paganahin ang ilang mga port ng koneksyon. Ang isang solder-tag ay Naka-clip sa isang partikular na mounting bolts ng T1, na nag-aalok ng isang point ng koneksyon ng chassis para sa pangunahing lead ng AC AC.

Pagsasaayos at Mga Setting

1. Siguraduhing komprehensibong suriin ang mga koneksyon sa mga kable bago ang paglipat SA supply ng kuryente, dahil ang mga pagkakamali sa mga kable ay maaaring maging sanhi ng mamahaling pagkawasak at maaaring tiyak na mapanganib.
2. Bago mo buksan ang circuit siguraduhing i-trim ang R10 upang makakuha ng kaunting paglaban (paikutin sa kumpletong direksyon na anticlockwise).
3. Sa pansamantalang kinuha ang FS1 at naayos ang isang multimeter upang sukatin ang 500mA FSD na nakakabit sa may hawak ng piyus, ang pagbabasa na humigit-kumulang 20mA ay dapat makita sa metro habang ang amplifier ay pinapagana (maaaring ito ay 40mA kapag ang dalawang channel stereo ay nagtatrabaho).
4. Kung sakaling makita mo ang pagbabasa ng metro ng malaki hindi magkakaiba sa switch off power na ito kaagad at suriin muli ang buong mga kable. Sa kabaligtaran, kung mabuti ang lahat, dahan-dahang ilipat ang R10 upang ma-maximize ang pagbabasa ng metro hanggang sa halagang 100mA.
5. Kung nais ang isang stereo amplifier, ang R10 sa parehong mga channel ay dapat na mai-tweak upang makuha ang kasalukuyang gumuhit ng hanggang sa 120mA, kung gayon ang R10 sa ika-2 channel ay dapat na maayos upang madagdagan ang kasalukuyang paggamit sa 200mA. Kapag natapos na ang mga ito, handa nang gamitin ang iyong amplifier ng MOSFET.
6. Pag-ingatang hindi maabot ang alinman sa mga koneksyon ng AC mains habang ginagawa ang mga pamamaraan sa pagse-set up para sa amplifier.
7. Ang lahat ng mga walang takip na mga kable o koneksyon sa cable na maaaring nasa potensyal ng AC mains ay dapat na insulated nang maayos bago i-link ang aparato sa supply ng mains.
8. Hindi na kailangang sabihin, tulad ng bawat circuit na pinatatakbo ng AC, dapat itong nakapaloob sa loob ng isang matibay na gabinete na maaari lamang i-unscrew sa tulong ng nakatuon na distornilyador at iba pang mga hanay ng mga instrumento, upang matiyak na walang anumang mabilis na paraan upang maabot ang mapanganib pangunahing mga kable, at mga aksidente ay ligtas na natanggal.

Listahan ng Mga Bahagi para sa 35 watt MOSFET Power Amplifier

120W MOSFET Amplifier ng Application Circuit

Nakasalalay sa mga pagtutukoy ng supply ng kuryente, praktikal 120 watt MOSFET amplifier ang circuit ay may kakayahang mag-alok ng isang output na kapangyarihan sa saklaw ng tungkol sa 50 at 120 watts RMS sa isang 8 ohm loudspeaker.

Ang disenyo na ito ay isinasama din MOSFETs sa yugto ng output upang magbigay ng isang higit na mataas na antas ng pangkalahatang pagganap kahit na may mahusay na pagiging simple ng circuit

Ang kabuuan ng pagbaluktot ng harmonic ng amplifier ay hindi hihigit sa 0.05%, ngunit kapag ang circuit ay hindi pa labis na na-load, at ang signal to noise ratio ay nakahihigit sa 100dB.

Pag-unawa sa MOSFET Amplifier Stages

Tulad ng ipinakita sa itaas ng circuit na ito ay dinisenyo na may sanggunian sa isang layout ng Hitachi. Taliwas sa huling disenyo, ang circuit na ito ay gumagamit ng DC na pagkabit para sa loudspeaker at naglalaman ng kambal balanseng supply ng kuryente na may gitnang 0V at daang-bakal.

Ang pagpapahusay na ito ay nakakakuha ng pagtitiwala sa malaking output ng mga capacitor ng pagkabit, pati na rin sa ilalim ng pagganap sa mababang pagganap ng dalas na nabubuo ng capacitor na ito. Bukod dito, pinapayagan din ng layout na ito ang circuit ng isang disenteng supply ng ripple na kakayahan sa pagtanggi.

