Projekt č. 2

StoliTRONIK > Projekty > STPA 70WA-V01

Projekt č. 2

Zesilovač 2 x 35W ve třídě A (STPA70WA-V01) - upravená verze od J. L. Linsley Hoodse z roku 1969 obohacená o inteligentní ochranné obvody

Poučen z předchozích nezdarů sestrojil elektrickou kytaru, tak to zaznělo v jedné písni, ale v reálu to nemá daleko od pravdy. Já poučen a obohacen zkušenostmi z projektu č. 1 se pouštím do nového projektu č. 2, kterým je znovu zesilovač ve třídě A, ale tentokrát o vyšším výkonu 2 x 35W. Proč zrovna 2 x 35W, no protože se mi v šupleti válí v podstatě nový toroidní transformátor, který má na sekundáru 30V a je dimenzovaný pro odebíraný proud 8A. Provedl jsem tedy propočty a zjistil, že toto trafo může být použito pro tento zesilovač. Původně jsem si toto trafo jsem navinout pro projekt č. 1, který jsem začal tvořit dle předlohy z knihy Tranzistorové výkonové zesilovače od pan Zdeňka Kotisy, která je plná chyb a dle jeho popisu zesilovač nefungoval správně. Takže z tohoto nezdaru mi doma zbyl tento transformátor. Dále jsem se nechal inspirovat zapojením, které publikoval pan František Hlava na svém webu. Dle jeho popisu se jeho projekt značně shoduje s tím co plánuji vyzkoušet v tomto projektu. Jedná se tedy o klasické zapojení od JLH z roku 1969 s tím rozdílem, že na výstupu zesilovače jsou výstupní výkonové tranzistory posíleny paralelním zapojením další dvojice tranzistorů, která snižuje proudové zatížení původních tranzistorů. Pro tento projekt jsem se rozhodl použít tranzistory od našeho již zaniklého výrobce TESLA a konkrétně typy KD503 jako výstupní výkonové dvojice a jako budič jsem použil tranzistor KD337. Jako vstupní tranzistor prvního zesilovacího stupně jsem použil tranzistor BC556.

Pro tento projekt dále plánuji použití inteligentních ochran, které budou tvořeny pomocí mikrokontroléru ATmega 328P, takž se máte na co těšit.

V současné době je zesilovač ve fázi vývoje, níže uvádím mé vývojové schéma zapojení, jehož funkčnost můžete shlédnou na mém YouTubovém kanále

Vývojové schéma zapojení:

Frekvenční charakteristiky pro zapojení s 4xKD503 - 35W/4Ω v testovaných variantách

Vlastnosti testovaných variant můžete shlédnout na mém YouTubovém kanále:

1) Verze s budičem KD337 a s kondenzátorem C7 o hodnotě 1000pF

2) Verze s budičem BD139 a skondenzátorem C7 o hodnotě 470pF, 220pF a s nezapojeným kondenzátorem C7

3) Verze s výkonovými tranzistory BD249 - poslední hrátky s tímto JLH obvodem

Poznámky z vývoje 26.4.2023:

Zatím to vypadá že do finále se dostane verze s budičem BD139 s kondenzátorem C7 470pF. Je to v podstatě takový rozumný kompromis mezi verzemi, které jsou zobrazeny v grafu frekvenční charakteristiky. Verze s budičem KD337 a s kondenzátorem C7 1000pF má značný útlum při vyšších frekvencích a pokud snížím kapacitu kondenzátoru C7 na hodnotu 470pF, tak dochází ke značnému zkreslení na vyšších frekvencích už kolem 20kHz, což je způsobeno budečem KD337. Proto byl budič KD337 nahrazen tranzistorem BD139 čímž bylo zkreslení odstraněno. Zapojení se bez kondenzátoru C7 chová sice nejlépe co se týče přenášeného pásma na vysokých frekvencích, ale zkreslení je dosti velké už nad 15kHz i s tranzistorem BD139 a proto se do finále zatím dostává varianta, kterou jsem popsal v úvodu tohoto odstavce.

Poznámky z vývoje 06.05.2023:

Po posledním měření finální verze s tranzistory KD503 mě ještě napadlo použít toto zapojení s modernějšími výkonovými tranzistory BD249. Podařilo se mi je sehnat za rozumný peníz a tak nakonec jsem navrhul DPS univerzálněji pro možnosti použití jak tranzistorů KD503, tak i pro BD249 a podobné typy. Tranzistory BD249 lze napájet přímo na DPS a tranzistory KD503, které by byly přimontované na chladiči by s deskou DPS byly propojeny krátkými vodiči. Nakonec až modul postavím, tak uvidím jestli s těmi tranzistory BD249 se bude zesilovač chovat jinak (třeba lépe na vyšších frekvencích). Dále jsem se rozhodl na místo jednoho výstupního kondenzátoru použít více paralelně řazených kondenzátorů a to z důvodu zmenšení jeho impedance. Bohužel se mi nepodařilo sehnat 5W rezistory s hodnotou 0,1Ω a tak jsem na místo nich sehnal rezistory s radiálními vývody, takže DPS byla pro ně přizpůsobena jak je patrné z 3D modelu. Při návrhu DPS jsem kladl velký důraz na to, aby výstupní svorky zesilovače byly co nejdále od vstupních svore a to z důvodu zamezení rozkmitání zesilovače, což by umožňovalo nezapojit kondenzátor C7, který sice zabraňuje kmitání zesilovače, ale naproti tomu zhoršuje přenos na vyšších frkvencích.