5 beste 40 watt versterkercircuits onderzocht

In dit bericht zullen we het hebben over 5 uitstekende, eenvoudig te bouwen, lage vervorming Hi-Fi 40 watt versterkercircuits die verder kunnen worden opgewaardeerd naar een hoger wattage door middel van enkele kleine aanpassingen.

Dit artikel is aan mij bijgedragen via e-mail door een toegewijde volger

Hoewel u wellicht verschillende hybride uitgangsmodules op de markt vindt, zijn deze nauwelijks in staat om eenvoud en betaalbaarheid te combineren met geweldige algehele prestaties.

Een daarvan is de chip TDA2030 van SGS die in de huidige versterker wordt gebruikt. De lay-out van de versterker is ongecompliceerd: een power-opamp vergezeld van twee bruggebonden uitgangstransistors. Het audiosignaal wordt via bus K1 en condensator C1 aan de niet-inverterende ingang van de vermogensopamp lC1 gestuurd.

De voedingsstroom naar de IC oscilleert volgens het ingangssignaal.

Hierdoor vertoont het een gelijkmatig veranderende spanningsval rond weerstanden R6, R7. R8 en R9 gezien het feit dat deze in de bronregels naar de opamp staan. Zolang de stroom lager is dan 1 A, zal de spanningsval over de weerstanden onvoldoende zijn om transistoren T1 en T2 in te schakelen. Dat betekent dat uitgangen tot 2 W in luidsprekers van 4 Ohm volledig door de opamp worden geleverd.

Zodra de uitgangsstroom hoger wordt dan 1 A, worden de transistors ingeschakeld en versterken ze het uitgangsvermogen van de versterker.

Als het ingangssignaal laag is, resulteert dit in onvoldoende ruststroom door de transistor, maar aangezien dit gebeurt via het opamp-crossover-netwerk, worden problemen uiteindelijk omzeild.

De IC levert bovendien thermische compensatie en zorgt zo voor een gegarandeerde stabiliteit van het werkpunt.

De voedingsspanning kan variëren van 12 V tot een absoluut maximum van 44 V. Het bouwen van de versterker op de print moet eenvoudig zijn.

De transistors moeten samen met de IC worden geïnstalleerd en geïsoleerd op een koellichaam van ongeveer 2 k W-1. Breng veel warmtegeleidend composiet aan. De toevoerleiding moet worden afgeschermd door een zekering van 3,15 A. lijn moet worden beschermd door een zekering van 3,15 A.

Schakelschema

PCB-ontwerp

Onderdelen lijst

Weerstanden, alle 1/4 watt 5% tenzij gespecificeerd

• R1 tot R4 = 100 K.
• R5 = 8k2
• R6 tot R9 = 1,4 ohm 1%
• R10 = 1 ohm

Condensatoren

• C1 = 470 nF
• C2 = 10 uF, 63 V radiaal
• C3 = 4.7uF, 63V radiaal
• C4, C5, C7 = 220 nF MKT of keramiek
• C6 = 2200 uF, 50 V radiaal

Halfgeleiders

• D1, D2 = 1N4007
• T1 = BD712
• T2 = BD711
• IC1 = TDA2030

Diversen

• K1 = Audio-aansluiting of jack
• Koellichaam = 2K W ^ -1
• Isolerende ringen etc voor IC1, T1, T2

Technische specificaties

Bedrijfsspanning: 44V maximaal

Uitgangsvermogen = 22 watt in 8 Ohm luidspreker en 40 watt in 4 Ohm luidspreker met THD = 0,1%

Harmonische vervormingstabel

• 1 kHz in 8 ohm bij 11 watt = 0,012%
• 1 kHz in 4 ohm bij 20 watt = 0,032%
• 20 kHz in 8 ohm bij 11 watt = 0,074%
• 1 kHz in 8 ohm bij 1 watt = 0,038%
• 1 kHz in 4 ohm bij 1 watt = 0,044%
• Stroom = 38mA ongeveer Quiscent
• Rendement = 8 Ohm 62,5%
• Maximale belasting = 4 Ohm 64%

2) 40 Watt versterker met IC LM391

Dit tweede ontwerp is een krachtige, no-nonsense middenvermogensversterker die specifiek kan worden afgestemd op gebruik in 'combo'-type draagbare versterkers die populair zijn bij gitaristen en jazzmuziekartiesten.

De versterker is een efficiënte mix van een ingebouwde audiodriver-IC, de LM391-80, en een push-pull-uitgangstrap die is gebouwd met bipolaire transistors.

