دائرة مضخم قدرة 50 وات باستخدام الفسيفساء

مضخم الطاقة هو جزء من الإلكترونيات الصوتية. وهي مصممة لتعظيم حجم الطاقة f المعطاة لإشارة الدخل. في إلكترونيات الصوت ، يزيد مضخم التشغيل من جهد الإشارة ، لكنه غير قادر على توفير التيار المطلوب لدفع الحمل. في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم ببناء مضخم طاقة خرج بقدرة 50 وات RMS باستخدام MOSFETs مع سماعة مقاومة 8 أوم متصلة بها.

طوبولوجيا البناء لمكبرات الصوت

في نظام سلسلة مكبر للصوت ، يتم استخدام مضخم الطاقة في المرحلة الأخيرة أو النهائية قبل التحميل. بشكل عام ، يستخدم نظام "مضخم الصوت" الهيكل الموضح أدناه في مخطط الكتلة.

كما ترى في الرسم البياني أعلاه ، فإن مضخم الطاقة هو المرحلة الأخيرة التي تتصل مباشرة بالحمل. بشكل عام ، قبل مضخم الطاقة ، يتم تصحيح الإشارة باستخدام مضخمات الصوت ومضخمات التحكم في الجهد. أيضًا ، في بعض الحالات ، حيث يلزم التحكم في النغمة ، تتم إضافة دائرة التحكم في النغمة قبل مضخم الطاقة.

تعرف حمولتك

في حالة نظام مضخم الصوت ، يعد الحمل وسعة القيادة للمضخم جانبًا مهمًا في البناء. و حمل كبير لمكبر للصوت السلطة هو المتكلم بصوت عال. يعتمد خرج مضخم الطاقة على مقاومة الحمل ، لذا فإن توصيل حمولة غير صحيحة يمكن أن يضر بكفاءة مضخم الطاقة وكذلك الاستقرار.

مكبر الصوت هو حمولة ضخمة تعمل بمثابة حمل استقرائي ومقاوم. يوفر مضخم الطاقة خرج التيار المتردد ، ونتيجة لذلك تعد مقاومة السماعة عاملاً حاسمًا لنقل الطاقة المناسب.

المقاومة هي المقاومة الفعالة لدائرة إلكترونية أو مكون للتيار المتردد ، والتي تنشأ من التأثيرات المجمعة المتعلقة بالمقاومة والمفاعلة الأومية.

في الإلكترونيات الصوتية ، تتوفر أنواع مختلفة من مكبرات الصوت بقدرة مختلفة بمقاومة مختلفة. يمكن فهم مقاومة السماعة بشكل أفضل باستخدام العلاقة بين تدفق المياه داخل الأنبوب. مجرد التفكير في مكبر الصوت كأنبوب ماء ، والمياه المتدفقة عبر الأنبوب هي إشارة الصوت المتناوبة. الآن ، إذا أصبح قطر الأنبوب أكبر ، فسوف يتدفق الماء بسهولة عبر الأنبوب ، وسيكون حجم الماء أكبر ، وإذا قللنا القطر ، فسيقل تدفق الماء عبر الأنبوب ، وبالتالي سيكون حجم الماء خفض. القطر هو التأثير الناتج عن المقاومة الأومية والمفاعلة. إذا زاد قطر الأنبوب ، فستكون المقاومة منخفضة ،حتى يتمكن مكبر الصوت من الحصول على قدر أكبر من القوة الكهربائية ويوفر مكبر الصوت المزيد من سيناريو نقل الطاقة وإذا ارتفعت المعاوقة ، فإن مكبر الصوت سيوفر طاقة أقل للسماعة.

هناك خيارات مختلفة بالإضافة إلى شريحة مختلفة من السماعات متوفرة في السوق ، بشكل عام مع 4 أوم ، 8 أوم ، 16 أوم ، 32 أوم ، منها 4 و 8 مكبرات صوت متوفرة على نطاق واسع بأسعار رخيصة. أيضًا ، نحتاج إلى أن نفهم أن مكبر الصوت بقدرة 5 وات أو 6 وات أو 10 وات أو أكثر هو القوة الكهربائية RMS (مربع الجذر) ، الذي يتم توصيله بواسطة مكبر الصوت إلى حمل محدد في عملية مستمرة.

لذلك ، نحن بحاجة إلى توخي الحذر بشأن تصنيف السماعة ، وتقييم مكبر الصوت ، وكفاءة السماعة ، والمقاومة.

