ic晶体管功放 三十年磨一剑,再度DIY单端甲类晶体管功放

小编 2024-11-25 产品展示 23 0

三十年磨一剑,再度DIY单端甲类晶体管功放

1、 缘由

80年代初期晶体管功放全面取代电子管功放,兴起一股前所未有的DIY音响扩大器的热潮,当时有一本叫《音响技术》的杂志,更是把这股风潮推到最高点,每个人都想DIY一台音响,即使没有能力的人也要找别人组一台才够潮。

当时个人对什么是晶体管,什么是欧姆定律完全搞不清楚,更不用说DIY所需的电路分析能力,但这一点也不会妨碍渴望DIY的实现,因为当时的DIY环境确是十分友善,软体有《音响技术》,这本杂志不断的提供技术指导与装机分享。硬件方面当时有许多半成品套件可选,而且只要按图施工,几乎都能成功。

犹记得,当时购买了一些套件,DIY了几台音响。会响,当时也觉得不差,算是初步体验了装机成功的喜悦,也消除了DIY高不可攀的屏障。但这种廉价的成就感很快就小消失,取而代之的是想更上一层楼,拥有分析,设计电路能力的渴望。这被激发的渴望被《音响技术》这本杂志滋润养大,因此自我期许有朝一日,能设计DIY一台纯A类扩大机,品尝一下传说中A类功放音质醇厚的丰满韵味。

这份自我改善的渴望,让我对电学产生了浓厚的兴趣,也对我日后的学习,工作产生了莫大的影响。后来,忙于工作,家庭,难有自己的时间DIY音响,但是几十年来这份渴望从未从脑海中退去,对音响知识技术的追求,与对电学相关知识的学习从未中断,后来在网上订购一本Designing Audio Power AMPlifiers,以过去累计的电学基础,有系统的研读,一路走来累积了足够的DIY能量。此外,90年代PC开始风行,而且来势汹汹,锐不可挡,DIY音响风潮一时如溃堤之水,极速退烧,一夕间商家的功率晶体,散热片,大电容无人问津,许多曾经热衷DIY音响者将手中的音响零件当垃圾丢弃。由于个人对DIY音响中毒过深,着迷狂热、陷入无法自拔,趁此谷底你丢我捡收集不少功率晶体,散热片,大电容,总希望有朝一日能派上用场,得偿DIY音响宿愿。

历经数十载,人已老,所收集零件也已堪称为稀世"古董",唯独实现DIY音响的初衷不减,这股热情让我在盖完房子后,有较多的机会将过去所知所学,用在实现年轻时DIY音响的梦想。经历人生各阶段的淬炼,人生至此早已领悟,这世上没有完美历久不衰的东西,因此,DIY着重于应用所学与探索过程,而不是在于追求永无止境,登峰造极的绝世扩大机。也因此,我会尽量消化手边过去收集的零件,看看能否将它们发挥到极致,而不会去追求所谓的最新,最好的发烧零件。

2、 思秋与秋收之美

在整理设备,准备重新投入DIY时的心情是十分复杂的。一方面,感叹数十年过去了,物是人非,手中的老零件,老仪表、老设备、与时下追求速度更快,体积更小,功率更大,功能更多,效率更高的趋势与潮流形成强烈的对比。此情此景使我想到,马致远的《天净沙,思秋》中,古道西风瘦马的情境,对此还颇有感触,仿佛自己是一个DIY游子,浪迹电子江湖多年,在此迟暮之年,面对时下的潮流与自己年少的梦想,有几分岁月不饶人的无奈,与年少梦想即将被时代潮流淘尽的感慨。

另一方面,想到能将过去数十年所学,卸下一切功利,竞争与生存报复,用于生活中,自由挥洒实现年少时的梦想,心中充满感恩,也颇为期待此次DIY能好好品尝,细细体会生命中秋收之美。

