No title

Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN – technická literatura

[email protected]

Z E S I L O V A È E

4 NF zesilovaè

36

s tranzistory ThermalTrak™

Na jaøe roku 2005 se v sortimentu známé polovodièové firmy ON Semiconductor [10] objevily nové nízkofrekvenèní výkonové tranzistory nazvané ThermalTrak™. Jsou to tranzistory velmi vhodné pro nf aplikace, doplnìné pøímo v systému diodou urèenou ke snímání teploty pro hlídání klidového proudu koncového stupnì. Dioda má shodnou teplotní charakteristiku jako systém tranzistoru a je umístìna pøímo v systému, což má hned nìkolik výhod. Teplotní vazba má malou èasovou konstantu, klidový proud je stabilní a nemìní se s èasem a teplotou, jako pøi doposud bìžnìjší vazbì snímací souèástky pøes chladiè. Redukuje se poèet souèástek koncového zesilovaèe a usnadní se konstrukce – nejsou tøeba pøívody ke snímací souèástce, její elektrická izolace od chladièe atd. Zlepšuje se reprodukovatelnost zapojení. Tranzistory øady ThermalTrak jsou urèeny hlavnì pro nf použití, jako jsou High-end domácí koncové zesilovaèe, profesionální zesilovaèe pro ozvuèení, stadiony, divadla a kina. Je to témìø ideální souèasný výkonový stavební díl – jsou velmi rychlé (30 MHz), dostateènì výkonné, typy NJL3281D a NJL1302D mají povolený trvalý proud 15 A, napìtí 260 V, kolektorovou ztrátu 200 W a jsou velmi dobøe aplikovatelné díky pouzdru TO-264 s pìti vývody (viz obr. 4.1, obr. 4.2 a obr. 4.3). Dioda je vyvedena samostatnì na dva vývody pouzdra, ve schématu zesilovaèe jsou tyto integrované diody oznaèeny jako T16A až T19A. A další výhoda tranzistorù ON, a dovoluji si pøipomenout, že velmi podstatná. Na trhu (nebo spíše v literatuøe) se již døíve objevily podobnì øešené tranzistory s integrovanými diodami od menších výrobcù, které však byly v nezvyklých pouzdrech, nedostupné bìžnì v obchodech a velmi drahé. ON je velký

VOJTÌCH VORÁÈEK

A

Obr. 4.1

Max. parametry tranzistorù NJL3281D a NJL1302D (pøi Tj = 25 °C)

Obr. 4.2

Tranzistory NJL3281D (npn) a NJL1302D (pnp)

Obr. 4.3

SOA – povolená pracovní oblast tranzistorù NJL3281D a NJL1302D

A

NF ZESILOVAÈE – 4. DÍL ZESILOVAÈE LEACH A JEJICH DOPLÒKY

37

výrobce, tranzistory øady NJL jsou ve standardním pouzdøe, jejich elektrické parametry jsou stejné jako osvìdèené a mnoha výrobci zesilovaèù používané øady MJL se stejným èíselným oznaèením, ale bez diod. Je tudíž pøedpoklad snadné dostupnosti a nízké ceny tìchto tranzistorù. Hned, jak se mi dostalo nìkolik tìchto tranzistorù do ruky, jsem zaèal uvažovat o využití. V dokumentaci výrobce na [10] je uvedena možná aplikace tìchto tranzistorù (NJL3281D) – schéma zesilovaèe viz obr. 4.4.

Obr. 4.4

Zesilovaè podle firemní dokumentace ON

Ten však vyžaduje pro dobrou funkci dvì symetrická napájecí napìtí rùzné velikosti, což komplikuje stavbu zdroje. Není také zaruèeno jeho chování v pøechodových jevech pøi zapnutí zesilovaèe a pøi výpadku nìkteré vìtve napájení. Proto jsem radìji upravil zapojení velmi dobrého a osvìdèeného zesilovaèe LEACH AMP. Tento zesilovaè má nìkolik výhod – je velmi snadno reprodukovatelný, kmitoètovì naprosto stabilní, pomìrnì jednoduchý, rychlý – má velkou výkonovou šíøku pásma, má velmi malé všechny druhy zkreslení atd. Upravil jsem zapojení a nakreslil desku s plošnými spoji na dva komplementární páry tranzistorù ThermalTrak s pìti vývody. Vznikl tak malý a kompaktní jednoduše aplikovatelný modul o rozmìrech desky pouze 102 × 88 mm s tranzistory pøímo na desce s plošnými spoji. Tento modul dá pøi dobrém chlazení a napájení 2× 63 V nf výkon kolem 200 W/8 Ω, pøípadnì min. 300 W/4 Ω, o kmitoètové charakteristice a zkreslení nemá cenu vùbec mluvit. Podle grafu v dokumentaci výrobce by zesilovaè s tìmito tranzistory mìl mít minimální zkreslení kolem 0,0008 % pøi 1 kHz, což ale neumím ovìøit. Rozhodnì zesilovaè má ménì než 0,1 % 38

