AMPLIFICATORE DI POTENZA A SINGOLO TRANSISTOR

Amplificatore di Potenza con Singolo Transistor che Funge da Finale e utilizza Pochissimi altri Componenti pur avendo Buona Potenza in Uscita…


 
 
 
 



 

INTRO

Il seguente schema garantisce di avere una elevata semplicità visto che usa un amplificatore operazionale come stadio di ingresso e un singolo transistor come stadio di potenza. A differenza dei classici amplificatori che hanno due transistor come finali, questo schema ne ha uno solo anche se a scapito della qualità del suono.

La tensione di alimentazione è singola con tensione massima di 20V e con una potenza di 15W RMS ovvero 30W musicali.

Le caratteristiche di questo schema sono:

L’amplificatore è alimentato con una tensione singola a basso ripple di 20V. La tensione può essere ridotta ma viene ridotta anche la potenza in uscita. Si sconsiglia di aumentare la tensione di alimentazione a meno che non si usi un buon dissipatore di calore.

L’amplificazione di tensione è di 2 volte e la tensione di ingresso massima è 2V RMS.

 




 

SCHEMA

Come transistor finale di potenza si può usare un transistor bipolare in configurazione Darlington, un MOSFET oppure un IGBT. In simulazione sono usati tutti e tre i tipi di finale mentre nella prova pratica solo un IGBT.

Gli schemi sono i seguenti e in ordine vi è quello con IGBT, con Darlington e infine quello con MOSFET:

Il segnale audio entra dal pin Vin, viene filtrata la componente continua dal condensatore C1 che inoltre insieme al diodi D1 forma un fissatore che fa si che il segnale in ingresso diventi solo positivo. Come diodo D1 va usato un diodo qualsiasi o Schottky o al germanio. Il segnale giunge all’amplificatore operazionale che riceve sul pin positivo il segnale e su quello negativo metà segnale di uscita. Per il principio del cortocircuito virtuale sul pin positivo e negativo dell’amplificatore operazionale si deve avere la stessa tensione. Il transistor Q1 funge da finale e può essere un BJT Darlington NPN con corrente di almeno 2A, un MOSFET di tipo N con corrente di almeno 2A e tensione di soglia molto bassa (1V) oppure un IGBT con tensione di soglia anch’essa bassa.

R3, R2 e C3 fungono da feedback del sistema mentre R4 e C4 filtrano le componenti ad alta frequenza.

Il segnale in uscita si trova sui pin Vout ed è li che va connesso l’altoparlante.

 




 

RISULTATI

La distorsione armonica è stata misurata e risulta 0.2 con la tensione in ingresso a metà valore mentre sale a 0.4 alla massima potenza.

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

Il circuito montato su breadboard ha la seguente configurazione:

 

POTENZA E SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO

Il transistor Q1 assorbe 16W (Potenza_max) circa. In base al tipo di finale usato bisogna calcolare il dissipatore da usare. Rt_case è la resistenza termica del case, Tmax_desiderata è la tensione del silicio interna al finale che si desidera e deve essere di una decina di gradi minore di quella massima supportata. Tamb è la temperatura ambiente (considerare 30 gradi centigradi come caso peggiore), Rt_contatto è la resistenza termica tra il transistor e il dissipatore e usando la pasta termica senza mica si ha un valore di 0.5°C/W.

La formula per calcolare il valore del dissipatore è:

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

 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione con MULTISIM 14 al seguente LINK!!!




 

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8 pensieri su “AMPLIFICATORE DI POTENZA A SINGOLO TRANSISTOR

  1. Ciao, ti volevo chiedere una precisazione riguardo agli schemi di amplificatori pubblicati nel sito: ho notato che nessuno di essi ha la classica induttanza con la resistenza in parallelo in uscita all’ampli…è una scelta progettuale o altro? Grazie

    • Ciao 🙂
      bella domanda.
      Solitamente si usa il classico induttore con resistore negli amplificatori con alimentazione duale, non per isolare dalla continua, ma come filtro per eliminare autoscillazioni dell’amplificatore. Questa soluzione può essere evitata se si progetta l’amplificatore con una retroazione molto stabile e piazzando altri elementi, come condensatori, per evitare questo problema.
      Solitamente preferisco progettare gli amplificatori aggiungendo qualche condensatore in più che un induttore e un resistore ad alto wattaggio per due ragioni, la prima è che costano di più di qualche ceramico e inoltre assorbono una certa potenza all’altoparlante.

      • Grazie mille per la spiegazione…altra domanda relativa all’ ampli di questo articolo: a cosa serve il diodo posto tra il piedino 3 dell’operazionale e la massa?Grazie ancora!

          • Shifta la tensione di alimentazione dell’operazionale di 0.7V e serve a bilanciare la caduta di tensione causata dal diodo D1, in questo modo posso avere una tensione in uscita dell’amplificatore pari a 0, senza quel diodo si aveva l’offset introdotto da D1

  2. Ciao. Siccome vorrei realizzare un semplice amplificatore da utilizzare per la TV, ti chiedo se questo ha una qualità sonora accettabile oppure mi consigli di sceglierne un altro sempre da questo sito. Ti ringrazio.

    • Ciao 🙂
      Per semplicità questo è un ottimo schema , però come distorsione siamo allo 0.2%, simile ad un TDA2030 un classico integrato usato come amplificatore nelle televisioni. Se vuoi vedere lo schema con TDA2030 è anch’esso presente sul sito, se ti serve uno schema migliore in qualità (THD) fatti un giro nella sezione amplificatori https://www.ne555.it/category/schemi/amplificatori/

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