Enkele unieke aspecten van het ontwerp worden hieronder besproken.

De NTC, die in fysiek contact staat met de vermogenstransistors, zorgt ervoor dat de LM391 de vermogenstrap kan uitschakelen wanneer deze oververhit raakt. Het uitgangspunt van deze hitteveiligheid ligt bij een NTC-stroom van circa 200 pA.

De elektrolytische condensator die de NTC aardt, zorgt voor een ‘zachte start ', dat wil zeggen om een ​​luidruchtige klik of ander verwarrend geluid van de luidspreker te voorkomen wanneer de versterker wordt ingeschakeld.

Het lijkt misschien dat de bescherming veel te gevoelig is, en daarom is misschien wat vallen en opstaan ​​voor de waarde van R4 of die van de NTC vereist. Het is gemakkelijk om feedback in de versterker toe te passen door R23 aan te sluiten op lijnnetwerk C5-R7.

De andere componenten bepalen, samen met R10, de frequentierespons van de versterker die mogelijk moet worden bijgesteld om aan specifieke eisen te voldoen. De componentnummers die in dit artikel worden gepresenteerd, zijn mogelijk niettemin in orde voor de meeste toepassingen.

Het resultaat van het experimenteren met verschillende waarden van C5 en R7 is gemakkelijk te bepalen (of te horen) door R23 kort te kortsluiten. Voor luidsprekers van 4 Ohm moet R23 worden verlaagd tot 0,18 Ohm. Helaas is de LM391-80 kwetsbaar voor trillingen, die onder controle moeten worden gehouden via de componenten RX, C6, C8 en C9 (in veel gevallen kan C6 worden verwijderd).

Weerstand RX minimaliseert specifiek de open-lusversterking. Als RX wordt gebruikt, moet Ry worden aangesloten om de resulterende off-set spanning te compenseren. Componenten R22 en C12 vormen een Boucherot-netwerk dat dient om de versterker bij hoge frequenties te stabiliseren. De ingang van de versterker moet worden bediend door een bron met lage impedantie die audiosignalen op ‘lijnniveau’ kan leveren (0 dB).

Netwerk R1-C1 verzwakt amplitudes boven de 50 kHz of zo. De ruststroom van de versterker wordt bepaald door preset P1. Stel deze regeling in het begin in op 0 Ohm, en stem hem af tot een ruststroom van 50 mA is bereikt.

U kunt dit verhogen tot 400 mA als u op zoek bent naar een lage vervorming. De vermogenstransistors zijn allemaal op hetzelfde deel van de printplaat gepositioneerd, zodat ze samen met de NTC op een gemeenschappelijke heatsink kunnen worden geklemd.

Het koellichaam moet behoorlijk groot zijn met een thermische weerstand van 1 K Wsl of minder. Merk op dat L1 bestaat uit 20 windingen van 0,8 mm dia. geëmailleerd koperdraad gewikkeld rond R21. C9 is een keramische condensator.

Schakelschema

Technische data

Laten we nu eens kijken naar een paar geteste gegevens:

Met voedingsspanning: 35 V R23 kortgesloten:

3 dB bandbreedte (8 Q]: ongeveer 11 Hz tot 20 kHz

THD (tijdelijke harmonische vervorming) bij 1 kHz:. 1 W bij 8 Ohm: 0,006% (Iq = 400mA) 1 W bij 8 Ohm: 0,02% (Iq = 50 mA) 65 W bij 8 Ohm: 0,02% (Um = 873 mV) 80 W bij 4 Ohm: 0,2% ( Um = 700 mV aanvangsniveau van stroomlimiet).

Layout van printplaten en componenten

Onderdelen lijst

3) 40 watt eindversterker met IC LM2876 van Texas Instruments

Het derde ontwerp is nog een ander cool Hi-Fi 40 watt eindversterkercircuit dat een enkele chip LM2876 gebruikt voor het leveren van de gespecificeerde hoeveelheid muziekvermogen via een 8 ohm luidspreker.

De IC LM2876 is een hoogwaardige audioversterkerchip die is ontworpen om continu 40 watt gemiddeld vermogen te verwerken over een 8 Ohm-luidspreker met een THD van 0,1% en een frequentiebereik van 20 Hz tot 20 kHz.

De prestaties van deze IC zijn veel beter dan die van andere hybride IC's vanwege de ingebouwde functie genaamd Self Peak Instantaneous Temperature controlecircuits, of de Piek.