3、 挑战A类扩大器

A类扩大器并非什么先进的扩大器,它的效率奇低,造价奇高,体积庞大。但也有其它扩大器无法超越的优点,如放大所产生的谐波据说最接近实际乐器所产生的谐波,因此比较自然,较耐听,这也是其历久不衰的原因。年轻时被音响厂商长期洗脑,种下今生矢志要禽兽DIY一台纯A类扩大机,饱享传说中A类扩大机醇厚风味的梦想。自知这可能是今生最后机会,几遍发苍苍视茫茫,电阻色码无法分辨,焊点无法清晰辨识,也要奋力一战。戴上头戴式放大镜,凑近PCB重温那焊锡逸散出的松香味,别是一番滋味在心头。

4、 扩大器简史

1956年MR.H.C.IN于RCA实验室发表A LIN TOPOLOGY AUDIO AMPLIFIER,此扩大器的架构迄今,已经经历60-70年来的改善衍进,但其包括输入级、电压放大级、输出级的架构,几十年来没多大的改变,一直是现代音响的主流架构,即使半导体技术已有大幅进步,但扩大器始终都是没有脱离这个架构,或者说这是电晶体扩大器最适宜的架构。

主架构虽然没大幅改变,但是由于各种失真探讨,各级逐步衍化加入电流镜、串叠、恒流源、偏压电路、增加驱动级、舍弃输出电容,兵连输出、稳定与保护电路等,使电路日益复杂、细致、周延、表现当然更多传真与品味。

5、 单端输出与推挽输出

在构思架构时,发现单端输出,与推挽输出,各有其利弊,各有其爱好与拥护者。所谓单端输出是指输出端是有单一极性NPN晶体管,或PNP晶体管输出完整波形。输出期间没有轮流切换的问题。而推挽输出,即是采用两种不同极性的晶体管,分工各自负责半周波形,一推一挽轮流工作,最为人诟病的问题是两组晶体管轮流工作时,产生的失真与不协调,早起因为PNP管较少,也有扩大器全部用NPN分成两组输出,一组用于正半周,一组用于负半周。

究竟要用哪种架构?既然要消化既有零件,当然要看看有什么材料才能决定要做什么。手边有十几对2N3055与MJ2955功率管,这种铁壳的功率管,三十年前炙手可热,每个DIY音响的发烧友手边总有几对,如今退烧人们当垃圾丢弃。这些古董级功率管到底还堪用吗?重新查阅其技术规格,发现其频宽用于音频放大器仍游刃有余,毕竟,这几十年来人类的耳朵并没有太大的进化,几十年前令人发烧的元件,今天一样能打动人心。

为了初步了解这些功率管的特性,与增加一些DIY的手感,个人以土法炼钢的方式模拟晶体曲线追踪器的功能,简单地测量数对2N3055与MJ2955功率管的β值。我发现PNP管的β值,普遍比NPN管几乎高出一倍。这使我从新评估是否要用NPN,PNP上下对称推挽的输出架构了。在整个线性放大架构中虽NPN 、PNP二者差异会由反馈修正,使输出信号按反馈比例收敛与原信号一致。就一般水准功放而言,在示波器上几乎无法分辨出输入与输出信号的差异。但这并不表示PNP、NPN二者的差异不会影响放大器的表现,尤其是长期聆听,大部分人还是有感的。

因为经过反馈电路来修正的过程会产生谐波,加上NPN、PNP推挽切换也会音响谐波,令人感受不悦,这些不利的因素使我放弃推挽架构,而选用单端模式。

6、 扩大器也是一种乐器何必太在乎效率

A类单端输出架构最大的缺点,就是效率只有推挽的二分之一,然而,这并不折损我对它的兴趣。在我越是了解扩大器的原理与主动元件的特性,就越是感觉世上没有所谓的原音重现这种扩大器。在放大过程,无论采用何种架构与元件,均会产生各式各样的失真,而且还会因为增生谐波交互作用,综合成新的杂讯号。以现在的元件和技术,一般扩大器都能产生和原来信号十分相似的输出信号,也许扩大器真正的差别在于同样的音源,有些扩大器产生失真与加材料的机构,仍然能令人愉快,令人感动。有些扩大器放大的结构,却令人觉得枯燥不耐听。因此,个人认为扩大器也是一种乐器,以输入信号来弹奏的乐器,单端输出架构效率虽低,但效率不是乐器的首要诉求,悦耳耐听,能撼动人心才是重点。

