AMPLIFICATORE A TRANSISTOR DA 100W

Schema per Realizzare un Amplificatore Hi-Fi in Classe AB con Finali a Transistor Darlington con Potenza da 100W…

 

 

 

 



 

INTRO

Il seguente schema permette di pilotare un altoparlante da 100W permettendo di ottenere la potenza massima potenza. Il finale di questo amplificatore è in classe AB ed è composto da 4 transistor Darlington, due di tipo NPN e due di tipo PNP. I transistor NPN sono in parallelo e stessa cosa per i transistor PNP in modo tale da ridurre la caduta di tensione sui transistor e ridurre anche la potenza su ognuno di essi aumentando la loro vita e permettendo di avere un dissipatore più piccolo.

Lo stadio di ingresso è composto da un semplice differenziale con generatore di corrente. La tensione di alimentazione è generata con un trasformatore toroidale per massimizzare l’efficienza.

Le caratteristiche di questo schema sono:

  • Potenza di uscita massima a 4 Ohm 100W
  • Potenza di uscita massima a 8 Ohm 50W
  • Distorsione a metà potenza 0.04%
  • Distorsione alla massima potenza 0.08%
  • Corrente massima 3.7A rms, 7A picco picco
  • Alimentazione 33V duali
  • Potenza massima in ingresso 150W
  • Banda passante a -3dB: 1Hz fino a 27KHz

Quindi la distorsione è molto bassa, il che lo rende un amplificatore Hi-Fi visto che la distorsione a 1KHz è pari a 0.04% a metà potenza, mentre alla massima potenza sale solo a 0.08%. La corrente assorbita è molto alta e arriva a 7A di picco, il che rende critica la progettazione dell’alimentazione.

L’intero circuito assorbe una potenza di 150W dalla presa di alimentazione alla massima potenza.




 

SCHEMA

Lo schema è il seguente:

Il segnale audio entra dalle boccole “Audio input” e viene variato il volume tramite R18 e viene filtrata la componente continua tramite C4 e R16. Q1 e Q2 formano il differenziale, il segnale entra nell’ingresso non invertente, ovvero Q1 mentre la retroazione del segnale d’uscita entra nel transistor Q2. Q3 forma il riferimento di corrente costante di valore 7mA circa. D1, D2, D3, C1, C10 e R6 formano una tensione di riferimento per controllare il generatore di corrente. Il segnale audio in uscita dal differenziale viene prelevato dal collettore di Q1 e giunge a Q6 che lo amplifica in corrente. Q4 è l’altro riferimento di corrente costante che genera una corrente costante di 35mA. Q5 insieme a R9, R11 e R10 regolano la potenza di riposo percheè regolano la tensione di offset sulla base dei finali.

I finali sono di tipo darlinghton in parallelo con le resistenze R12, R19, R13 e R20 usate come resistenze di protezione, riducendo la Vbe quando la corrente in un transistor si alza di molto, soprattutto quando la temperatura sale.

Q4, Q5, Q6, Q8, Q9, Q10 e Q11 vanno connessi al dissipatore tutti insieme isolati tramite mica isolante e pasta termica.

Considerando una potenza assorbita dai transistor di 14W e considerando una resistenza termica tra case e giunzione di 2.1°C/W, una temperatura massima di 150°C, una temperatura ambiente di 30°C,considerando una resistenza termica tra case i dissipatore di 1°C/W e infine considerando che i transistor sono 4, bisogna utilizzare un dissipatore di:

 

Rt_Dissipatore = ((Tmax-Tamb)/Pd – Rt_jc – Rt_cs)/4 = ((150-30)/14 – 2.1 -1)/4 = 1.3°C/W

 

Quindi serve un dissipatore da 1°C/W o di valore più piccolo visto che vanno connessi anche gli altri tre transistor di media Potenza (anche se questi transistor riescono a dissipare da soli la Potenza da essi assorbiti).

