Pagal žurnalo medžiagą parengė Andrius Vaičeliūnas.
Коротков И. УМЗЧ мощностью 320 Вт на микросхеме STK4231. – Радио, 2005, № 11, с. 16–18.
Pastaraisiais metais radiomėgėjai vis dažniau naudoja galios stiprintuvus iš mikroschemų. Daugeliui naudojimo atvejų surinkti stiprintuvą iš atskirų elementų netikslinga: dauguma tokių stiprintuvų reikalauja apsaugos įtaiso derinimo, išėjimo kaskados rimties srovės nustatymo ir t. t. Integraliniai stiprintuvai faktiškai įgyvendinti pagal principą „įlitavo ir baigta“.
Skirtingi tokių stiprintuvų variantai jau daug kartų rekomenduoti žurnalo puslapiuose, tačiau maksimali (t. y. esant 10 % nelinijinių iškraipymų) stiprintuvų iš vienos mikroschemos išėjimo galia paprastai apsiriboja 100...120 W, bent jau naudojant mikroschemas iš prieinamos kainų kategorijos. Netgi naudojant dvi tiltu sujungtas mikroschemas TDA7294, galia apkrovoje neviršija 200 W [1]. O ką daryti, jei reikia surinkti galingesnį stiprintuvą, pavyzdžiui, diskotekai? Čia aprašytas galios stiprintuvas iš integralinės mikroschemos, leidžiantis gauti iki 300 W išėjimo galią vienam kanalui.
Stiprintuve naudojama SANYO firmos gamybos hibridinė mikroschema STK4231-II. Ši mikroschema – dviejų kanalų, todėl tiltiniam jungimo variantui reikalinga tik viena mikroschema. Surenkant stiprintuvą iš tokios mikroschemos, reikia truputį daugiau detalių, nei stiprintuvui iš TDA7294, tačiau jis turi eilę pranašumų ir, svarbiausia, leidžia gauti žymiai galingesnį stiprintuvą. Mikroschemą žymiai paprasčiau tvirtinti prie radiatoriaus, kadangi jos padas nesujungtas su šilumlaidžio korpuso paviršiumi ir ją galima tiesiogiai sujungti su radiatoriumi ar stiprintuvo korpusu (mikroschemoje TDA7294 su padu sujungtas neigiamo poliarumo maitinimo šaltinis). Tai dažnai gali turėti lemiamą reikšmę, kadangi izoliuoti radiatorių nuo korpuso kartais tampa nelengva. Principinė galios stiprintuvo iš STK4231-II schema pateikta 1 pav.
Stiprintuvo pagrindinės techninės charakteristikos
- Nominali išėjimo galia – 250 W
- Maksimali išėjimo galia – 320 W
- Apkrovos varža – 5,3 Om
- Atkuriamų dažnių diapazonas – 0,02...20 kHz
- Harmonikų koeficientas – ne daugiau kaip 0,4 %
- Įėjimo įtampa – 500 mV
Stiprintuvo aprašymas
Stiprintuvas maitinasi nuo nestabilizuoto dvipoliarės 2×(45...55) V įtampos šaltinio. Įėjimo signalas į vieną iš mikroschemos DA2 stiprintuvų patenka tiesiogiai į 3 išvadą, o į antrą – per invertuojantį buferinį stiprintuvą operaciniame stiprintuve DA1. Operacinis stiprintuvas maitinasi nuo +15 ir –15 V įtampos stabilizatorių, įgyvendintų mikroschemose DA3, DA4. Nuo šių stabilizatorių, esant būtinybei, galima maitinti ir parengtinį stiprintuvą su tembro reguliatoriais arba krosoverio filtrais. Galios stiprintuvo stiprinimo koeficientą galima keisti, parenkant atgalinio ryšio rezistorius R6 ir R11. Jų varžos abiejuose stiprintuvo pečiuose turi būti vienodos.
Tranzistoriuose VT1–VT4 įgyvendintas apsaugos pagal srovę mazgas, užkertantis kelią mikroschemos išėjimui iš rikiuotės perkrovos atveju. Padidėjus srovei per vieną iš rezistorių R18, R28, padidėja įtampos kritimas jame, kas priveda atitinkamai prie tranzistoriaus VT2 arba VT1 atsidarymo. Tai, savo ruožtu, sąlygoja tiristoriaus analogo iš tranzistorių VT3, VT4 suveikimą, ir mikroschema blokuojama. Dėl blokavimo atjungimo reikia išjungti ir iš naujo įjungti stiprintuvą. Jeigu apsaugos įtaisas nereikalingas, tai galima neįlituoti į plokštę tranzistorių VT1–VT4 ir jiems priskiriamų elementų – stiprintuvo darbo tai neįtakoja. Su stiprintuvu galima naudoti ir kitus apsaugos įtaiso variantus, įskaitant tą savybę, kad sujungus rezistorius R25, R31 su bendru laidu, stiprintuvas blokuojamas.