7、 单端输出与推挽输出效率差异说明示意

推挽式的输出效率比单端的输出大一倍,因此,二者若要获得相同的输出功率,单端输出的静态电流要比推挽输出的静态电流大一倍。这也就意味着要更大的散热片与功率管。以下示意图说明单端与推挽输出,二者工作模式与效率差别。

8、 原汁原味的A类扩大器

在单端输出架构中,大名鼎鼎的NELSON PASS 1977所提出的架构深获我心,这是典型传统的单端输出A类扩大器,他提出架构,也完成设计,有兴趣的读者可以到官网瞧瞧。

NELSON PASS 1977所发表的架构,至今已经过了将近40年,这当然是古董级的架构,我不会照单全收,而会按照我手边的资料,加入一些可能令人悦耳的元素,并视情况调整改善。

9、 多大功率?A类小而美是鱼与熊掌?

原本的构想是想设计一台精致细腻、小而美的纯A类扩大器,功率约10W,用来取代一般电脑用的扩大器。实作后,才警觉A类扩大器没有小而美存在的空间,特别是单端输出,实际效率大概只有十分之一,散热片就是庞然大物。再者,视听时找到手边一直12-0-12/5A的变压器,经整流滤波加载后,得15V的直流电压,静态电流调到1.6A。输入正弦波,以8欧姆负载测得最大输出峰值电压约为12.5V,经换算为9.76W,最大功率接近10W

自知自己音乐素养有限,初步测试时找一些自己熟悉的音乐试听,感觉还颇有A类丰润浑厚的味道。一阵自我感觉良好后,觉得应该找些音域较宽广的交响曲来试听,找到贝多芬五号C小调交响曲。此曲时而轻声细柔如涓涓流水。时而百乐齐奏势如万马奔腾。视听室架着示波器监看,发现这个功率的动态范围稍显小,发现大音量时某些突然涌入的信号会被削平,即所谓的截波现象。

最后冲量现有资源与需求,把工作电压拉高到+—20V,把静态电流调高为2A,扣除一些损耗,获得8欧姆负载14W输出,此时峰值电压为15V,相较于原先的12.5V提升不多,但是对我而言,这个功率已经足够满足家里客厅或者书房的聆听空间,除了试机外,聆听时并不需要将姨娘转大到截波的情况,就能获得所能容忍的极大聆听音量。

A类单端输出静态电流必须为最大输出的1/2,这事先就这样规划好,不然最大输出电流超过静态电流,负半周就会发生截波现象,同样情况,若推挽式输出架构,只会从A类变为AB类,并不会产生截波现象,这也是单端输出的缺点,还好这个缺点很容易预知与避免。

朋友搬来一对20年前瑞丰音响产的L18/5.3欧姆喇叭,号称可承受300W。因找不到相关规格,原先担心推不动,没想到在约25平方的工作室以略大于半功率试听就能获得足够的音量,再大声就扰邻了。

喇叭由8欧姆变为5.3欧姆,要重新考虑静态电流以免发生截波现象,若5.3欧姆要获得和8欧姆14W输出功率,输出峰值电压要达12.2V,静态电流至少要由2A加大到2.3A。评估现况,由计算值来看,静态电流不变,喇叭阻抗变小,功率是降低了,但试听时以5.3欧姆2A静态电流保持不发生截波现象的音量试听,感觉音压不但没有变弱,反而更有劲了。一般喇叭还是以8欧姆为主,因此,静态电流维持在2A。说了半天,最后的规格是:工作电压+_20V、静态电流2A、最大输出8欧姆/14W或5.3欧姆/10W。

10、 设计概述

本机架构采用NELSON PASS 1977所提出的单端架构,输入级采用OP-AMP,设计过程特别考虑电晶体的非线性特性,各级晶体管均加入射极电阻,恒流源、晶体BE并联电阻等改善措施,以期降低晶体管非线性不完美特性的影响,整体完成后发现有热跑现象,再加入有效的温度补偿电路,以下简述设计时的考量。

A、 削足适履的输入级

输入级通常是用二只晶体管做差动放大,一端是输入信号,另一端是输出端回馈来的信号,而端信号比较厚产生误差信号,用以驱动后续的电压放大级,产生所需的修正,以期收敛到而端相等。

