Усилитель ПУБЛП: схема и характеристики

Усилитель ПУБЛП — это простая, надежная и качественная схема на транзисторах, идеально подходящая для сабвуфера или полноволновой акустической системы. Устройство отличается высокой повторяемостью: оно начинает работать сразу после сборки и не требует регулировки тока покоя. Мощностной усилитель обеспечивает защиту от короткого замыкания и может быть использован как базовое решение для домашнего Hi-Fi, так и как основа для высококачественного усилителя мощности в профессиональных системах.

Схема усилителя построена по классической топологии Линь (Linn). Конструкция максимально упрощена для повышения надежности и доступности сборки. Главным преимуществом данной схемы является её стабильность и отсутствие необходимости в сложной настройке. В отличие от многих других проектов, здесь не требуется подстройка тока покоя, что значительно упрощает процесс создания аудио-системы. Усилитель оснащен встроенной защитой от КЗ в нагрузке. Схема была модернизирована в 2017 году для улучшения стабильности работы.

На схеме показан вариант усилителя с двумя парами выходных транзисторов. Однако конструкция позволяет установить до четырех пар транзисторов для увеличения мощности. Печатная плата разработана с учетом этого расширения и прилагается к проекту.

Технические характеристики

Основные параметры представленной схемы:

• Частотный диапазон (относительно 1 кГц, -1 дБ): 4 – 110 000 Гц
• Частотный диапазон (относительно 1 кГц, -3 дБ): 2 – 200 000 Гц

• Максимальная выходная мощность:
  • Нагрузка 4 Ом, 1 кГц, ±40 В (2 пары транзисторов): 150 Вт
  • Нагрузка 4 Ом, 1 кГц, ±40 В (4 пары транзисторов): 380 Вт
• Коэффициент нелинейных искажений (THD+N) (-1 дБ от максимальной мощности, 1 кГц, 4 Ом): 0,006%
• Диапазон питающих напряжений:
  • При 2 парах транзисторов: ±20 В … ±45 В
  • При 4 парах транзисторов: ±20 В … ±60 В
  

Усилитель не требователен к элементной базе.

Резисторы (кроме указанных на схеме) выбираются с расчетом на мощность 0,25 Вт. Рекомендуется использовать металлопленочные резисторы, так как они обеспечивают меньший уровень шума. Допускается применение как советских МЛТ, так и качественных китайских аналогов. Стремиться к использованию высокоточных резисторов нет необходимости, так как это не окажет значительного влияния на звук. Допустим допуск резисторов 10%.

Особое внимание следует уделить качеству конденсаторов на пути прохождения сигнала (С1 и С5). Рекомендуется использовать конденсаторы высшего возможного качества. Для С5 лучше выбрать неполярный электролит (допустим и полярный). Следует избегать электролитов фирм Elzet, Chang и других бюджетных китайских брендов. Категорически нельзя использовать электролиты производства СССР — они давно высохли и не соответствуют параметрам. Конденсаторы С9, С10, С11, С12, С3, С4 — это электролиты фильтра питания. Их качество не критично, но также стоит избегать дешевых аналогов и старых советских конденсаторов. Номинальное напряжение должно соответствовать напряжению питания.

Конденсаторы С13, С14 — пленочные, неполярные. Их качество не является критичным, но лучше выбрать компоненты среднего или высокого класса. По транзисторам правило одно: применять только те, что указаны на схеме, и сюрпризов не будет. Не стоит использовать транзисторы-аналоги производства СССР.

Усилитель работает в классе AB и требует качественного охлаждения. Ключевые характеристики радиатора — площадь поверхности и толщина основания. Для отвода 1 Вт тепла требуется примерно 12-18 см² площади радиатора (для алюминия). Толщина основания должна быть максимальной. Необходимую площадь можно рассчитать по формуле: S = Pвых * (1 - КПД) * (12..18). Для усилителя мощностью 150 Вт площадь радиатора должна составлять от 720 см² до 1080 см². При использовании активного охлаждения (вентилятора) площадь можно уменьшить, но следует учитывать шум и пыль.

Катушка на выходе (Zobel network) представляет собой 15-20 витков провода сечением 1-1,5 мм² на диаметре 8 мм. Точность намотки не критична.

Выходная мощность напрямую зависит от напряжения питания. Используя график ниже, можно подобрать необходимое напряжение питания, зная сопротивление нагрузки и требуемую мощность.

Для двух пар транзисторов не рекомендуется превышать напряжение питания выше ±45 В, независимо от сопротивления нагрузки. Разумный предел мощности для двух пар — 150 Вт. При использовании четырех пар транзисторов напряжение можно поднять до ±60 В, что обеспечит мощность 380 Вт на нагрузке 4 Ом.

Усилитель не требует настройки и начинает работать сразу после сборки. Если после включения наблюдается постоянное напряжение на выходе, перегрев, дым или самовозбуждение, проблема, скорее всего, в монтаже. Проверьте качество пайки, очистите плату от флюса, сверьте номиналы резисторов и цоколевку транзисторов со схемой. Для тех, кто ищет альтернативные решения, также полезен обзор простого концептуального усилителя на LM3886.

Печатная плата усилителя выглядит следующим образом:

Плата имеет раздельную землю для сигнальных и силовых цепей, что позволяет полностью исключить появление фона. Это решение обеспечивает чистый звук и стабильную работу усилителя.

Точки подключения на плате:

IN – вход сигнала.
sGND – входная земля (земля от источника сигнала).
OUT – выход усилителя.
GND – один контакт для подключения к земле блока питания, второй – минусовой выход усилителя к АС.
±U – шины для подключения источника питания усилителя.

Автор проекта: [Nem0]