بناء مضخم بسيط 50 واط

في البرامج التعليمية السابقة ، صنعنا مضخم طاقة 10 وات ومكبر طاقة 25 وات ومكبر طاقة 40 وات. ولكن في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم بتصميم مضخم طاقة خرج 50 وات RMS باستخدام MOSFETs. في البرامج التعليمية السابقة ، استخدمنا مضخم طاقة مخصص IC ، TDA2040 لـ 25 Watt ومكبرات 40 Watt ، ولكن في هذا التصميم ، سنستخدم زوجًا مكانيًا من MOSFET لقناة N و P للحصول على خرج قدرة 50 وات. سيكون الناتج مستقرًا تمامًا وسيكون THD في حده الأدنى. سنقود 8 أوم محملة به.

استخدمنا اثنين من وحدات MOSFET التكميلية الشائعة على نطاق واسع IRF530N و IRF9530N والمتوفرة على نطاق واسع في المتاجر المحلية وكذلك المتاجر عبر الإنترنت.

في الصورة أعلاه ، الصورة اليسرى هي IRF530N والصورة اليمنى هي IRF9530N. كلاهما عبارة عن حزمة TO-220AB.

يعمل هذان MOSFETs على إنشاء عملية دفع وسحب لتشغيل مكبر صوت 8 Ohms 50 Watt RMS.

المكون مطلوب

لبناء الدائرة نحتاج إلى المكونات التالية-

1. لوحة Vero (منقط أو متصل يمكن استخدام أي شخص)
2. لحام حديد
3. أسلاك اللحام
4. أداة تعرية الأسلاك والأسلاك
5. الأسلاك
6. بالوعة الحرارة الألومنيوم الناعم بسماكة 2 مم وبُعد 50 مم × 30 مم.
7. 35V السكك الحديدية إلى السكك الحديدية امدادات الطاقة مع + 35V GND -35V خرج مسار الطاقة
8. مكبر صوت 8 أوم 50 وات
9. المقاومات (10R ، 300R ، 560R ، 680R ، 820R ، 1.2k ، 2.2k ، 10k ، 15k) - 1nos.
10. المقاومات (2.7 كيلو ، 4.7 كيلو ، 47 كيلو) -2 عدد.
11. مكثف 100 فائق التوهج 63 فولت
12. 47 فائق التوهج 63 فولت مكثف -2 قطعة
13. 68nF 100 فولت
14. 220pF 50 فولت
15. 1n4002 ديود
16. IRF530
17. IRF9530
18. تم تصنيف.1uH Air core Inductor 5A
19. BC556 -2 قطعة
20. BC546 - 2 قطعة

مخطط الدائرة وشرحها

يحتوي التخطيط لمضخم الصوت هذا بقدرة 50 وات على عدة مراحل. في بداية التضخيم ، يمنع مرشح التمرير المنخفض الضوضاء عالية التردد. يتم إنشاء مرشح التمرير المنخفض هذا باستخدام R1 و R2 و C1. المقاومات R1 و R2 لها عمليتان ، الأولى هي جزء من مرشح تمرير منخفض ، والثانية ، إنها مقسم جهد وكذلك محدد تيار.

في المرحلة الثانية من الدائرة ، يعمل Q1 و Q2 ، وهما ترانزستورات BC556 ، كمضخم تفاضلي.

بعد ذلك ، يتم إجراء تضخيم الطاقة عبر وحدتي MOSFET ، IRF530N و IRF9530. هاتان الوحدتان MOSFET هما زوجان متكاملان ومتطابقان. اثنان من MOSFET لهما نفس المواصفات ، ولكن أحدهما هو N-Channel والآخر هو P-channel. هذا جزء مهم من الدائرة. تعمل هاتان الدائرتان MOSFET كمحرك دفع وسحب (طوبولوجيا أو هندسة تضخيم مستخدمة على نطاق واسع). لقيادة هاتين MOSFETs ، Q3 و Q4 ، يتم استخدام BC546. يوفر هذان الترانزستوران محرك بوابة كافٍ للوحدات MOSFET. R15 عبارة عن مقاومة عالية القوة الكهربائية والتي تعمل كدائرة تثبيت مع مكثف 68nF ويضاف محث 1uH لتوفير تضخيم ثابت لمكبر الصوت 8 أوم.

