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[图文]15W纯甲类功放制作           ★★★ 【字体:
15W纯甲类功放制作
作者:imefan    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-9-1    

  纵观目前市场上的Hi-Fi功放,输出功率在100W以上的以甲乙类放大产品居多,50~100W的功放中甲类放大产品占有相当的比例。从高保真的角度来看,功率储备大些当然是好,但若从节省能源的角度来看,就值得考虑了。由于纯甲类功放的效率很低,所以在您欣赏美妙音乐的同时,约有百分之七八十以上的电能变成热量散发掉了。一台每声道输出功率为50W的纯甲类功放,若以30%计其效率,则静态功耗就有 330W之大,说句玩笑话,简直是“守着火炉吃西瓜”。笔者在帮人选购功放时就经常遇到这样的情况:很多人虽然为纯甲类功放的音色所倾倒,但也往往因其 “发高烧”的工作状态而忍痛割爱。功耗大也是电子管功放的致命弱点。市场经济是无情的。国内几家有名的生产胆机的厂家,如斯巴克、欧博、大极典也先后推出了自己的晶体管功放,就证明了这一点。

  根据我国国情,一般工薪阶层的居室面积多在二十平方米以下,并且通常以客厅或卧室兼作听音室。若音箱的灵敏度在89dB以上,则10~20W的纯甲类功放就可满足一般欣赏要求。如果在歌舞厅里那样的环境中让我们的耳朵长期承受大音量,听力就会逐渐减退。再说,吵得左邻右舍不得安宁,也不合适。所以说,如果生产一些功率在15W左右的音质音色较好的功放,静态功耗在100W以下,肯定会有市场。可惜这类功放是个空白。日本金嗓子有一款A20,每声道纯甲类功放20W,音质有口皆碑,但价钱却令人望而却步。现在,国内生产功放的厂家似乎在攀比,功率越做越大,重量越做越重,但销路却不见得很好。何不制作一些 “好吃不贵”的功放来投放市场呢?本着这个思想,我们设计了这台15W纯甲类功放,试图在这方面做一些尝试。

一、电路原理

 1、功放电路
 
  由VT1、 VT2组成差动放大电路,每管静态电流约为0.5mA。R3为VT1的集电极负载电阻,VT1与推动级VT4之间为直接耦合。输出级由两只型号相同的 NPN型大功率晶体管VT5、VT6组成,而没有采用互补对称推挽电路。输出管VT6对于负载(扬声器)来说是共发射极电路,而VT5则是射极输出电路,因此是不对称放大。但实验测试表明,整个放大电路在取消大环负反馈(将R5短路)时的开环失真却很小,而且主要是偶次谐波失真。这个功劳应该归功于推动级电路。推动电路是本机最具特色的电路,它的作用和效果与传统的RC自举电路相比,有过之而无不及。VT4为集-射分割式倒相电路,分别由其集电极和发射极输出一对大小相等、方向相反的信号。

  VT4对于输出管VT6来说为射极输出电路,电压放大倍数小于1。从VT4集电极输出的信号通过交流电阻很小的发光二极管VD1,加到输出推动管VT3的基极。VD1的正向导通压降约为1.9V左右,可看作一个噪声很小的稳压二极管,它使得VT3的发射极电阻R7两端的直流电压UEC基本不变,约比VD1的稳压值小0.7V。对交流信号而言,R7是与VT3的发射结电阻相并联的。VT3和VT5组成同极性达林顿式复合管。因此推挽放大的上臂是由一级共射放大电路(VT4)和二级射极输出电路(VT3、VT5)构成的,而推挽电路的下臂是则由一级射极输出电路(VT4)和一级共射放大电路(VT6)构成,可见是不对称的推挽放大电路。故在选择放大管时,这几只管子的电流放大系数也不必配对。这一点在工厂大批量生产时尤为重要,可以大大降低成本。

  该样机各管β值如下:β1=β2=110, β3=50,β4=90,β5=70,β6=90。也就是说,要把β值较大的管子优先安排为VT4和VT6。该功放电路的开环电压放大倍数约为504,闭环电压放大倍数由R4和R5决定,约为15.7。甲类推挽功率放大电路的理论最高效率为50%,该样机实测最大不失真输出电压的有效值为11V,折合成输出功率约为15W(8Ω),静态功耗约为40W,因此最高效率为37.5%。当无信号输入时,效率为零,40W功率几乎全部消耗于两只输出管上,因此要加上足够面积的散热器,并且保证通风情况良好。

  总之,该功放有以下特点:

  1. 功率输出管的电流放大系数不需配对;
  2. 用笔者设计的推动电路取代了传统的自举电路,频率响应好;
  3. 输出电压幅度大;
  4. 电路简单、调整容易、便于制作。

 2、稳压电源
 
  由于功放为OCL电路,输出端与扬声器直接耦合,故一般应加装延时保护电路,但由于该机采用了具有短路保护及软启动功能的±17V双路稳压电源,故省略了这部分电路。正负稳压电路均采用集电极输出式调整电路,效率高且具有短路保护功能,但不能够自启动。VT7、VT9组成复合电源调整管。VT11为取样放大管。由于VT11的基极接地,故发射极电位必须为-0.7V才能使它工作于放大状态。所以R19的下端不能接地,而是接至-17V。

  所以,如果万一负输出电源对地短路,将会使 VT11的发射极与基极间的电压为零,从而使VT11截止,这样调整管VT9、VT7因得不到基极电流也截止,结果使得正输出电源电压为零。由于正、负稳压电路是对称的,故当正电源对地短路时,也会使负

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