AMPLIFICATORE IN CLASSE AB DA 300W

Schema per Realizzare un Amplificatore Hi-Fi a Bassa Distorsione in Classe AB con Potenza di Uscita di 300W…

 

 

 
 



 

INTRO

Il seguente amplificatore in classe AB sfrutta uno stadio finale composto da 6 transistor di potenza (in parallelo in due gruppi da tre) per poter ottenere in uscita una potenza di circa 300W su un altoparlante da 4 Ohm.

Sempre per lo stadio finale sfrutta un triplo stadio di preamplificazione ad emettitore comune in grado di pilotare al meglio i finali anche nel caso sia richiesta in uscita una corrente molto elevata. Lo stadio di ingresso è un differenziale con specchio di corrente e insieme al sistema di preamplificazione garantisce una distorsione armonica bassissima, pari a circa 0.0007 fino ad un massimo di 0.001 a piena potenza.

Le caratteristiche sono le seguenti:

Il segnale di ingresso non deve superare il valore di 1.5V RMS questo per evitare che i finali creano un’eccessiva distorsione e conseguente maggiore dissipazione di potenza che potrebbe causare una rottura dei finali. La tensione di alimentazione è di 60V duali ovvero 60V rispetto la massa per il terminale positivo e -60V rispetto massa per il terminale negativo. La corrente assorbita è di 50mA a vuoto (segnale di ingresso pari a 0) mentre sale a 5A RMS con un altoparlante da 8 Ohm fino a raggiungere 10A con altoparlante da 4 Ohm.

Il sistema sviluppa 300W su altoparlante da 4 Ohm mentre arriva a 150W su altoparlante da 8 Ohm. La banda passante è la seguente:

Come detto in precedenza questo amplificatore in classe AB è di tipo Hi-Fi con una ampia banda passante che va da pochi HZ fino a 155KHz garantendo una ottima sonorità vista anche la linearità della banda in questo intervallo. Visto lo stadio di ingresso con specchio di corrente e il triplo emettitore sullo stadio di uscita la distorsione risulta essere molto bassa, ovvero 0.001% alla massima potenza su carico da 4 Ohm. Ovviamente a minore potenza e maggior carico la distorsione è minore, garantendo la definizione di Hi-Fi per questo amplificatore.

 





 
SCHEMA

Lo schema è il seguente:

Iniziali dall’ingresso audio, esso entra nello schema dalle boccole “audio INPUT” e grazie a R53 è possibile regolare il volume. C25 e R55 formano il filtro bassa alto che fa passare solo la componente continua del segnale audio.

Q41 e Q40 formano l’amplificatore differenziale di ingresso con Q42, R48, D8, C22 e R51 a formare il riferimento di corrente stabile e Q31 e Q32 a formare lo specchio di corrente che migliora le prestazioni dello stadio di ingresso.

Il segnale audio è prelevato dal collettore di Q31 e viene amplificato da Q30, Q29 e Q37 che lo inviano al doppio stadio in configurazione inseguitore ad emettitore che forma lo stadio di preamplificazione, ovvero Q34, Q33, Q36 e Q35.

Q39 e Q38 con C21, R37 e R36 formano il riferimento di corrente per lo stadio di preamplificazione. Q28, R40, R39 e R38 formano il sistema che permette di regolare la corrente di riposo. Con un amperometro si va a misurare prima la corrente assorbita dalla tensione positiva e poi quella assorbita dalla tensione negativa a riposo, ovvero quando l’audio di ingresso è 0 ovvero aperto. Per tarare R39 bisogna trovare il punto in cui le due correnti sono le più basse. L’operazione riesce meglio con due amperometri, ruoto R39 finché non trovo il punto dove le due correnti sono al minimo.

Q27, Q26, Q25, Q22, Q21 e Q20 formano lo stadio finale di potenza, le resistenze sugli emettitori sono resistenze di protezione mentre C20 e R54 formano un filtro anti auto-oscillazioni.

La rete di retroazione dell’amplificatore differenziale è formata da C16, R49 e R50 e formano un filtro passa basso per evitare auto-oscillazioni e ridurre la banda passante. C16 di valore maggiore rispetto allo schema diminuisce la banda passante mentre aumentando R49 si aumenta il guadagno dell’amplificatore e ovviamente si avrà che il segnale massimo in ingresso deve essere minore.

La tensione di alimentazione può essere generata con un alimentatore switching duale oppure con il seguente schema:

Il trasformatore deve avere una potenza almeno di 500VA con una tensione del primario di 230Vrms e il secondario a presa centrale con tensione di uscita di 50Vrms per ramo rispetto la presa centrale. In alternativa può essere anche un trasformatore a due secondari. I diodi del ponte di diodi sono stati scelti di tipo Schottky vista la loro minore caduta di tensione, nulla vieta però di usare diodi al silicio normali, a patto che supportino senza bruciarsi una corrente continua almeno di 10A e una tensione maggiore di 150V. I capacitori vanno usati in egual numero e dimensione come da schema così da ottenere un ripple simile a quello nell’immagine sottostante:

Condensatori più piccoli causano un ripple maggiore e un maggiore rumore sull’uscita e una maggiore distorsione anche se lo schema è progettato per lavorare al meglio anche con un ripple non basso (>2V picco picco).

Per quanto riguarda la potenza dissipata dai finali e da altri transistor essa si attesta intorno i 30W per ogni transistor del finale mentre è di circa 1W per Q33, Q34, Q35 e Q36. Visto che la potenza da dissipare è molto grande (180W) si andranno ad usare due dissipatori, su uno si connettono tutti i finali NPN Q33 e Q34 facendo attenzione ad isolare almeno questi ultimi due mentre sull’altro dissipatore si andrà a connettere tutti i finali PNP e Q35 e Q36 sempre con la stessa accortezza di isolare almeno gli ultimi due transistor citati.

Consideriamo per un singolo dissipatore che la potenza da dissipare è solo quella dei tre finali, quindi 90W, considerando una resistenza termica tra case e giunzione di 0.7°C/W, una temperatura massima di 150°C, una temperatura ambiente di 30°C, considerando una resistenza termica tra case e dissipatore di 0.5°C/W (contatto diretto senza mica isolante e pasta termica), bisogna utilizzare un dissipatore di:

Rt_Dissipatore = ((Tmax-Tamb)/Pd – Rt_jc – Rt_cs) = ((150-30)/90 – 0.7 -0.5) = 0.1°C/W

Questo tipo di dissipatore è molto grande e inoltre ne servono due, si potrebbe pensare di utilizzare un dissipatore sempre molto grande con due ventole.

Lo schema non è stato testato su breadboard o in laboratorio in quanto deriva da uno schema presente su “Designing Audio Power Amplifiers, Bob Cordell”. È stata effettuata solo qualche piccola modifica ed è stato progettato il circuito di alimentazione, ma lo schema di base non è diverso da quello presente sul libro sopraindicato.

 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione del circuito con MULTISIM14 al seguente LINK!!!



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AMPLIFICATORE IN CLASSE AB DA 300W ultima modifica: 2017-12-11T11:28:32+00:00 da ne555
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