Lo schema del circuito di alimentazione è il seguente:

Il trasformatore riceve sul primario la tensione di rete a 230Vrms. Il trasformatore è toroidale con due secondari o a presa centrale con tensione di 25V e potenza di 200VA. Il ponte di diodi è formato da 4 diodi Schottky con corrente di 20° e tensione massima di 80V. Sono stati usati diodi Schottky perché massimizzano la tensione di uscita visto che la caduta di tensione è di circa 0.8V. Con dei diodi normali sarebbe di 1.5-2V considerando le correnti in gioco. I condensatori usati sono di tipo elettrolitico da 6800uF co 63V di tolleranza e basso ESR ma vengono usati anche due condensatori da 470nF poliestere per avere minor ESR dei precedenti e filtrare i disturbi ad alta frequenza. La tensione di uscita  quindi 33V positivi e -33V negativi con il contatto di massa come presa centrale dell’alimentazione.

Lo schema realizzato su breadboard è il seguente:

 

DOWNLOAD

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



 

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18 pensieri su “AMPLIFICATORE A TRANSISTOR DA 100W

  1. Salve Ragazzi,
    bellissimo progetto…mi sto affacciando anche io a questo mondo, ma siccome non sono tanto pratico vorrei avere qualche delucidazione in più.
    come posso regolare al meglio il trimmer R11?
    nel senso dove e che valori devo misurare di tensione e corrente?
    spero di essere stato chiaro

    grazie ancora continuate così

    • Cortocircuitando l’ingresso e misurando la corrente assorbita dai due rami di alimentazione, deve essere piu’ uguale a bassa possibile 🙂

  2. Ciao, bellissimo progetto, stavo pensando di realizzarne due per poi metterli in configurazione a ponte tramite uno sfasature, dovrei però utilizzarli per un basso elettrico, mi sarebbe utile conoscere la banda passante di questo amplificatore

    • Ciao,
      stranamente la indico sempre, non so come mai questa volta no. La banda va da 1Hz a 27KHz. Se lo devi realizzare per un basso si potrebbe pensare ad un amplificatore apposito, magari una versione modificata di qualche yamaha

  3. ovviamente al circuito aggiungerò la giusta preamplificazione, e un piccolo equalizzatore quindi all’amplificatore non arriverà il segnale del basso pulito pulito, mi interessava provare questo schema e vedere che risultato avrebbe dato, a giorni dovrei iniziare la realizzazione

  4. Buongiorno maestro (non trovo il tuo nome perciò uso questa apposizione secondo me molto appropriata…), premetto che sono un ingegnere meccanico che da un annetto si è dato nell’ordine ad arduino, elettronica e plc, perciò perdonami eventuali nefandezze…
    Prima di tutto i convenevoli: sito SPLENDIDO, grazie di cuore.
    Dopo aver simulato con multisim 14 il progetto, con aggiunta del tuo stadio di pre a JFET J310, ho deciso di passare allo sbroglio ed infine tramite un noto produttore di PCB i miei gerber sono diventati “reali”. Tramite arduino e schermo OLED (una sorta di cugino sfigato dell’oscilloscopio…..) posso affermare che lo stadio di pre funziona, mentre per l’ampli vero e proprio sto aspettando una crimpatrice nuova, perciò semmai ti farò sapere.
    Domande/osservazioni:
    – Continuo a non capire come tarare il trimmer per il riferimento di corrente: se misurassi di volta in volta tensione e resistenza tra il primo ed il secondo polo, sarebbe sbagliato ricercare i 35 mA dal rapporto dei due? Mi eviterei di andare a modificare il circuito al fine di inserire un amperometro in serie.
    – Nello stadio di alimentazione ho usato 4 condensatori da 4700u (che per fortuna dopo uno scoppio dovuto ad un corto non hanno lesionato me né loro stessi…..), e misurando circa 232 V sul primario ottenevo una tensione di ca. 76 VDC sul secondario: ho pertanto montato due serie da 4 diodi a giunzione ottenendo ca. 70 VDC (+ 35 / – 35).
    – Per praticità di montaggio ho installato un unico dissipatore da 75 x 150 mm per i 4 darlington, mentre ho dotato Q4 e Q6 di un proprio piccolo dissipatore: è un problema?
    – Ho collegato tutte le masse tramite un solo punto per ogni “device” in una morsettiera, insieme alla terra della presa a spina.
    Tutto il circuito lo sto testando su un mio Laney da 30 W valvolare, il quale monta una cassa unica da 12″ 65 W.
    Non so come allegare files, altrimenti una foto l’avrei postata…
    Ciao.

