50 Watt power amplifier circuit gamit ang mga mosfet

Ang power amplifier ay bahagi ng audio electronics. Ito ay dinisenyo upang i-maximize ang laki ng lakas f na ibinigay signal ng input. Sa tunog electronics, pinatataas ng pagpapatakbo ng amplifier ang boltahe ng signal, ngunit hindi maibigay ang kasalukuyang, na kinakailangan upang magmaneho ng isang pagkarga. Sa tutorial na ito, magtatayo kami ng isang 50 Watt RMS output power amplifier gamit ang MOSFETs na may isang 8 Ohms impedance speaker na konektado dito.

Topology sa Konstruksiyon para sa mga Amplifier

Sa isang sistema ng kadena ng amplifier, ang power amplifier ay ginagamit sa huling o huling yugto bago ang pagkarga. Pangkalahatan, ang system ng Sound Amplifier ay gumagamit ng mas mababa sa topology na ipinakita sa block diagram.

Tulad ng nakikita mo sa diagram ng block sa itaas, ang Power Amplifier ay ang huling yugto na direktang konektado sa pagkarga. Pangkalahatan, bago ang Power Amplifier, ang signal ay naitama gamit ang Pre Amplifiers at Voltage control amplifiers. Gayundin, sa ilang mga kaso, kung saan kinakailangan ang pagkontrol ng tono, ang circuit control ng tone ay idinagdag bago ang Power Amplifier.

Alamin ang Iyong Load

Sa kaso ng Audio Amplifier system, ang pagkarga at ang kapasidad sa pagmamaneho ng load ng amplifier ay isang mahalagang aspeto sa konstruksyon. Ang pangunahing load para sa isang power Amplifier ay ang Malakas na Speaker. Ang output ng amplifier ng kuryente ay nakasalalay sa impedance ng pagkarga, kaya ang pagkonekta ng isang hindi tamang pag-load ay maaaring ikompromiso ang kahusayan ng Power amplifier pati na rin ang katatagan.

Ang Malakas na Tagapagsalita ay isang malaking pagkarga na kumikilos bilang isang Inductive at Resistive load. Ang power amplifier ay naghahatid ng output ng AC, dahil dito ang impedance ng speaker ay isang kritikal na kadahilanan para sa wastong paglipat ng kuryente.

Ang imppedance ay ang mabisang paglaban ng isang electronic circuit o sangkap para sa alternating kasalukuyang, na nagmumula sa mga pinagsamang epekto na nauugnay sa ohmic na pagtutol at reaktibo.

Sa Audio electronics, ang iba't ibang mga uri ng Loudspeaker ay magagamit sa iba't ibang wattage na may iba't ibang impedance. Ang impedance ng speaker ay maaaring mas maintindihan gamit ang ugnayan sa pagitan ng daloy ng tubig sa loob ng isang Pipe. Isipin mo lang ang loudspeaker bilang isang tubo ng tubig, ang tubig na dumadaloy sa pamamagitan ng tubo ay ang alternating audio signal. Ngayon, kung ang tubo ay naging mas malaki ang diameter, ang tubig ay madaling dumaloy sa pamamagitan ng tubo, ang dami ng tubig ay magiging mas malaki, at kung babawasan natin ang diameter, mas mababa ang tubig na dumadaloy sa pamamagitan ng tubo, kaya ang dami ng tubig ay magiging mas mababa Ang diameter ay ang epektong nilikha ng ohmic paglaban at reaktibo. Kung ang tubo ay lumalaki sa diameter, ang impedance ay mababa,kaya ang nagsasalita ay maaaring makakuha ng mas maraming wattage at ang amplifier ay nagbibigay ng higit na senaryo ng paglipat ng kuryente at kung ang impedance ay makakakuha ng mataas sa gayon ang Amplifier ay magbibigay ng mas kaunting lakas sa nagsasalita.

Mayroong iba't ibang mga pagpipilian pati na rin ang iba't ibang mga segment ng mga nagsasalita ay magagamit sa merkado, sa pangkalahatan ay may 4 ohms, 8 ohms, 16 ohms, at 32 ohms, kung saan 4 at 8 ohms speaker ang malawak na magagamit sa murang mga presyo. Gayundin, kailangan nating maunawaan iyon, ang isang amplifier na may 5 Watt, 6 Watt o 10 Watt o higit pa ay ang wattage ng RMS (Root Mean Square), na inihatid ng amplifier sa isang tukoy na karga sa patuloy na pagpapatakbo.