VOJTÌCH VORÁÈEK

A

pøi bìžném provozním režimu. Sestavený modul je urèen k montáži na chladiè a celek se pak vestaví napøíklad pøímo do aktivní reproduktorové soustavy. Výroba modulu trvá pár hodin (zruènému i pod 1 hodinu) a nastavení spoèívá jen v nastavení klidového proudu. Zapojení zesilovaèe je na obr. 4.5. Jak je vidìt, zapojení je zesilovaèi LEACH velmi podobné. Není také dùvod ho mìnit. Oproti pùvodnímu zesilovaèi bylo zapojení ještì zjednodušeno. Byla vynechána nadproudová ochrana, a to hned ze tøí dùvodù: – Ochrana zpùsobuje pøi komplexní zátìži (složitìjší reproduktorové výhybky) „zoubky“ na sinusovce v pøi vìtším vybuzení zesilovaèe (fázový nesoulad mezi proudem a napìtím v zátìži). – Na desku vytvoøenou „freewarovou“ verzí programu Eagle se mi obvody ochran prostì nevešly (maximální velikost desky je omezena). – Pojistky F5A zaøazené do pøívodù napájení (za hlavní filtraèní kondenzátory zdroje!) spolehlivì zesilovaè pøi zkratu a pøetížení ochrání. Zesilovaè je zapojen pøísnì symetricky v komplementárním zapojení, s diferenèním vstupním zesilovaèem. Jsou použity dostupné a rychlé polovodièové souèástky, jejich cena není vysoká. Snímací diody obsažené v tranzistorech (oznaèené ve schématu jako T16A až T19A) jsou zapojeny do série, vysokofrekvenènì jsou oddìleny od zbytku zapojení rezistory R25 a R26.

4.1 STAVBA ZESILOVAÈE Modul zesilovaèe je umístìn na desce s plošnými spoji (obr. 4.6). Pøestože je deska jednovrstvá, neobsahuje žádné drátové propojky a jsou na ní umístìny i koncové tranzistory. Vyvrtejte oèištìnou a nalakovanou desku s plošnými spoji, vše nejprve vrtákem o prùmìru 0,8 mm, pak vrtákem 1 mm díry pro trimr, tlumivku a díry 1,3 mm pro vývody výkonových tranzistorù, výkonové rychlé diody a konektory FASTON, pokud je použijete. Zkontrolujte spoje. Pøeètìte si celý tento odstavec, vèetnì poznámek o výbìru souèástek a potom osaïte souèástky, vèetnì chladièù pro T14 a T15, mimo koncových tranzistorù T16 až T19, v libovolném poøadí. Pod tranzistory T9, T11, T12 a T13 dejte plastové podložky. Zkontrolujte pájení. Koncové tranzistory nejprve umístìte izolovanì na opracovaný chladiè, pak je teprve pøipájejte do desky, aby jejich vývody a spoje na desce nebyly zbyteènì namáhány.

A

NF ZESILOVAÈE – 4. DÍL ZESILOVAÈE LEACH A JEJICH DOPLÒKY

39

Obr. 4.5 40

Schéma zapojení zesilovaèe s tranzistory ThermalTrak

VOJTÌCH VORÁÈEK

A

Obr. 4.6

Deska s plošnými spoji zesilovaèe s ThermalTrak (102 × 88 mm) – BEN0208

Tranzistory v pouzdøe TO-264 se snadno upevòují, díra je izolovaná, jako izolaèní podložku použijte pásek k tomuto úèelu vyrábìného materiálu. Mùže být spoleèný pro všechny 4 kusy. Hlavy šroubù mùžete podložit vìtší tuhou podložkou nebo páskem hliníku èi mìdi tl. 4 mm s dírami svrtanými s chladièem, dosáhnete tak lepšího pøítlaku tranzistorù k chladièi a lepšího pøenosu tepla. I pøítlaèný pásek mùže být spoleèný pro všechny ètyøi koncové tranzistory, zlepší se rovnomìrnost chlazení. Pamatujte na dostateènì velký chladiè, obzvláštì pokud budete využívat maximálního napájecího napìtí ±63 V. Pøi zátìži jen 8 nebo 16 Ω lze pøipustit i vyšší napájecí napìtí, ale musí se použít odpovídající filtraèní kondenzátory na desce na napìtí minimálnì 100 V. Malé rozmìry modulu a vynikající teplotní stabilita svádí k použití malého chladièe, ale pro spolehlivý provoz a plné využití výkonu zesilovaèe by mìl mít chladiè se žebry tepelný odpor min. 1,5 °C/W pro zatížení zesilovaèe hudebním signálem. Podívejte se na Internetu do katalogu firem A

NF ZESILOVAÈE – 4. DÍL ZESILOVAÈE LEACH A JEJICH DOPLÒKY

41

Obr. 4.7

Rozmístìní souèástek zesilovaèe s tranzistory ThermalTrak

dodávajících chladièe. Lze s výhodou využít i aktivní chlazení dnes velmi levnými a dostupnými ventilátory z PC. Desku lze umístit kolmo k rovinì chladièe nebo rovnobìžnì na chladiè, podle toho vytvarujte vývody tranzistorù a desku pøichyte k chladièi, nespoléhejte na to, že ji pøi kolmé montáži udrží vývody tranzistorù, by jich je 20. Pozor, a spojovací materiál nebo deska nezpùsobí zkrat! Pokud chcete moduly zesilovaèe použít pro ozvuèení, mùžete je vestavìt do skøínì RACK. Do skøínì výšky 2U lze umístit pohodlnì ètyøi tyto moduly, toroidní transformátor 500 až 600 W a odpovídající zdroj s kondenzátory min. 2× 20 000 µF, avšak pak je nutné velmi úèinné aktivní chlazení a teplotní odpojovaèe zátìže nebo napájení, který chrání moduly v pøípadì poruchy chlazení. Napìové zesílení modulu je asi 20, takže pro výstupní výkon 200 W/4 Ω (výstupní napìtí 28,3 V) je potøeba vstupní napìtí asi 1,42 V. To je tak „akorát“ pro buzení zesilovaèe z linkových výstupù pøedzesilovaèù nebo mixážních pultù. Napìové zesílení lze zvýšit úmìrným zmenšením odporu rezistoru R19, napøíklad pro vybuzení zátìže s impedancí 8 Ω. Pokud 42

VOJTÌCH VORÁÈEK

A