大功率功率放大器电路的设计

大功率功率放大器电路设计大功率功率放大器电路设计一.设计理念及实现方式(1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。(2)要省电、噪声小，发热量小。(3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ时360W×2，2Ω时720W×2。第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。二.大功率输出的实现要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm双线并绕100圈。整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000uF电容2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。三.甲类、MOS、电子管音质的实现目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。四.绿色环保概念的实现对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的：(1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。(2)本功放由于上述静态原理决定了低热量，所以热辐射很小。噪声更小，即使耳朵贴在音箱上也只能听到轻微“咝”声，比一般耳机噪声还小。由于本功放板简而又简的走线，很容易手工制作。笔者用刻刀制作底板线条并在焊点上钻Φ1.2mm孔，用内径Φ0.8mm铜铆钉焊好，使本电路板这一技术载体成为了一项“纯土炮”级制作，而可双面焊接、反复焊接不会损坏电路板，为反复调整更换元件带来极大方便。两块“纯土炮”功放板如图2所示，4条功率管分流板如图3所示。元件参数列于附表。只要按图施工，零件合格，百试百灵，无任何可调电阻。附表元件参数表位号型号功耗耐压电流β(HFE)Q1×2Q2×2Q3×22N55510.6W150V0.3A200±1%Q5×22SA10130.9W160V1A150±3%Q4×2Q6×22SA23830.9W160V1A150±3%Q7×22SC5198100W150V10A65±5%Q8×22SA1941100W150V10A65±5%QF×242SD1037180W150V30A(30-70)35±30%D1×2D2×2发光管Φ5导通0.18V15-1.8V需要重点提示和指出的是：(1)板上所用电解电容用国产CD26型即可，而不要用钽电容，以免影响层次感和高频。用发烧级电容更好。(2)20pF反馈电容和300pF电容均用耐压100V国产云母电容，而不要用瓷片或涤纶电容，以免产生杂波和相移。(3)0.047uF电容可用聚丙烯类品种，而不要用涤纶类，以免高频变散变软。(4)所用晶体管都是常用品种，如用其他型号品种请注意元件参数和安全性。(5)板上所有元件数值越精确越好，特别是电阻和配对使用的管子。(6)由于末级使用了多达24只功率管，所以散热片应设置大形的。笔者每一臂管子(6只)用一条35mm×100mm×450mm的黑色铝合金散热器，并将其固定在一片由730mm×480mm铝板加工成的上盖板上，用4Ω或2Ω音箱放音时，一般音量下几小时后依然是“冷冰冰”。(7)本功放所有数据测试均为DT890B数字万用表测得。