De 'SPiKe' omvat een volledige bescherming van de chip tegen overspanning, onderspanning, overbelasting en onbedoelde kortsluiting.

De IC LM2876 vertoont een uitstekende signaal-ruisverhouding van meer dan 95 dB, wat een uitstekende helderheid en reproductie van hifi-geluid garandeert.

Pinout-diagram van LM2876

Schakelschema

Het complete schakelschema van deze op LM2876 gebaseerde 40 watt versterker wordt hieronder weergegeven:

Voor meer informatie hierover kunt u terecht op het datasheet van de IC

4) 40 watt stereoversterkercircuit met IC TDA7292

Tot dusver hebben we versterkers met mono 40 watt output besproken, maar dit vierde circuit in de lijst is ontworpen om een ​​stereo 40 + 40 watt output te bieden via een enkele chip IC TDA7292. Dus als u op zoek bent naar een stereoversie van een 40 watt versterker, dan zal dit ontwerp zeer gemakkelijk aan uw eisen voldoen.

Deze uitstekende stereoversterker met één chip is vervaardigd door ST micro-elektronica ​

De schakeling vereist nauwelijks componenten en kan snel worden geconfigureerd met behulp van een goed ontworpen PCB die zelf in de datasheet is meegeleverd.

Belangrijkste kenmerken

• Breed voedingsspanningsbereik (van +/- 12 V ± 33 V)
• Werkt met dubbele voeding voor een optimaal uitgangsvermogen
• Ontworpen om volledig uitgangsvermogen van 40 W + 40 W te leveren aan 8 Ω met voedingsspanning = ± 26 V en totale harmonische vervorming niet meer dan = 10%
• Intern geëlimineerd 'pop' -geluid wanneer de stroom wordt in- / uitgeschakeld
• Voorzien van een Mute-optie die ook ('pop' -vrij is)
• Wanneer de Mute-pin is geaard, gaat de IC meer naar een stand-by met laag verbruik.
• Intern is het IC beveiligd tegen kortsluiting, wat betekent dat het IC niet verbrandt of beschadigd raakt wanneer de uitgang per ongeluk wordt kortgesloten of overbelast.
• Ook heeft de IC een ingebouwde thermische overbelastingsbeveiliging, zodat oververhitting de IC ook niet zal beschadigen.

Compleet schakelschema

Absolute maximale beoordeling

Hieronder volgen de maximale absolute classificatie van de IC TDA7292, die niet mag worden overschreden om te voorkomen dat de IC permanent beschadigd raakt:

• DC-voedingsspanning ± 35 V
• (IK_OF) Uitgangspiekstroom (intern begrensd) 5 A
• (P_tot) Vermogensdissipatie Tcase = 70 ° C 40 W
• (T._op) Bedrijfstemperatuur -20 tot 85 ° C
• (T._j) Junctietemperatuur -40 tot 150 ° C
• (T._stg) Opslagtemperatuur -40 tot 150 ° C

Referentie: voor meer details en het volledige PCB-ontwerp kunt u de originele datasheet van de IC.

5) 40 watt versterker met alleen transistors

Alle hierboven beschreven ontwerpen zijn afhankelijk van geïntegreerde schakelingen en we weten allemaal hoe gemakkelijk deze IC's op elk moment verouderd kunnen raken. Misschien is de beste manier om een ​​universeel groenblijvend versterkerontwerp te hebben, om het in de vorm van een discrete transistorversie te hebben, zoals te zien is in dit vijfde definitieve ontwerp:

Dit is eigenlijk de verkorte versie van de populaire 100 watt versterker van deze website. Het is vereenvoudigd door een paar mosfets te verwijderen en de voedingsingang te verlagen naar 24V.

De onderdelen die zijn aangegeven in het bovenstaande getransistoriseerde 40 watt versterkercircuit zien er een beetje onconventioneel uit en zijn mogelijk niet direct verkrijgbaar op de markt. Het mooie van dergelijke getransistoriseerde versies is echter dat de actieve componenten gemakkelijk kunnen worden vervangen door equivalente waarden. Ook voor dit ontwerp kunnen we de geschikte equivalenten vinden en deze hier vervangen om dezelfde vlekkeloze resultaten te krijgen.

De versterker is voortreffelijk ontworpen door de technici van Hitachi en levert een uitstekende helderheid met minimale vervormingen. Ik heb het getest en was best enthousiast over het enorme instelbare vermogensbereik en de uitzonderlijke uitvoerkwaliteit.

Bezoek voor de volledige onderdelenlijst Dit artikel.