Mikroschema turi mazgą, užkertantį kelią pokštelėjimams akustinėje sistemoje įjungiant ir išjungiant maitinimą. Dėl to į mikroschemos DA2 8 išvadą patenka pastovi įtampa, paduodama per diodą VD2 ir koreguojančias grandines nuo maitinimo transformatoriaus apvijos.
Stiprintuvas išbandytas dirbant su realia 5,3 Om varžos apkrova; išėjimo galia kiek mažesnė esant 8 Om varžos apkrovai.
Stiprintuvo montažas
Stiprintuvui pagaminta vienpusė spausdintinė plokštė, kurios piešinys parodytas 2 pav.
Konstrukcijoje galima naudoti 5 W galios rezistorius C5-16 (R16–R18, R28–R30), МЛТ-1 (R22, R31, R38, R39), likusieji – МЛТ-0,25 arba МЛТ-0,5. Oksidiniai kondensatoriai – K50-35 arba importiniai 63 V įtampai. Likusieji kondensatoriai – plėveliniai (K73 grupės) arba keramikiniai (išskyrus H50 ir H90 temperatūrinio talpos koeficiento grupes).
Operacinį stiprintuvą DA1 galima pakeisti į К140УД7, КР140УД17, TL071 ir kt. Tranzistorius KT502E galima pakeisti į 2SA1207, КТ814Г, VT3 – į 2SC2911, КТ815Г, o VT4 – į 2SA1209, КТ814Г. Droseliai L1, L2 vyniojami 1 mm skersmens laidu ant rezistorių R17, R29 vija prie vijos vienu sluoksniu per rezistoriaus ilgį.
Mikroschema STK4231 yra dviejų variantų – su indeksais II ir V. STK4231-V jungimo schema nežymiai skiriasi nuo rekomenduojamos mikroschemai STK4231-II, kurios išvadai 1, 2, 21, 22 nenaudojami. Mikroschemai STK4231-V prie jų pajungti papildomi elementai, kaip parodyta 3 pav.; visi likę išvadai sujungiami analogiškai. Stiprintuvas su STK4231-V turi mažą harmonikų koeficientą – 0,08 %.
3 pav. STK4231-V mikroschemos panaudojimas
Tokį galios stiprintuvą galima maitinti tiek nuo transformatorinio tinklo maitinimo šaltinio, tiek ir nuo šiuolaikiškesnio – impulsinio. Maitinimo šaltinio galią reikia parinkti 30...40 % didesnę už maksimalią pačio stiprintuvo galią. Dėl dviejų kanalų varianto maitinimo tinka maitinimo blokas, aprašytas [2]. Būtina tik pakeisti transformatoriaus T2 II ir III apvijų vijų skaičių taip, kad gautume reikiamą maitinimo įtampą. Taip pat reikia turėti galvoje pataisymą šiame straipsnyje: DD3.2 12 išvadas (žr. 2 pav. schemą straipsnyje) turi jungtis prie DD3.1 3 išvado, o ne taip, kaip parodyta schemoje. Be to, kad apribotume pirmąjį srovės šuolį įjungiant impulsinį maitinimo bloką į pirminio lyginimo grandinę, naudinga įvesti termistorių.
Naudojant impulsinį maitinimo šaltinį, stiprintuvo schemoje vietoj diodo КД226А (VD2) reikia naudoti КД212, o C14 kondensatoriaus talpą sumažinti iki 1000 pF.
Surenkant aprašytąjį stiprintuvą ypatingą dėmesį būtina skirti mikroschemos tvirtinimui prie radiatoriaus. Tarpinių įvedimas dėl izoliacijos, esant tokiai stiprintuvo galiai, neleistinas. Mikroschemos leistinas įkaitimas iki 70 °C, esant normaliam darbui, bet šios temperatūros pageidautina neviršyti. Pageidautina naudoti priverstinį aušinimą ventiliatoriumi [3]. Galima naudoti spygliuotą radiatorių (adatinį), blogiausiu atveju briaunotą, atliekantį užpakalinės arba šoninių stiprintuvo korpuso sienų vaidmenį. Mikroschemą galima pritvirtinti varžtais prie 3...5 mm storio varinės plokštelės naudojant šilumolaidę pastą, po to jau plokštelę su ta pačia pasta prie radiatoriaus. Plokštelės matmenys turi 2...4 kartus viršyti naudojamos mikroschemos matmenis. Dėl to šilumos atidavimo efektyvumas bus maksimalus.
Teisingai surinkus ir naudojant tikrai geras detales, aprašytasis stiprintuvas nereikalauja derinimo. Maitinant parengtinį stiprintuvą nuo stabilizatorių DA3, DA4 (žr. 1 pav.) būtina tik parinkti rezistorius R38, R39, kad įtampa stabilizatorių DA3, DA4 įėjime būtų 20...30 V ribose.
Papildoma literatūra
- http://www.st.com/stonline/books/ascii/docs/1057.htm
- Колганов. А. Импульсный блок питания мощного УМЗЧ. – Радио, 2000, № 2, с. 36–38.
- Коротков. А. Применение вентилятора для охлаждения УМЗЧ. – Радио, 2004, № 10, с. 14, 15.
