Усилитель мощностью 200 Вт на ИМС TDA7293/TDA7294
Схемы УНЧ на TDA7293 (TDA7294) с умощнённым выходом на полевых транзисторах
Поговорили мы на странице (ссылка на страницу) о том, как выжать из TDA7293 максимальную мощность,
порассуждали, вроде как даже и ложки отыскались - а осадок остался.
Соединять в параллель несколько микросхем, а потом колдовать, чтобы при включении они не отправились к праотцам...
Как то не очень радует такой поворот событий, я бы даже сказал - вообще огорчает.
А поскольку пустячок огорчает не только меня, свои возражения поимел в жунале Радио №11, 2005 и господин
Чивильча А., пос. Мостовой, Краснодарский край, дополнив микросхему двумя мощными биполярными транзисторами, работающими в режиме В.
Схема эта, хотя и получила широкое распространение в интернет сообществе - не сказать, что очень хороша.
Отлично подойдёт разве что для раскачки матюгальника, установленного на крыше бронетранспортёра.
А что?
Вещь нелишняя в современной действительности.
Поколесит такое транспортное средство по Старушке Европе, поорёт сиплым голосом в сторону охреневших европейцев:
" Путин - наш президент! "... Красота, однако.
Что не так с опубликованным изделием?
1. А то, что мощные выходные транзисторы, работающие в режиме В, даже при условии авторских ухищрений в виде низкоомного
резистора, сильно подпортят весьма не плохие THD характеристики микросхемы, обогатив звучание усилителя малосимпатичными для уха
биполярными гармоническими составляющими.
2. Отрицательная обратная связь, снимаемая с выхода TDA7293 в штатном режиме работы микросхемы, была зверски перекинута на выход
транзиторного каскада, что не преминуло сказаться на устойчивости усилителя. Схема склонна к возбуду, как лбом не бейся
ты о стенку!
«Если нет возможности заменить "неудачную" микросхему...» - успокаивает нас автор и предлагает перечень мер по устранению
самовозбуждения.
Э нет, мил человек, так дело не пойдёт! "Неудачную" микросхему мы менять не станем, а поменяем-ка мы, пожалуй, сразу "неудачную" схему
электрическую принципиальную.
Рис.1 Схема 200-Вт усилителя на TDA7293 и полевых транзисторах
Микросхема TDA7293 включена в полном соответствии с рекомендациями производителя.
В качестве нагрузки для неё служит комплементарная пара мощных, но недорогих полевых транзисторов, работающих в режиме АВ.
Напряжения на затворах полевых транзисторов фиксируются посредством стабилитронов D2, D3 с напряжением стабилизации 5,6В (может быть
выбрано любым в пределах 5-12В при токе стабилизации - около 20мА) и регулируются посредством подстроечных резисторов R13-R14.
Данные резисторы задают смещение на затворах полевых транзисторов и тем самым определяют выбранный ток покоя выходного каскада
в пределах 200-250 мА.
В принципе, поменяв типовую схему включения (подключив минусовой вывода конденсатора С7 не к 12, а 14 выводу микросхемы),
и снизив напряжение питания до ±40V, ничего не мешает нам произвести замену ИМС TDA7293 на TDA7294.
Некоторые китайские экземпляры TDA7293 не хотят устойчиво работать даже при условии включения в соответствии с datasheet-ом производителя
и полном отсутствии нагрузки на выходе.
Поэтому, при неимении какой-либо возможности проверить осциллографом форму сигнала на выходе, советую сразу
подключить к 14 выводу микросхемы цепочку Цобеля, показанную на схеме синим цветом.
Выходная мощность усилителя, ограниченная коэффициентом нелинейных искажений 1%, при напряжении питания ±45V составляет:
200 Вт для Rн = 4 Ом,
120 Вт для Rн = 8 Ом.
Приведённые значения верны при условии запитывания усилителя стабилизированным источником питания с постоянным выходным напряжением,
не зависящем от потребляемой мощности. Понятно, что при просадке питающего напряжения (на пиковых уровнях) снизится и
максимальная выходная мощность агрегата (ватт до 160) - этот эффект характерен для любых типов усилителей.
В чём плюсы такого схемотехнического построения?
