15W纯甲类功放制作.doc

１５W纯甲类功放制作时间:2００7—04-13   来源:　  作者:　  点击：６8６6   字体大小：【大 中 小】         纵观目前市场上的Hｉ-Fi功放,输出功率在1０0W以上的以甲乙类放大产品居多,50～１00W的功放中甲类放大产品占有相当的比例从高保真的角度来看，功率储备大些当然是好,但若从节省能源的角度来看，就值得考虑了由于纯甲类功放的效率很低，所以在您欣赏美妙音乐的同时，约有百分之七八十以上的电能变成热量散发掉了.一台每声道输出功率为5０W的纯甲类功放，若以30％计其效率，则静态功耗就有 33０W之大，说句玩笑话,简直是“守着火炉吃西瓜”.笔者在帮人选购功放时就经常遇到这样的情况：很多人虽然为纯甲类功放的音色所倾倒,但也往往因其 “发高烧"的工作状态而忍痛割爱功耗大也是电子管功放的致命弱点.市场经济是无情的国内几家有名的生产胆机的厂家，如斯巴克、欧博、大极典也先后推出了自己的晶体管功放，就证明了这一点 根据我国国情,一般工薪阶层的居室面积多在二十平方米以下，并且通常以客厅或卧室兼作听音室若音箱的灵敏度在８9dＢ以上，则1０~20W的纯甲类功放就可满足一般欣赏要求。

如果在歌舞厅里那样的环境中让我们的耳朵长期承受大音量，听力就会逐渐减退再说，吵得左邻右舍不得安宁,也不合适所以说,如果生产一些功率在１5W左右的音质音色较好的功放，静态功耗在1０0Ｗ以下，肯定会有市场.可惜这类功放是个空白日本金嗓子有一款A2０，每声道纯甲类功放20W，音质有口皆碑，但价钱却令人望而却步现在,国内生产功放的厂家似乎在攀比,功率越做越大,重量越做越重，但销路却不见得很好.何不制作一些 “好吃不贵”的功放来投放市场呢？本着这个思想，我们设计了这台15W纯甲类功放，试图在这方面做一些尝试一 电路原理ﻫ1、功放电路ﻫ ﻫ        由ＶT１、 VＴ2组成差动放大电路，每管静态电流约为0．5ｍＡR3为VT1的集电极负载电阻，VT1与推动级VT4之间为直接耦合输出级由两只型号相同的 NＰN型大功率晶体管VＴ5、VＴ６组成，而没有采用互补对称推挽电路输出管VT６对于负载（扬声器）来说是共发射极电路，而VT5则是射极输出电路，因此是不对称放大但实验测试表明,整个放大电路在取消大环负反馈（将R５短路）时的开环失真却很小，而且主要是偶次谐波失真这个功劳应该归功于推动级电路.推动电路是本机最具特色的电路，它的作用和效果与传统的RC自举电路相比，有过之而无不及.VT4为集-射分割式倒相电路,分别由其集电极和发射极输出一对大小相等、方向相反的信号.VT4对于输出管VT6来说为射极输出电路，电压放大倍数小于1.从ＶT４集电极输出的信号通过交流电阻很小的发光二极管ＶD1，加到输出推动管VＴ3的基极。

VD1的正向导通压降约为1.９V左右，可看作一个噪声很小的稳压二极管,它使得VT3的发射极电阻R7两端的直流电压UEC基本不变，约比VD１的稳压值小0.7V对交流信号而言，Ｒ7是与VＴ3的发射结电阻相并联的ＶT3和ＶＴ5组成同极性达林顿式复合管.因此推挽放大的上臂是由一级共射放大电路(VT4）和二级射极输出电路（VT3、ＶＴ5）构成的，而推挽电路的下臂是则由一级射极输出电路(ＶT4）和一级共射放大电路(VＴ６)构成,可见是不对称的推挽放大电路故在选择放大管时,这几只管子的电流放大系数也不必配对这一点在工厂大批量生产时尤为重要，可以大大降低成本该样机各管β值如下：β1=β2＝１10, β３=５0,β４=９0，β5=70，β６=90也就是说，要把β值较大的管子优先安排为ＶT4和ＶT6.该功放电路的开环电压放大倍数约为504，闭环电压放大倍数由R4和R5决定，约为15.7甲类推挽功率放大电路的理论最高效率为50％,该样机实测最大不失真输出电压的有效值为11V,折合成输出功率约为15W（8Ω），静态功耗约为40W，因此最高效率为37.5%.当无信号输入时，效率为零，40Ｗ功率几乎全部消耗于两只输出管上，因此要加上足够面积的散热器，并且保证通风情况良好。

