15W纯甲类功放电路图及原理

15W纯甲类功放电路图及原理
纵观目前市场上的HiFi功放,输出功率在100W以上的以甲乙类放大产品居多50100W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,则静态功耗就有口吃矫正器 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1020W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稀疏化”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。
电路原理
水咀
1、功放电路
VT1 VT2组成差动放大电路,每管静态电流约为0.5mAR3VT1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VT5VT6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,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的电路,它的作用和效果与传统的悬空板RC自举电路相比,有过之而无不及。VT4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 极体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VT3VT5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(VT3VT5)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=50β4=90β5=70β6=90。也就是说,要把β值较大的管子优先安排为VT4VT6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R4R5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),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。VT7VT9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R19的下端不能接地,而是接至-17V。所 ,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VT9VT7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 淀粉牙签压电路是对称的,故当正电源对地短路时,也会使负电源电压为零。放电路的输出端省却了扬声器保护电路的原因也在于此,万一有一只输出管发生击穿短路,另 电容式触摸开关一只输出管也会由于上述保护功能而得不到电源电压,这样扬声器中就不会有大的直流电流通过,从而有效地保护了扬声器。
  该电源的输出电压基本上由VD4VD5两只稳压管的稳压值决定,约比它们的稳压值低0.7V左右(即减去VT11VT12的发射结直流压降),故对两只稳压管要仔细挑选配对。
   输入端滤波电容器每边采用两只4700μF的电解电容器并联使用,而输出端的滤波电容器每边仅采用一只10μF的无极性电容器。通过样机实测,当输出电 流为2.4A(满载)时的纹波电压很小:正电源侧为0.8mV,负电源侧为1.25mV。此外,波形并非100Hz的锯齿状,而是频谱较宽的噪声状。
  该电源的稳压性能之所以较好,一是由于集电极输出式稳压电路的调整管具有一定的电压放大倍数,二是由于取样电路的取样比等于1,输出端的电压变化直接通过VD4VD5耦合到了取样放大管VT11VT12的发射极。

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