1. Микросхема работает в штатном режиме, мало того, за счёт отсутствия низкоомной нагрузки обладает лучшими характеристиками,
по сравнению с цифирями, указанными в datasheet-е.
2. Мощные комплементарные полевые транзисторы Т1 и Т2 прекрасно сочетаются с не менее полевыми транзисторами внутри
микросхемы, что в сравнении с биполярными аналогами, позволяет порадовать себя более мягким и комфортным звучанием.
3.Выходные транзисторы включены по схеме истоковых повторителей, которые представляют собой каскады, охваченные 100% обратной
связью (как по переменному, так и по постоянному току) и вполне успешно справляются с функцией стабилизации выходного напряжения
при умеренном коэффициенте нелинейных искажений.
Резисторы номиналом 0,25 Ом, включённые в истоки полевиков, предназначены для повышения температурной стабильности выходного каскада и некоторого выравнивания
характеристик комплементарных транзисторов. Они представляют собой по 4 запараллеленных резистора по 1 Ом (2Вт), которые ОБЯЗАТЕЛЬНО ДОЛЖНЫ БЫТЬ НЕПРОВОЛОЧНЫМИ!
Теперь, что касается настройки схемы.
Для желающих сберечь время и финансовые накопления на приобретении умерших выходных транзисторов, дам простой, понятный и нравоучительный
совет: «Торопиться не надо! ».
И прежде всего, не надо торопиться подпаивать транзисторы! Кстати, плавкие предохранители в цепях питания в большинстве случаев
также помогут избежать летального исхода у полевиков.
Для начала установите подстроечные резисторы в положение, соответствующее минимальным значениям напряжений, подаваемых на затворы
транзисторов.
Для схемы, приведённой на Рис.1, эти значения будут равны - 0 Вольт.
Ввиду высоких значений крутизны применяемых транзисторов, желательно, чтобы эти подстроечники были многооборотными.
Установили? Не почтите за труд, потыкаться измерительным прибором в указанные точки и проверить получившиеся напряжения.
Теперь можно подпаять транзисторы и приступить к магическому ритуалу настройки схемы.
Замыкаем выход усилителя на землю. Страшно? Да ничего страшного - транзисторы закрыты. Включаем амперметр между плюсом питания и стоком верхнего транзистора.
Аккуратно крутим верхний подстроечник до момента достижения показания прибора - 200 мА.
Весь ток верхнего транзистора замыкается на землю, так как больше ему течь некуда. Ждём пока показания прибора (в процессе нагрева транзистора) стабилизируются,
после чего возвращаем ток к исходному уровню (200 мА).
Затем точно такие же манипуляции зеркально проделываем с нижним транзистором, т. е. выставляем ток его покоя (при замкнутом на землю выходе) также - 200 мА.
Далее размыкаем выход от земли, подключаем туда вольтметр, ждём прогрева и убеждаемся, что выходное напряжение находится в диапазоне 0...30 мВ.
Не надо бояться этих значений - в промышленных образцах оно может гулять до нескольких десятков милливольт. В принципе, ничто не мешает и слегка подрегулировать
ток верхнего транзистора, чтобы добиться чёткого нуля на выходе.
Казалось бы, ничем не примечательная история... Но на этом - всё!
А куда деваться любителям шибануть по рогам децибелом, маньяков самой мощной мощности в мире? Им 200Вт,
как ни крути - как слону дробина.
Но об этом мы поговорим на следующей странице.
P.S. К сожалению, в 2015 году фирма International Rectifier (IR) прекратила выпуск полупроводников (в том числе IRFP140 и IRFP9140) и передала
права на их производство компаниям Infineon и Vishay.
При этом отдельные параметры MOSFET-ов (важные с точки зрения использования в аналоговой схемотехнике) изменились и, судя по письмам читателей,
порой стали проявляться нюансы, с которыми приходится считаться.
Касается это в основном недостаточной температурной стабильности выходного каскада, которую можно повысить, включив вместо каждого их стабилитронов D2, D3
на 5,6 В по два последовательно включённых стабилитрона на 3,3 вольта. Эти приборы имеют отрицательный ТКН и, будучи расположенными на радиаторе транзисторов,
могут обеспечить температурную стабилизацию работы выходного каскада.
|