Kaya, kailangan nating mag-ingat tungkol sa rating ng speaker, rating ng amplifier, kahusayan ng speaker, at impedance.

Pagtatayo ng Simpleng 50W Amplifier

Sa mga nakaraang tutorial, gumawa kami ng 10 Watt power amplifier, 25 Watt power amplifier at 40 Watt power amplifier. Ngunit sa tutorial na ito, magdidisenyo kami ng isang 50 Watt RMS output power amplifier gamit ang MOSFETs. Sa nakaraang mga tutorial, ginamit namin ang nakatuon na power amplifier IC, TDA2040 para sa 25 Watt at para sa 40 Watt amplifier, ngunit sa disenyo na ito, gagamitin namin ang komplimentaryong pares ng N at P channel MOSFETs upang makuha ang 50Watt power output. Ang output ay magiging medyo matatag at ang THD ay magiging minimum. Magmaneho kami ng 8 ohms Load kasama nito.

Gumamit kami ng dalawang malawak na tanyag na komplementaryong MOSFETs IRF530N at IRF9530N na malawak na magagamit sa mga lokal na tindahan pati na rin sa mga online na tindahan.

Sa imahe sa itaas, ang kaliwa ay ang IRF530N at ang kanan ay IRF9530N. Parehong isang TO-220AB na pakete.

Ang dalawang MOSFET na iyon ay lumilikha ng operasyon na push-pull upang magmaneho ng 8 Ohms 50 Watt RMS speaker.

Kinakailangan ang Component

Upang maitayo ang circuit kailangan namin ng mga sumusunod na sangkap-

Vero board (maaaring magamit ang tuldok o konektado kahit sino)
Panghinang
Wire ng panghinang
Nipper at Wire stripper tool
Mga wire
Pinong lababo ng init ng Aluminium na may 2mm kapal at 50 mm x 30mm na sukat.
35V Rail to Rail power supply na may + 35V GND -35V output ng power track
8 Ohms 50 Watt speaker
Mga resistor (10R, 300R, 560R, 680R, 820R, 1.2k, 2.2k, 10k, 15k) - 1nos.
Mga resistor (2.7k, 4.7k, 47k) - 2nos.
100uF 63V capacitor
47uF 63V Capacitor - 2pcs
68nF 100V
220pF 50V
1n4002 Diode
IRF530
IRF9530
.1uH Air core Inductor 5A na-rate
BC556 -2 na mga PC
BC546 - 2 mga PC

Circuit Diagram at Paliwanag

Ang eskematiko para sa 50 watt Audio Amplifier na ito ay may ilang mga yugto. Sa simula ng amplification, ang isang mababang pass filter na humahadlang sa ingay ng mataas na dalas. Ang low pass filter na ito ay nilikha gamit ang R1, R2, at C1. Ang resistors R1 at R2 ay may dalawang operasyon, una ito ay isang bahagi ng mababang pass filter, pangalawa, ito ay isang voltner divider pati na rin isang kasalukuyang limiter.

Sa pangalawang yugto ng circuit, ang Q1, at Q2, na mga transistor ng BC556, ay gumagana bilang isang kaugalian na amplifier.

Susunod, ang Power amplification ay tapos na sa dalawang MOSFETs, IRF530N at IRF9530. Ang dalawang MOSFET na ito ay komplementaryo at tumutugmang pares. Ang dalawang MOSFET ay may parehong pagtutukoy, ngunit ang isa ay N-Channel at ang isa pa ay P-channel. Ito ay isang mahalagang bahagi ng circuit. Ang dalawang MOSFET na ito ay kumikilos bilang isang driver ng push-pull (Isang malawakang ginamit na topology o arkitektura ng amplification). Upang himukin ang dalawang MOSFETs, Q3 at Q4, ginagamit ang BC546. Ang dalawang transistor na ito ay nagbibigay ng sapat na gate drive sa MOSFETs. Ang R15 ay isang mataas na risistor ng wattage na gumaganap bilang clamping circuit na may capacitor 68nF at 1uH inductor ay idinagdag para sa pagbibigay ng matatag na pagpapalaki sa 8 Ohms Loudspeaker.