为了克服晶体管的非线性不完美特性,现代输入级电路通常会在射极加入恒流源,集电极加入电流镜,或加入CB组态形成串叠放大,以期改善非线性特性。这些电路都不难,难的是要如何购得理想配对的晶体管。虽然电路不需配对也能正常工作,因为最终都会以整体回授修正,但如前述,这种不对称会产生不必要的谐波,令人不悦。

用于输入级,低噪音且配对好的小信号晶体管,由于量少,其实并不好找。而手边正好有几颗OP /AD847,犹记得这几颗IC当年每只都近百元,要是再不好好利用,再过几年可能就会被不识货的晚辈当做垃圾处理。既然如此,就把差动级改成运放,即可物尽其用,又能使电路简单利落。而AD847的表现也不俗,SLEW RATE高达300V/US。实际使用也令人满意,无信号输出中点电压也始终稳定地维持在零电位。以此实际聆听贝多芬5号C小调交响曲时,曲中戛然而止的音符表现的干净利落,毫不拖泥带水,对陡然全体乐器齐鸣展现的瞬间爆发力,确是震动人心。

b.射极电阻是画龙点睛,不是画蛇添足

晶体管交流模型中有一个关于放大率的重要参数RE,很不幸的是这个re参数不是一个定值,因为re=VT/IC,IC会随着信号大小而变,IC改变re也会跟着改变,最后放大率也会受影响改变,这些改变导致信号的瞬时放大率不同,因而产生不必要的谐波影响音质。若电路中加入射极电阻RE,使RE>>RE,因此re+RE计算放大率时re的变化可以忽略,整体增益可用稳定的RE来计算。这做法是折损一些增益,来换区相对稳定的放大率,为了达到这个目的,本机所有晶体管都加上射极电阻,即使是电压放大级也不例外。

c、 攸关信号解析度的恒流源

本机为单端放大架构,输入级采用运放IC,因此从电压放大级开始,每级均以恒流源串叠。理想的恒流源阻抗可视为无穷大,当然无限大只是一个概念,实际的世界仍有其极限。阻抗愈大意味着电流流过时的压降愈大,压降愈大就能产生更强的驱动反应,因此,恒流源的高阻抗能让各位小的变化产生巨大的改变,如此,可提升电路的解析能力,更有能力表现音源的细腻变化。

NELSON PASS原作中把输入级,电压放大级,驱动级的恒流源绑在一起,而驱动级有和后续的输出级限流穿在一起,这一连一串的组合,会有牵一发而动全身的效应,而输出级限流会随温度和信号的变化而不断的ON-OFF作用。个人觉得这样多少会干扰到输入级与电压放大级恒流源的稳定性,因此设计时把驱动级恒流源独立出来,并且也用目前常用的固定变压恒流方式,取代原作以电阻简单分压的恒流方式。

d、 不可等闲视之的晶体管BE并联电阻

晶体管BE间存有接线电容、极间电容与米勒等效电容等,这些电容在放大时会产生充放电,一般电路都能提供快速充电的路径,但放电则否,若不提供适当的放电路径,对快速变化的信号无法产生及时反应,尤其是功率管BE极间电容更不容忽视。NELSON PASS原作中所有功率晶体管均采用NPN型,其中BE均加并电阻,本制作为利用手边的MJ2955,把部分NPN晶体管改成PNP,为提供有效放电途径,也在BE间加入并联电阻,以期加速系统反应。

设计完成我用古董级示波器以200KHZ方波测试,概略得到SLEW RATE=21.5/US:

若以正弦波100KHZ/满功率15V计算,所需SLEW RAT=2*П*Frequency*peak voltage

Slew Rate=2*П*vp/t=9.4/US

人耳听力极限约为20KZ,以本机的SR=21.5V/US测试值,系统收敛时间约为2US,对放大各式人耳能感受的音乐已是游刃有余。回头看看NELSON PASS公布的SR数据是30V/US,推测是归功于简洁的电路与他使用的原件,NELSON PASS果然名不虚传。

e、 天衣无缝的温度补偿电路

A类扩大器效率低,输入功率大部分都以热量的形式消耗掉,装机后初步试听,发现温升,电流漂移严重。试听前调整静态为1.8A,听半小时,之间电流表小号电流节节上升到2.6A,散热板烫到补课触摸。再听一小时,电流显示3A,这是我电源供应的极限,磁石随手找来一只温度计,放在散热板,概略测得温度为80度,实际应该更高,至此热跑脱已经十分确定,电源供应器外壳也开始发热,再玩下去,就会烧掉。

仔细分析NELSON PASS的架构,发觉他对温升补偿部分,在电路中几乎毫无描述之处,推测他是用强化散热的方式来克服温度的上升问题。我不想再加大我的散热片了,再大,后续机箱会很不好处理,也不想加风扇,太吵,此外我也没有NELSON PASS那么潇洒,把机器当做煎蛋器。

NELSON PASS的电路中已有调整静态电流的限流装置,为何没有发生作用?为了探索这个问题,动手如下图,接了两个电表观察其中的变化,发现V2会随着温度上升而上升,这个表示电流一直随着温度增加而增加,而V1却始终不动如山,至此,恍然大悟,原来V1已经被前面的偏流与限流电路钳制住。VBE+vre=定值

当温度上升VBE下降,热效应导致IB增加,IC随着正价,驱使流经电阻的电压降上升,以补偿VBE的下降,最后使VBE+VRE维持在定值。结果是:原先设定的静态电流会随着温度上升而变大。

为了解决系统对温度毫无招架之力的问题,我决定另起炉灶以摆脱原电路的报复,我的作法是取一个不受温度干扰的独立参考电压,以此电压和流经恒流源射极电阻产生的压降比较,然后输出能使静态电流维持在设定值所需的补偿信号。电路中使用二级OP放大,增益值大22000,以期能感测到微小的漂移,达到百分百的补偿。有流经恒流源射极电阻的电流,会随着音乐信号微小变化,这些变化会使温度补偿电路不断来回产生修正补偿信号,这是要避免的状况,以免影响到放大电路,因此,在二级间加入积分器,累计捕捉真正漂移的误差信号,亦步亦趋予以修正补偿。

此电路效果还真立竿见影,历经长时间的聆听测试,实证温度补偿电路对温度漂移的修正补偿几致天衣无缝。散热片温升至60度就不再上升,数位电流表值始终维持在2A缓慢跳动,示波器监视波形,也未发现波形受到影响。

十一、电源电路与哼声

在试听阶段是一直使用电源供应器测试,最后决定供应电压为20V后,开始寻找变压器,手边没有现成的只好定制。定制就有较大选择空间,究竟是环形还是EI型。环形变压器最大有点是效率高,但好像也有不少缺点,传统EI变压器个人的使用经验是,矽钢片品质不是很好,铁损很大容易发烫,其余还能接受。老年人思维比较保守,采用EI变压器,先决条件是要找到采用高品质矽钢片制造的变压器的厂商,在网上找到一个号称采用日本进口矽钢片的,好像满复合要求,一阵沟通下单定制2只。

关于变压器规格的计算,由于A类单端输出的架构,当决定输出功率后,负载,静态电流,输出电压都必须设定好,否则片面的提高电压只是徒增加晶体管额损耗,并无法提升功率,这是要事先注意的部分。

由于考虑A类放大器的低效率,除了前段运放需稳压外,我不打算装稳压电路,因为那肯定是庞然大物,因此不需预加稳压电路约5V额损耗。所需直流电压是+—20V,经换算变压器二次侧规格是AC :16-0-16V/5A,整流后峰值电压是22.5V,预估加载后可能产生压降为1.2V,所以应该接近设计值。

数天后,两只变压器来了,用电子秤称了一下,3.5公斤,体积10.5*8.5*10.5,外观扎实沉稳。接上整流电路,正负电源各加上一只22000UF的滤波电容,马上进行测试。空载:16.7-0-16.7.满载16.2-0-16.2,嘉奖百分之三,整流后直流电压空载23.3V,满载20.4V,非常接近定制时的计算值。经2小时满功率假负载正弦波测试,以手触摸变压器仅微温,这令我赶到意外,颠覆个人以往对变压器加载会很烫的印象,目前为止令人满意。