Bukod sa tampok na pagkabit ng DC, ang disenyo ng circuit ay lilitaw na medyo naiiba mula sa ginamit sa naunang disenyo. Dito, ang parehong mga yugto ng pag-input at pagmamaneho ay nagsasama ng mga naiiba na amplifier.

Ang yugto ng pag-input ay naka-configure gamit ang Tr1 at Tr2 habang ang yugto ng pagmamaneho ay nakasalalay sa Tr3 at Tr4.

Ang Transistor Tr5 ay naka-configure tulad ng a pare-pareho ang kasalukuyang pagkarga ng kolektor para sa Tr4. Ang landas ng signal sa pamamagitan ng amplifier ay nagsisimulang gumamit ng input na pagkabit ng capacitor C1, kasama ang RF na fter R1 / C4. Ginagamit ang R2 para sa bias ang input ng amplifier sa gitnang track ng suplay ng 0V.

Ang Tr1 ay wired bilang isang mahusay na a karaniwang amplifier ng emitter na kung saan ay may output na direktang konektado sa Tr4 na inilapat bilang isang karaniwang yugto ng driver ng emitter. Mula sa yugtong ito pasulong ang audio signal ay naka-link sa Tr6 at Tr7 na itinuro bilang pantulong na yugto ng tagasunod ng tagasunod na pinagmulan.

Ang negatibong puna ay nakuha mula sa output ng amplifier at konektado sa base ng Tr2, at sa kabila ng katotohanang walang signal inversion sa pamamagitan ng base ng Tr1 hanggang sa output ng amplifier, mayroong isang inversion sa kabuuan ng base ng Tr2 at ng output. Ito ay sapagkat ang Tr2 na nagtatrabaho tulad ng isang tagasunod ng emitter ay perpektong naghahatid ng emitter ng Tr1.

Kapag ang isang input signal ay inilapat sa emitter ng Tr1, matagumpay na kumilos ang mga transistor tulad ng a karaniwang yugto ng batayan . Samakatuwid, kahit na ang pagbabaligtad ay hindi nagaganap sa pamamagitan ng Tr1 at Tr2, ang pagbabaligtad ay nangyayari sa pamamagitan ng Tr4.

Gayundin, ang pagbabago ng yugto ay hindi nagaganap sa pamamagitan ng yugto ng paglabas, na nangangahulugang ang amplifier at ang base ng Tr2 ay may posibilidad na maging wala sa yugto upang maisagawa ang kinakailangang kinakailangang negatibong feedback. Ang mga halagang R6 at R7 tulad ng iminungkahi sa diagram ay nagbibigay ng isang boltahe na nakuha ng humigit-kumulang na 28 beses.

Tulad ng natutunan mula sa aming mga nakaraang talakayan, isang maliit na kawalan ng kapangyarihan ng MOSFETs ay mas naging mas mahusay kaysa sa mga BJT kapag na-wire ang mga ito sa tradisyunal na yugto ng output ng Class B. Gayundin, ang kamag-anak na kahusayan ng mga MOSFET na kuryente ay masama sa mga mataas na kuryente na mga circuit na hinihiling na ang boltahe ng gate / pinagmulan ay maging maraming boltahe para sa mga mataas na mapagkukunan ng alon.

Ang maximum swing ng boltahe ng output ay maaaring ipalagay na katumbas ng supply boltahe na minus ang maximum na gate sa mapagkukunan ng boltahe ng indibidwal na transistor, at tiyak na pinapayagan nito ang isang output voltage swing na maaaring makabuluhang mas mababa kaysa sa inilapat na boltahe ng suplay.

Ang isang deretsong paraan ng pagkuha ng mas mataas na kahusayan ay ang karaniwang pagsasama ng isang pares ng mga katulad na MOSFET na nakakabit sa kahanay sa bawat isa sa mga output transistor. Ang pinakamataas na halaga ng kasalukuyang hawakan ng bawat output MOSFETs ay pagkatapos ay bahagyang mabawasan ng kalahati, at ang maximum na mapagkukunan sa boltahe ng gate ng bawat MOSFET ay ibinababa nang naaangkop (kasama ang isang proporsyonal na paglaki ng swing boltahe ng output ng amplifier).