ﻫ 　总之，该功放有以下特点：1. 功率输出管的电流放大系数不需配对； 2. 用笔者设计的推动电路取代了传统的自举电路，频率响应好; 3. 输出电压幅度大; 4. 电路简单、调整容易、便于制作　2、稳压电源 ﻫ        由于功放为OCＬ电路，输出端与扬声器直接耦合，故一般应加装延时保护电路，但由于该机采用了具有短路保护及软启动功能的±1７V双路稳压电源，故省略了这部分电路正负稳压电路均采用集电极输出式调整电路，效率高且具有短路保护功能,但不能够自启动ＶＴ7、VT9组成复合电源调整管VT１1为取样放大管.由于ＶT1１的基极接地,故发射极电位必须为－０7V才能使它工作于放大状态所以R19的下端不能接地,而是接至—1７V所以，如果万一负输出电源对地短路，将会使 VT11的发射极与基极间的电压为零,从而使VＴ11截止，这样调整管VT9、VT7因得不到基极电流也截止,结果使得正输出电源电压为零由于正、负稳压电路是对称的,故当正电源对地短路时,也会使负电源电压为零功放电路的输出端省却了扬声器保护电路的原因也在于此,万一有一只输出管发生击穿短路，另一只输出管也会由于上述保护功能而得不到电源电压，这样扬声器中就不会有大的直流电流通过,从而有效地保护了扬声器。

ﻫﻫ　　该电源的输出电压基本上由ＶＤ4、VD5两只稳压管的稳压值决定,约比它们的稳压值低0.7V左右(即减去VT１1、VT１２的发射结直流压降），故对两只稳压管要仔细挑选配对ﻫ　 输入端滤波电容器每边采用两只４7０0μF的电解电容器并联使用，而输出端的滤波电容器每边仅采用一只1０μF的无极性电容器通过样机实测,当输出电流为２４A(满载）时的纹波电压很小:正电源侧为0．8ｍV,负电源侧为1．２５mV此外，波形并非10０Ｈz的锯齿状，而是频谱较宽的噪声状ﻫﻫ 该电源的稳压性能之所以较好，一是由于集电极输出式稳压电路的调整管具有一定的电压放大倍数,二是由于取样电路的取样比等于1，输出端的电压变化直接通过VD４、VD５耦合到了取样放大管VT11、VＴ１2的发射极　 为了消除一般OＣL电路开机时通过扬声器的冲击电流造成的“噗”声，该电源还设计了软启动电路其工作原理如下:开机后，滤波电容器Ｃ3上的正电压通过 R10向C5充电,C5上的电压按指数规律上升该电压通过R12及VＤ２加到正电源输出端，同时通过R16为VT1２的发射极提供电流，使负电源也同时启动电源电压达到正常值后，正输出电压通过Ｒ1４给单向可控硅VD3提供触发电压而使它导通.ＶＤ３导通后，其阳极电压降低到0.7V以下,故二极管 ＶD2截止。