去掉假负载换上拉岸边,还未加上信号就听到不小的哼声,原先用电源供应器没有这个问题,研究问题应该来自电源滤波电路。用示波器看一下120HZ电源涟波峰对峰值约0.36V,这个是哼声的根源所在吗?手边有数个10000UF的电容,找来2个0.22欧姆的电阻,焊成简单的RC滤波器。再试,真神,哼声小到贴近喇叭才能听到,这时由于贴近喇叭,也听到原先没有在意的高音喇叭发出的嘶声,不过二者不贴近喇叭都不易察觉,播放音乐计时遇到短暂休止也无损其寂静的氛围。

后续的机箱与成果

行文至此,扩大器架构与内涵已大致万恒。最后的挑战是如何找一个好机箱,现成的可用机箱,都是结合散热片整体设计,壮观棋牌,然而,我已经有够大的散热片,而且已经装好功率管完成测试。若改成现成机箱,势必要放弃这些散热片,并从新安装。评估摆了20几年的散热片此时不用,大概就难逃资源回收的命运,这个是我当初珍藏收集它的初衷?再者,拆下所有功率管再重新安装,这种重复性工作个人兴趣实在不高。看样子,要找到一个够大,够坚固合用的机箱,来安装我的怪兽扩大器还真不容易。

DIY过程中,享受一个电阻一个电阻计算,建构,

验证的乐趣,与克服困难所得到成就感,确实是生命中难得的美好过程。癞痢头的孩子,还是自己的好,音响好坏毕竟是很主观的感觉,我只能你说三十年磨此一剑是非常值得的,所得结果真是令人沉醉,生命秋收之美尽在不言中。至此,感谢挚爱的家人数十年来一路的支持,后续希望能早日完成装箱,若有机会会继续分享。

功放常用的元器件知识

玩音响是一个系统工程,DIY功放同样如此,除考虑成本外,还要考虑元器件的采购与选配,以及相关器件与各种板卡的装配,不是随便购买器件就可用的。

1、ZY~01型散热器

在专业音响领域,专业散热器大量使用,如下图所示为ZY~01型散热器的外观图。

其中图上为内侧页面,图下为外侧页面与页面宽度。该散热器分A、B两款,A款内部叶面高度为90mm,外部叶面高度为120mm, 叶面厚度为65mm。B款内部叶面高度为60mm,外部叶面高度为84mm, 叶面厚度为60mm。

以图所示的散热器为例,其底部可平放在机箱低部,功率管可固定在内侧的叶面上,上下的两个叶面都可安装功率管,功率管可对称安装,如下图所示。

散热器的长度可根据需要截取,比如15cm、30cm、80cm等等,可安装多对大功率管,如图所示。

好思路我们要学习,好器件我们要借鉴,若DIY功放,ZY~01型散热器是一个较好的选项,可能我们不必装配很多对功率管,2~4对大功率管即够,并且可把电压放大级部份电压放大管与电流放大级的中功率预推动管、大功率推动管及温度补偿管与热敏电阻都安装在ZY~01型散热器一起,如下图所示。

站在发烧的角度来看,虽然ZY~01型散热器不能满足部份高烧人士的需求, 但该散热器较实用,我们可以用该散热器直接当作后级功放的侧板用,这时散热器可外露以加强散热。该散热器也可内置在机箱内,左右声道各用一个,方便整体部局,如下图所示。

2、大功率功率管

多数音响发烧友对一些平价易购的器件视而不见,总喜欢购一些炒作的“管王”或“发烧器件”,但“管王”或“发烧器件”都是相对的,是在特定时期或在特定环境下为了某些利益被少数人称呼。在专业音响, 低价的原装小功率管2N5551、2N5401大量使用,发烧友确看不上它,情愿采用贵数十倍售价的小功率发烧管、金封管,不愿从电路上去挖掘潜能。如今发烧管众多,国内市场易购的大功率对管达数十种,但考虑到使用场所不同,优先考率如下5款:2SK1058、2SJ162;2SC5200、2SA1943;NJW0281、NJW0302;2SC3858、2SA1494;MJ15024、MJ15025。部份参数如下:2SK1058、2SJ162:100W、 7A、160V、TO-3P;2SC5200、2SA1943 :150W、 15A、230V、TO-3P;NJW0281、NJW0302:150 W、15A、260V、TO -3P;2SC3858 2SA1494:200W、17A、230V、MT -200;MJ15024、MJ150 25:250W、16A、250V、TO-3。