Pagsubok sa 50watt Amplifier Circuit

Gumamit kami ng mga tool ng simulate ng Proteus upang suriin ang output ng circuit; Sinukat namin ang output sa virtual oscilloscope. Maaari mong suriin ang kumpletong demonstrasyong Video na ibinigay sa ibaba

Pinapagana namin ang circuit gamit ang +/- 35V at ibinigay ang input sinusoidal signal. Ang channel A (Yellow) ng oscilloscope ay konektado sa buong output laban sa 8 ohms load at ang input signal ay konektado sa buong channel B (Blue).

Maaari nating makita ang pagkakaiba ng output sa pagitan ng input signal at ang pinalakas na output sa video: -

Gayundin, sinuri namin ang output wattage, ang Amplifier wattage ay lubos na nakasalalay sa maraming bagay, tulad ng tinalakay dati. Ito ay lubos na nakasalalay sa impedance ng speaker, kahusayan ng speaker, kahusayan ng Amplifier, topology ng konstruksyon, kabuuang distansya ng maharmonya atbp Hindi namin maaaring isaalang-alang o kalkulahin ang lahat ng mga posibleng kadahilanan na nilikha ng mga dependency sa amplifier wattage. Ang totoong circuit ng buhay ay naiiba kaysa sa simulation dahil maraming mga kadahilanan ang kinakailangan upang isaalang-alang habang sinusuri o sinusubukan ang output.

Pagkalkula ng Amplifier Wattage

Gumamit kami ng isang simpleng pormula upang makalkula ang wattage ng amplifier -

Wattage ng Amplifier = V ² / R

Ikinonekta namin ang isang multi-meter ng AC sa output. Ang AC boltahe na ipinapakita sa multi-meter ay rurok sa rurok ng AC boltahe.

Nagbigay kami ng napakababang dalas ng signal ng sinusoidal na 25-50Hz. Tulad ng sa mababang dalas, ang amplifier ay maghahatid ng higit pang kasalukuyang sa pag-load at ang multimeter ay maaaring tuklasin nang maayos ang boltahe ng AC.

Ipinakita ng multimeter ang + 20.1V AC. Kaya, ayon sa formula, ang output ng power amplifier sa 8 Ohms load ay

Amplifier Wattage = 20.1 ² /8 Amplifier Wattage = 50.50 (50W humigit-kumulang)

Mga Bagay na Dapat Tandaan habang Bumubuo ng 50w Power Amplifier

Kapag nagtatayo ng circuit, ang mga MOSFET ay kinakailangan upang maiugnay sa heatsink nang maayos sa yugto ng Power amplifier. Ang mas malaking heatsink ay nagbibigay ng isang mas mahusay na resulta.
Mahusay na gumamit ng mga marka ng audio na naka-rate na rate ng kahon ng audio para sa isang mas mahusay na resulta.
Palaging isang mahusay na pagpipilian na gamitin ang PCB para sa application na nauugnay sa Audio.
Gawing maikli ang mga bakas ng kaugalian ng amplifier, at mas malapit hangga't maaari sa bakas ng pag-input.
Panatilihing pinaghiwalay ang mga linya ng audio signal mula sa maingay na mga linya ng kuryente.
Mag-ingat tungkol sa kapal ng mga bakas. Dahil ito ay 50 Watt na disenyo, kinakailangan ang isang mas malaking kasalukuyang landas, kaya i-maximize ang lapad ng bakas.
Ang lupa sa eroplano ay kailangang nilikha sa buong circuit. Panatilihing maikli ang landas ng pagbalik sa lupa hangga't maaari.

Makamit ang Mas Mahusay na Mga Resulta

Sa disenyo ng 50 Watt na ito, ilang mga pagpapabuti ang maaaring gawin para sa mas mahusay na output.

Magdagdag ng 220uF decoupling capacitor na may hindi bababa sa 63V na marka sa positibo at negatibong track ng kuryente.
Gumamit ng 1% na rate na resistors ng MFR para sa mas mahusay na katatagan.
Baguhin ang 1N4002 diode gamit ang UF4007.
Baguhin ang R13 gamit ang isang 1k potentiometer upang makontrol ang kasalukuyang quiescent sa mga power MOSFET.
Gumamit ng toroidal Inductor sa halip na Air core na may.25uH 5A.
Magdagdag ng Fuse sa kabuuan ng output, mapoprotektahan nito ang circuit sa speaker overdrive o output ng kondisyon ng maikling circuit.

Gayundin, suriin ang iba pang mga circuit ng audio amplifiers:

40 Watt Audio Amplifier gamit ang TDA2040
25 Watt Audio Amplifier Circuit
10 Watt Audio Amplifier gamit ang Op-Amp