AMPLIFICATORE A MOSFET DA 35W RMS

NE555   Amplificatore In Classe AB con Finali a MOSFET e Potenza Massima di 35W RMS. Distorsione molto bassa e Regolazione del Volume…

 
 

 

 




 

INTRO

Il vantaggio di usare i MOSFET è che loro amplificano in tensione e non in corrente, quindi richiedono correnti nulle di pilotaggio. Inoltre essi hanno un coefficiente di temperatura positivo, ovvero più scadono meno conducono corrente, il che permette di evitare danni al finale e permettono di non utilizzare resistenze sul source per ridurre la tensione VGS quando uno dei finali inizia a condurre troppa corrente. Il fatto che non vi è la resistenza sul source dei finali riduce la distorsione armonica e aumenta la potenza in uscita. Come stadio di ingresso vi è un differenziale con un generatore di corrente per ridurre al minimo la distorsione.

Le caratteristiche di questo schema sono:

NE555

L’amplificatore è alimentato con una tensione duale e di 20V garantendo una potenza di circa 35W RMS su 4ohm e 17W RMS su 8ohm. La corrente massima è 1.5A quindi bisogna usare un trasformatore, raddrizzatore e filtro capacitivo opportuno. La banda passante va da 4Hz fino a 100KHz coprendo tutta la gamma sonora e inoltre garantendo alti e bassi molto definiti e non distorti.

L’amplificazione di tensione è di 8 volte mentre la tensione in ingresso può essere adattata grazie a una resistenza variabile. La tensione di ingresso massima senza regolazione è di 1.2V RMS.

Aumentando la tensione di alimentazione è possibile aumentare potenza e segnale in ingresso.

 




 
SCHEMA

Lo schema è il seguente:

NE555

Il segnale entra dal pin Vin, viene filtrata la componente continua dal condensatore C5 e viene regolato il volume tramite la resistenza variabile R16.

Il segnale giunge al transistor PNP Q6 che insieme a Q5 forma lo stadio di ingresso differenziale. Il transistor Q7 forma il generatore di corrente per pilotare lo stadio di ingresso. I diodi D2, D3, e D4 fanno in modo che tra la base di Q7  e V+ vi siano 2.1V mentre C8 fa si che non vi sia rumore sulla base di Q7 mentre R14 pilota i diodi. La corrente generata da Q7 dipende da R13 ( I=(2.1-0.7)/R13=1.4mA).

Il segnale amplificato dallo stadio di ingresso giunge tramite R8 al transistor Q4 e da qui giunge al Gate del mosfet Q2. Sul gate del mosfet Q1 vi è una tensione alternata in fase con quella sul Gate del mosfet Q2 grazie alle resistenze R6 e R7. Il transistor Q3 va montato sull’aletta di raffreddamento dei mosfet e serve per mantenere la corrente minima per evitare una distorsione di crossover.

Le resistenze R11 e R12 formano la rete di retroazione. Aumentando il valore di R11 è possibile aumentare l’amplificazione, ma bisogna ridurre la tensione di ingresso per evitare distorsione.

Le capacità C6, C3, C7 e C4 servono per evitare autoscillazioni dell’amplificatore.

L’altoparlante va collegato ai pin di uscita Vout.
 




 

ALIMENTAZIONE

Il circuito per l’alimentazione è il seguente:

NE555

Il trasformatore è a presa centrale con il primario a 230V e il secondario a 15V mentre la potenza deve essere intorno i 30VA considerando correnti di picco intorno i 1.5A e la tensione di 15V. Il ponte di diodi deve avere una corrente DC di 2A, ovviamente quella di picco sarà tale da sopportare i picchi richiesti dal circuito. Se invece si usano i diodi per costruire il ponte di diodi, essi devono avare corrente di 2A e tensione inversa superiore agli 80V. Per garantire una tensione di ripple molto piccola un condensatore di filtro da 6800µF è usato.

 

RISULTATI

La distorsione armonica è stata simulata e risulta 0.07 con il trimmer R5 tarato è un segnale di ingresso metà del massimo. La distorsione aumenta molto quando il segnale è di ingresso è grande.

La banda passante è la seguente:

NE555

Il segnale in ingresso e in uscita, misurati con l’oscilloscopio hanno la seguente forma:ù

NE555

Il circuito montato su breadboard ha la seguente configurazione:

NE555
 

POTENZA E SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO

I Mosfet Q1 e Q2 assorbono una buona quantità di potenza quindi hanno bisogno di un sistema di raffreddamento. Si possono usare due diversi dissipatori, uno per ogni Mosfet oppure uno solo e si connettono i Mosfet con due miche isolanti per evitare corto circuiti. Inoltre il transistor Q3 deve essere a contatto con il dissipatore. I Mosfet al massimo assorbono 9W.

Considerando che i mosfet usati hanno una resistenza termica del case del Mosfet di 1.5°C/W con una temperatura massima di giunzione di 175°C, inoltre considerando che con la mica isolante si ha una resistenza termica di contatto di 1°C/W si può calcolare la resistenza termica del dissipatore considerando una temperatura ambiente di 30°C. Supponendo di volere una temperatura massima di giunzione di 140°C che è accettabile visto che è la temperatura di giunzione e non del case e inoltre è minore di quella massima, effettuando i calcoli si ottiene la seguente resistenza termica del dissipatore:

Rtermica_dissipatore = (Tmax_desiderata-Tamb)/Potenza_max – Rt_case – Rt_contatto =

(130-30)/9 – 1.5 -1 = 10°C/W circa

Serve quindi un dissipatore da 10°C/W circa.
 

DOWNLOAD

Potete scaricare le simulazioni del circuito con MULTISIM al seguente LINK!!!



 

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AMPLIFICATORE A MOSFET DA 35W RMS ultima modifica: 2016-11-25T15:38:09+00:00 da ne555

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