اختبار دائرة المضخم بقدرة 50 وات

استخدمنا أدوات محاكاة Proteus للتحقق من إخراج الدائرة ؛ قمنا بقياس الإخراج في الذبذبات الافتراضية. يمكنك التحقق من الفيديو التوضيحي الكامل الموضح أدناه

نقوم بتشغيل الدائرة باستخدام +/- 35 فولت ويتم توفير إشارة الدخل الجيبية. قناة الذبذبات A (أصفر) متصلة عبر الخرج مقابل تحميل 8 أوم وإشارة الإدخال متصلة عبر القناة B (أزرق).

يمكننا أن نرى فرق الإخراج بين إشارة الإدخال والإخراج المضخم في الفيديو: -

أيضًا ، قمنا بفحص القوة الكهربائية الناتجة ، تعتمد القوة الكهربائية للمضخم بشكل كبير على أشياء متعددة ، كما تمت مناقشته من قبل. وهي تعتمد بشكل كبير على مقاومة السماعة ، وكفاءة السماعة ، وكفاءة مكبر الصوت ، وطوبولوجيا البناء ، والتشوهات التوافقية الكلية ، وما إلى ذلك. تختلف دائرة الحياة الواقعية عن المحاكاة لأن هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها أثناء فحص أو اختبار الإخراج.

مضخم القوة الكهربائية حساب

استخدمنا صيغة بسيطة لحساب القوة الكهربائية للمضخم -

القوة الكهربائية لمضخم الصوت = V ² / R

قمنا بتوصيل تيار متردد متعدد المتر عبر الإخراج. جهد التيار المتردد الموضح في المتر المتعدد هو ذروة جهد التيار المتردد.

قدمنا ​​إشارة جيبية منخفضة التردد للغاية تتراوح من 25 إلى 50 هرتز. كما هو الحال في التردد المنخفض ، سيوفر مكبر الصوت مزيدًا من التيار للحمل وسيتمكن جهاز القياس المتعدد من اكتشاف جهد التيار المتردد بشكل صحيح.

أظهر المتر المتعدد + 20.1 فولت تيار متردد. لذلك ، وفقًا للصيغة ، يكون خرج مضخم الطاقة عند حمل 8 أوم هو

مكبر للصوت القوة الكهربائية = 20.1 ² /8 مكبر للصوت القوة الكهربائية = 50.50 (50W تقريبا)

أشياء يجب تذكرها أثناء إنشاء مضخم طاقة 50 واط

1. عند إنشاء الدائرة ، يلزم توصيل دوائر MOSFET بمبدد الحرارة بشكل صحيح في مرحلة مضخم الطاقة. يوفر المبرد الأكبر نتيجة أفضل.
2. من الجيد استخدام مكثفات من نوع الصندوق المقنن بدرجة الصوت للحصول على نتيجة أفضل.
3. إنه دائمًا اختيار جيد لاستخدام PCB للتطبيقات ذات الصلة بالصوت.
4. اجعل آثار مكبر الصوت التفاضلي قصيرة ، وأقرب ما يمكن من تتبع الإدخال.
5. حافظ على فصل خطوط الإشارة الصوتية عن خطوط الطاقة المزعجة.
6. كن حذرا بشأن سمك الآثار. نظرًا لأن هذا هو تصميم 50 وات ، يلزم وجود مسار تيار أكبر ، لذا قم بتكبير عرض التتبع.
7. يجب إنشاء المستوى الأرضي عبر الدائرة. اجعل مسار العودة الأرضي قصيرًا قدر الإمكان.

تحقيق نتائج أفضل

في تصميم 50 وات هذا ، يمكن إجراء بعض التحسينات للحصول على إخراج أفضل.

1. أضف مكثف فصل 220 فائق التوهج بتصنيف 63 فولت على الأقل عبر مسار الطاقة الموجب والسالب.
2. استخدم مقاومات MFR مصنفة 1٪ لتحقيق استقرار أفضل.
3. قم بتغيير الصمام الثنائي 1N4002 باستخدام UF4007.
4. قم بتغيير R13 بمقياس جهد 1 كيلو للتحكم في التيار الهادئ عبر وحدات MOSFET للطاقة.
5. استخدم محث حلقي بدلاً من قلب الهواء مع.25uH 5A.
6. إضافة Fuse عبر الإخراج ، فإنه سيحمي الدائرة على مكبر الصوت أو حالة ماس كهربائى الإخراج.

تحقق أيضًا من دوائر مكبرات الصوت الأخرى:

• 40 Watt Audio Amplifier باستخدام TDA2040
• دائرة مكبر صوت 25 وات
• 10 Watt Audio Amplifier باستخدام Op-Amp