C5上的电压通过R12和VＤ3放电延迟时间由R10、Ｃ5时间 常数决定，本例中此常数为0.33秒，开机时音箱中一点儿声响都没有ﻫ 　该电源的效率很高,调整管集电极和发射极之间电压降至1V时，输出电压仍可保持稳定若市电交流电压为220V时，稳压电路的输入电压设定为±22Ｖ （带额定负载),则可以使稳压电源在市电变化±1０％时，仍工作在最佳状态若以调整管压降为7V计算,在满负荷2４A时的管耗约1７W,因此只需较小的散热器，此时效率在7０%以上当调整管压降为3Ｖ时,效率为85％ 总之,该电源电路特点是:具有软启动功能;具有正负电源分别短路或同时短路的保护功能,可省去扬声器保护电路；高效率，约70～８５％以上；低纹波系数二、制作与调整要点1.元器件的选择ﻫ 　功率输出管ＶT5、VT6选用东芝的2SC３281，β在70~110之间实验时也曾选用过三肯的2SＣ 292２,但发现容易产生高频自激推动管VＴ4选用ＮEC的２ＳD4０1,β值为70～９０,ＶT3也用2ＳD401，β在50～7０之间.当输出管的　β值在100以上时，VT3、ＶＴ４也可选用国产管3DG130(３ＤG12)输入级VＴ１、ＶＴ2可选用９012或90１5等，β值在1０0左右,不宜太高，但要求配对;也可选用Ｐ沟道结型场效应晶体管，但耐压应不低于40Ｖ（因手头无此类管子,故未曾实验）.电阻的功率R６、R１０应选1W以上， Ｒ７、R16、R19应选1／2Ｗ以上,其余不作要求。

电阻 R９采用两只1W、0.５１Ω电阻并联，作为测量时取样使用稳压管ＶＤ4、VD5应选1W以上功率的单向可控硅可选１A电流的任何型号ﻫ 　电源部分的ＶT７、VT8选用MJ2９５5和2Ｎ3055或其它互补配对管，要求β大些，最好大于８0.推动管ＶＴ9、VT10选用中功率管 3ＣK9、３DK9等，β值在50~8０之间取样放大管VＴ11、VT１２选用901４和901５，β值大于１00还要注意正负电源各对应管的β值应该相近，即大致配对电容C1、Ｃ6、C7选用涤纶或聚丙烯电容稳压电源输入滤波电容C3、C4采用四只４700μF3５V优质电解电容两两并联使用ﻫ　 电源变压器功率容量应不小于10０VＡ，次级交流电压双１8V，电流3A以上整流管可用1N54０12．调整要点ﻫ　　电源部分几乎不需要调整如果电源不能自启动,则应适当减小R１０的数值，但应在满载时能够自启动的前提下尽量大一些,以增大延迟时间.功放部分的调整可归结为两项；一是调整Ｒ２使输出端电位等于零；二是调整R6使R9上的压降等于0.3V，此时末级静态电流约为1注意一开始可将电流调得稍小些,如0．9Ａ,等预热一段时间以后再调到上述规定的数值3．电路的变通ﻫ　 该功放电路稍加改动即可变为 OTL电路，此时稳压电路可以省去负电源部分。

OTL电路虽然技术指标的测试结果不及OＣＬ电路,但音色却别有风味.ＯTＬ电路由于使用了输出电容器，虽然会影响频率特性,但却使扬声器的安全得到了保障限于篇幅,此处不再赘述三、主要技术指标　　该功放的主要技术指标如下：最大输出功率为15W（８Ω）；频率响应为5Hｚ　～ 44ｋHｚ （—1dB，10Ｗ,8Ω）；电压增益为24dＢ;输入灵敏度为07V（rｍs）　　经过反复试听对比，大家一致认为该功放在播放人声时,嗓音显得宽厚圆润，流畅自然，能将演唱者的感情表达得很好小提琴的表现不毛不燥，解析力很高但对于动态范围较大的交响乐来说，本功放则显得有些力不从心，但觉得低频量感比较适中，能将各种乐器的轮廓刻画出来.虽在大动态时显得逊色一些，因为它毕竟只有15Ｗ的有效值功率因此它作为家庭欣赏音乐用极为合适,达到了预期的设计目的 文中如有不足，请您指教！ / 。