Zesilovač 300W s bipolárními tranzistory PowerBase

   Jedná se o velmi dobrý zesilovač vhodný pro buzení kompaktních reprosoustav nebo basových čí středových částí PA systémů. Velkou výhodou uvedeného zapojení je jednak použití běžně dostupných součástek, rozumná cena a také integrace všech základních ochran přímo na desce zesilovače, což podstatně zjednodušuje stavbu celého zařízení a omezuje nepříjemné zadrátování vnitřku. Postavil jsem osobně několik těchto zesilovačů, všechny pracují bez problémů a při pečlivé práci také na první zapojení.

   Tento velmi kvalitní zesilovač, je na výstupu osazen bipolárními tranzistory Motorola (ON Semiconductors) MJ15003/4, určenými pro NF aplikace ve výkonových zesilovačích. Vstupní část zapojení je řešena kvalitním operačním zesilovačem NE5534, což je OZ s malým šumem a velkou šířkou pásma. Je možné použít i OZ NJM4580 nebo jiný kvalitní OZ se stejným zapojením vývodů. OZ pracuje jako diferenční zesilovač. Šířku pásma omezují na vstupu na RC členy. Člen R3, C5 určuje dolní mezní kmitočet zesilovače na 3,5Hz, horní mezní kmitočet je určen R2, C6 na přibližně 70kHz, čímž je zabráněno průniku VF signálu do vstupní části zesilovače. Celkové zesílení je určeno poměrem odporů R9 a R5 zpětnovazebního děliče. Střední bod děliče je spojen s invertujícím vstupem OZ přes R4. Signál z výstupu OZ budí rozkmitový stupeň s tranzistory T1 a T3. Jejich pracovní oblast určují rezistory R10 až R13 v jejich bázích a rezistory R14 a R15 v jejich emitorech. Tranzistory pracují v čisté A třídě s emitorovým proudem 10mA, což zaručuje minimální zkreslení. Výkonová část je opět plně symetrická, kde budící tranzistory T6 a T7 tvoří spolu s koncovými tranzistory T8, T14 a T9, T15 Darlingtonovo zapojení.. Pro dosažení velkého výstupního výkonu jsou koncové tranzistory zapojeny po dvojicích paralelně. Koncový stupeň pracuje ve třídě AB, Trimr P1 slouží pro nastavení klidového proudu, který je teplotně stabilizován tranzistorem T2, který spolu s děličem R16, R17, P1 pracuje jako teplotně závislý zdroj napětí. Při zvyšování teploty se zmenšuje napětí na T2 a tím i předpětí pro báze budičů T6 a T7 které se proto přivírají. Kvůli dobrému přenosu tepla je umístěn na společném chladicím profilu. Diody D7 a D8 chrání zesilovač proti špičkám opačné polarity. Rezistor R30 a kondenzátor C17, zapojené mezi výstup zesilovače a zem tvoří Boucherotův článek, který tvoří zátěž pro vysoké kmitočty a zlepšuje stabilitu zesilovače. Tlumivka L1 zlepšuje chování zesilovače při kapacitní zátěži a rezistor R29 paralelně k cívce minimalizuje vliv indukčnosti L1 na signály s vyššími kmitočty. Cívka L1 má indukčnost 0,7uH a je navinuta ne tělese rezistoru R29, který je na 5W. Cívka má 15 závitů měděného lakovaného drátu o průměru 1mm.

  Základní obvod ochrany zesilovače je tvořeny tranzistory T4 a T5, které chrání výkonové tranzistory proti proudovému přetížení např. při zkratu na výstupu. Pokud rezistorem R25 nebo R27 protéká nadměrný proud, otevře se úbytkem napětí na tomto rezistoru ochranný tranzistor T4 nebo T5 a tím se zcela nebo částečně omezí signál budících tranzistorů a tím ze omezí i proud koncovými tranzistory. Další doplňkové obvody ochrany zesilovače jsou tvořeny obvody okolo komparátoru LM393 a zajišťují všechny běžné funkce ochran a to jak ochrana proti tepelnému přetížení, kdy je teplota snímána termistorem PTC (R39), připojeným k invertujícímu vstupu komparátoru IC2a. Při překročení teploty se překlopí výstup komparátoru a tím se pomocí relé Re1 odpojí zátěž. Chybový stav je indikován diodou LED D14. Dále zajišťuje ochranu reproduktorů proti ss. napětí na výstupu. Podle jeho polarity se otevře T10 nebo T11, překlopí se výstup komparátoru IC2b a opět pomocí relé odpojí zátěž. Chybový stav je indikován LED D13. Poslední funkcí obvodu je zpožděné připojení reproduktorů pří zapnutí a jejich okamžité odpojení při vypnutí, čímž se předejde nepříjemným akustickým rázům.

  Při osazování postupujeme "po vrstvách", tedy od rezistorů přes diody a kondenzátory a nakonec tranzistory a relé. V rozpisce jsou některé typy součástek upraveny za sehnatelné typy. Hliníkový profil je možné zakoupit u firmy prodejce hliníkových profilů (Alupa Pardubice, Alms Brno). Vhodný rozměr je minimálně 40x40mm a tloušťka alespoň 4mm. DPS dodává také firma Buček za cca 150Kč, ale výroba svépomocí je levnější a též kvalita desek od firmy Buček není příliš vysoká. Po osazení všech součástek a kontrole práce můžeme zesilovač připojit na stabilizovaný napájecí zdroj cca 20-30V symetrických nejlépe s proudovou pojistkou. Pokud je vše v pořádku NF část pracuje a při připojení generátoru můžeme na výstupu PŘED RELÉ vidět zesílený signál. Blok ochran vyzkoušíme po připojení ss. napájecího napětí 60V sym. Pro jeho správnou funkci musíme přivést stř. napájecí napětí z transformátoru na vstup AC !  Také musíme nastavit klidový proud trimrem P1 na 100mA každým koncovým tranzistorem. Zde není nutné nic rozpojovat, pouze změříme úbytek na rezistorech R25 až R27. Při 100mA je na nich úbytek 27mV a tuto hodnotu tedy přibližně nastavíme trimrem P1.