Gayunpaman, ang isang katulad na diskarte ay hindi gagana kapag inilapat sa mga bipolar device, at ito ay mahalagang sanhi ng kanilang positibong koepisyent ng temperatura mga katangian Kung ang isang partikular na output BJT ay nagsisimulang gumuhit ng labis na kasalukuyang kaysa sa iba pa (dahil walang dalawang transistors ang magkakaroon ng eksaktong magkatulad na katangian), isang aparato ay nagsisimulang mas mainit kaysa sa iba.

Ang nadagdagang temperatura na ito ay sanhi ng pagbawas ng boltahe ng emitor / base threshold ng BJT, at bilang isang resulta nagsisimula itong ubusin ang isang mas malaking bahagi ng kasalukuyang output. Dahil dito ang sitwasyon ay nagiging sanhi ng pag-init ng transistor, at ang prosesong ito ay nagpapatuloy nang walang hanggan hanggang sa magsimula ang isa sa output transistor sa paghawak ng lahat ng karga, habang ang iba ay nananatiling hindi aktibo.

Ang ganitong uri ng problema ay hindi makikita ng mga power MOSFETs dahil sa kanilang negatibong temperatura na coef. Kapag ang isang MOSFET ay nagsimulang lalong uminit, dahil sa negatibong koepisyentong temperatura ang nagsisiksik na init ay nagsisimulang paghigpitan ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng kanal / pinagmulan.

Inililipat nito ang labis na kasalukuyang patungo sa iba pang MOSFET na ngayon ay nagsisimulang maging mas mainit, at medyo katulad ng init na sanhi ng kasalukuyang sa pamamagitan nito upang mabawasan nang proporsyonal.

Lumilikha ang sitwasyon ng isang balanseng kasalukuyang pagbabahagi at pagwawaldas sa mga aparato na ginagawang mas mahusay at maaasahan ang amplifier. Pinapayagan din ng hindi pangkaraniwang bagay na ito MOSFETs upang maiugnay sa parallel sa pamamagitan lamang ng pagsali sa gate, mapagkukunan at alisan ng tubig nangunguna nang walang gaanong mga kalkulasyon o alalahanin.

Power Supply para sa 120 watt MOSFET Amplifier

Ang isang naaangkop na idinisenyong circuit ng supply ng kuryente para sa 120 watt MOSFET amplifier ay ipinahiwatig sa itaas. Ito ay kamukha ng power supply circuit para sa aming naunang disenyo.

Ang pagkakaiba-iba lamang ng supply ng tapikin ng sentro ng transpormer sa kantong ng dalawang smoothing capacitor ay paunang hindi pinapansin. Para sa kasalukuyang halimbawa ito ay nasanay na magbigay ng gitnang 0V na suplay ng lupa, habang ang mains na lupa ay nakakabit din sa kantong ito sa halip na sa negatibong supply ng tren.

Maaari mong makita ang mga piyus na naka-install sa parehong positibo at negatibong daang-bakal. Ang output ng kuryente na naihatid ng amplifier nang higit sa lahat ay nakasalalay sa mga spec ng transformer ng mains. Para sa karamihan ng mga kinakailangan ng isang 35 - 0 - 35 volt 160VA toroidal mains transpormer ay dapat na talagang sapat.

Kung operasyon ng stereo ay ginustong, ang transpormer ay kailangang mapalitan ng isang mas mabibigat na 300 VA transpormer. Bilang kahalili, ang mga nakahiwalay na yunit ng supply ng kuryente ay maaaring itayo gamit ang 160VA transpormer bawat isa para sa bawat channel.

Pinapayagan nito ang isang supply boltahe ng humigit-kumulang 50 V sa mga kundisyon ng katahimikan, bagaman sa buong pagkarga ang antas na ito ay maaaring bumaba sa isang mas mababang antas. Pinapayagan nito ang isang output ng hanggang sa 70 watts RMS na nakuha sa pamamagitan ng 8 ohm na na-rate na mga loudspeaker.

Ang isang kritikal na puntong dapat tandaan ay ang 1N5402 diode na ginamit sa tulay na tagatuwid ay may maximum na matatagalan kasalukuyang rating ng 3 amps. Maaaring sapat ito para sa isang solong amplifier ng channel, ngunit maaaring hindi ito sapat para sa isang bersyon ng stereo. Para sa isang bersyon ng stereo ang mga diode ay dapat mapalitan ng 6 amp diode o isang 6A4 diode.