  5. Salve.
    Intanto complimenti.
    Mi ritrovo ca. -30V sulle basi di tutti e 4 i darlington. Tutti i transistor li ho misurati e sono buoni. Ho inoltre un unico dissipatore per i 4 darlington, mentre ho due dissipatori singoli per Q4 e Q6.
    Quale potrebbe essere l’errore?
    Grazie in anticipo.

    • Ti rispondo ai punti del commento precedente:
      1- La taratura: tu semplicemente con il tester misuri la corrente assorbita dal polo +33 quando l’ingresso è a 0 e trovi un valore di corrente. poi passi al polo negativo e misuri sempre la corrente assorbita con ingresso 0. Ad esempio trovi 20mA e – 30mA quindi giri il potenziometro piano piano finchè le due correnti non sono uguali in modulo tra loro come valore (20mA e -19.5mA per esempio). Se trovi il punto di minimo ancora meglio

      2-per lo stadio di alimentazione i diodi che hai usato devono supportare 5A e poi conviene mettere qualche condensatore anche dopo i diodi tra la tensione positiva e gnd e tra la negativa e GND.

      3- IL DISSIPATORE. qui ti rispondo anche al nuovo commento. Se monti tutti i finali sullo stesso dissipatore bisogna isolare il case. I transistor hanno la parte metallica che è collegata ad uno dei terminali (ora nn ricordo quale) quindi montandoli tutti insieme senza isolamento hai mandato in corto i pin che potrebbero darti i 30V. spero non si sia bruciato nulla

      4- punto di massa perfetto,
      se vuoi puoi mandarmi tutto per email infone555@gmai.com oppure nel forum del sito

      • 1) ok ho capito.
        2) i diodi sono da 6A. I condensatori sono i 4 da 4700u più 2 a film da 470n, tutti e 6 però messi prima dello stadio di diodi. Se necessari anche dopo potresti consigliarmi i valori (a naso sempre da 470n)?
        3) tra i 4 darlington ed il dissipatore sono interposti singolarmente un foglio di poliammide più pasta termica. Non mi spiego ancora il voltaggio negativo di cui sopra sulle basi (il case è collegato al collettore). In ogni caso al momento non posso fare altre misure poiché misurando i voltaggi ho per sbaglio mandato in corto i piedini di uno dei bjt centrali; risultato: uno dei darlington ha letteralmente preso fuoco……. Ora sono in attesa del corriere……
        Se ho novità ti scrivo in privato.
        Grazie.

  6. Buongiorno,
    Domando cortesemente a cosa serve il resistore R2 da 1Ohm in serie al condensatore. Data la resistenza così bassa non si scarica troppa corrente inutilmente verso massa?
    inoltre domando, dato che vorrei realizzare l’amplificatore secondo lo schema indicato, se è possibile implementare, al posto dei 4 darlington, due coppie in parallelo di bjt 2n3773 e 2n6609.
    Ho già realizzato un piccolo ampli da 6Wrms su 8Ohm (25V di alimentazione singola) con questi due finali e li ho molto apprezzati.
    Eventualmente nello stadio di ingresso utilizzerei i bc550c di cui sono già in possesso: possono andar bene?

    Ringrazio e saluto cordialmente.

  7. Buongiorno, sono uno studente del quinto anno e vorrei portare questo progetto con integrato un controllo di temperatura, per caso avrebbe i calcoli delle correnti nel circuito?

    • Ciao, puoi scaricare il file multisim e vedere le correnti da li, non le ricordo sinceramente.
      come mai un sensore di temperatura? se ben progettato (sia il circuit che l’aletta )non dovrebbe scaldare molto.
      potresti aggiungere un VU-meter a led

      • perfetto grazie, dobbiamo usare un sensore di temperatura per controllarlo con arduino perche vogliono che nel progetto ci sia anche un po di programmazione

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