Mga layout ng PCB

Maaari kang makahanap ng isang buong bagong PCB, para sa pagbuo ng iyong sariling 120 watt MOSFET amplifier circuit. Ang ipinahiwatig na 4 na mga aparato ng MOSFET ay dapat na ikabit na may malalaking finned heatsinks, na dapat na ma-rate sa minimum na 4.5 degree Celsius bawat watt.

Pag-iingat sa Mga Kable

• Siguraduhing panatilihing maikli ang mga terminal ng pinout ng MOSFET hangga't maaari, na dapat ay hindi hihigit sa halos 50 mm ang haba.
• Kung nais mong panatilihin ang mga ito ng isang maliit na mas mahaba kaysa sa ito, tiyaking magdagdag ng isang mababang halaga risistor (maaaring isang 50 ohm 1/4 watt) na may gate ng bawat isa sa mga MOSFET.
• Ang resistor na ito ay tutugon sa input capacitance ng MOSFET at kumilos tulad ng isang mababang pass filter, na tinitiyak ang isang mas mahusay na katatagan ng dalas para sa input ng signal ng dalas ng dalas.
• Gayunpaman, sa mataas na dalas ng mga senyas ng pag-input, ang mga resistor na ito ay maaaring makagawa ng ilang nakakaapekto sa pagganap ng output, ngunit maaaring ito ay talagang napakaliit at hindi gaanong kapansin-pansin.
• Ang transistor Tr6 ay talagang binubuo ng dalawang n-channel MOSFET na konektado nang kahanay, pareho para sa Tr7, na mayroon ding isang pares ng mga p-channel MOSFET na kahanay.
• Upang maipatupad ang parallel na koneksyon na ito, ang gate, alisan ng tubig, mapagkukunan ng kani-kanilang mga pares ng MOSFET ay simpleng sumali sa isa't isa, iyon lang ang kasing simple nito.
• Gayundin, mangyaring tandaan na ang capacitor C8 at ang risistor R13 ay naka-install nang direkta sa output socket, at hindi naitipon sa PCB.
• Marahil ang pinaka-mabisang paraan ng pagbuo ng suplay ng kuryente ay sa pamamagitan ng matitigas na kable, tulad ng para sa supply ng kuryente tulad ng ginawa para sa nakaraang amplifier. Ang mga kable ay pareho sa para sa nakaraang circuit.

Mga Pagsasaayos at Setting

1. Bago paandarin ang nakumpleto na amplifier circuit, tiyaking maingat na suriin ang bawat isa sa mga kable nang maraming beses.
2. Partikular na suriin ang mga kable ng supply ng kuryente at mga nauugnay na magkakaugnay sa buong output na MOSFETs.
3. Ang mga pagkakamali sa paligid ng mga koneksyon na ito ay maaaring mabilis na humantong sa permanenteng pinsala sa yunit ng amplifier.
4. Gayundin, kakailanganin mong magsagawa ng ilang mga naunang pagsasaayos bago ilipat ang SA nakumpletong board.
5. Magsimula sa pamamagitan ng pag-ikot ng R11 preset na kumpletong kontra-pakaliwa, at huwag sa una ay ikonekta ang isang loudspeaker sa output ng yunit.
6. Susunod, sa halip na isang loudspeaker, ikonekta ang iyong multimeter (itinakda sa mababang boltahe na saklaw ng DC) na mga pagsisiyasat sa mga puntos ng output ng amplifier, at siguraduhing ipinapakita nito ang mababang quiescent output voltage na magagamit.
7. Maaari mong makita ang metro na nagpapakita ng boltahe ng praksyonal o maaaring walang boltahe man, na kung saan ay mabuti rin.
8. Kung sakaling ang isang malaking boltahe ng DC ay ipinahiwatig ng metro, dapat mong agad na patayin ang amplifier at suriin muli ang anumang mga pagkakamali sa mga kable.

Konklusyon

Sa artikulong nasa itaas tinalakay namin nang komprehensibo ang maraming mga parameter na may mahalagang papel sa pagtiyak sa tama at pinakamainam na pagtatrabaho ng isang power amplifier.

Ang lahat ng mga parameter na ito ay pamantayan at samakatuwid ay maaaring mabisang magamit at mailapat habang nagdidisenyo ng anumang circuit ng amplifier ng kapangyarihan ng MOSFET, anuman ang pagtutukoy ng wattage at boltahe.

Ang iba't ibang mga katangian na detalyado tungkol sa mga aparatong BJT at MOSFETs ay maaaring magamit ng taga-disenyo upang ipatupad o ipasadya ang isang nais na circuit ng power amplifier.