由于易购、平价的2SC5200、2SA1943;NJW0281、NJW0302;2SC3858 2SA1494;MJ15024、MJ15025被很多专业音响厂或HIFI音响 生产厂家大量使用。

如上图所示,这些大功率管售价低主要原因是国内这些厂家使用量大,功率管生产厂家特有的销售策略,使其盟主地位多年不被动摇。

3、氧化铝散热片

音响生产厂家多使用矽胶片与云母片作集成IC功放与大功率功放管的绝缘与传热, 如下图所示:

由于售价低,这两种绝缘片被大量使用,矽胶片方便裁剪,导热系数为1 w/m. kz左右,一些小功率集成IC功放大量使用,如TDA2030、LM1875 等等。云母片导热系数为1~2w/m.k,一些大功率对管大量使用,如 2SC5200、2SA1943 与 2SC3858 2SA1494 等等,云母片较脆,需凃导热硅脂配合使用。这几年国内已有厂家开发生产了氧化铝绝缘片,传热性能大幅提高,导热系数为25w/m.k左右,长期工作温度最高可达1480℃,如下图所示,一些高级音响生产厂家使用。

4、电容

A.滤波电容:

这几年国内部份电容器生产厂家为适应市场需求,开发了很多规格的音响用电容。如HS系列容量为4700μF、6800μF、10000μF,耐压 为50V、63V、80V、100V等多种规格的FOR audio电容,还可定制特殊规格的电容。通过材料设计、工艺突破、结合核心电解液添加剂,这些电容有如下特点:低损耗、低E.S.R 、低漏电、耐高纹波电流等特点,85℃带负载寿命5000小时;105℃带负载寿命4000小时。HS系列电容可让音响系统其音效声场清晰、低频更加厚实、中频自然顺滑、高频晶莹透彻更有鲜活感,具有挑战进口名牌电容的实力,主用于HIFI级功放、专业音响电源滤波,如下图所示为国产HS系列 10000UF 80V电容的外观图。

B.CBB电容:

国产金属化聚丙烯轴向电容器即CBB电容,用镀金属聚丙烯膜作为电解质、电极绕制而成,采用镀锡铜线环氧树脂灌封,容量在0.01μF~100μF,耐压在100V~630VDC,损耗角正切值在0.01%~0.08%,在音箱分频与胆机制作大量使用,如下图所示,国产电容具有较高的性价比。

部份采用铜膜或银膜的电容损耗角正切值小于0.005%,能够满足特定用户的需求。

5、变压器:

A.电源变压器

功放电源变压器几乎都是在国内加工生产,为国内专业音响厂订制的大功率变压器铁芯多选用进口整条0.23mm或0.27mm的直纹片或斜纹片卷制,230V输入范围可达到300V不饱合,230V~260V无震动、无牛叫、无噪音。采用无氧铜漆包线绕制线圈,采用无氧铜杆镀银线、或裸铜电子线作引线,外观多采用透明、白色、黑色、聚脂膜、高温黑纱布封装,如图15所示,这类订制的变压器同样可用于DIY HIFI功放。

B.音频变压器:

小功率音频变压器多用来隔离、滤波、声音处理等。

6、功放电压放大模块:

国外很多公司上世纪八十年代与九十年代推出了很多功放驱动模块,可简化电路设计,使生产功放简易很多,在发烧圈STK3048与STK6153较为“受宠”。国内外也有厂家开发出一些音响模块,如马兰士的HDMA电压反馈模块与电流反馈模块。时过景迁,很多模块已退出市场,比较看好的是国内的 LM4702、LME49810与LME49830 ,如下图所示。

特别是LME49810 、LME49830高耐压,最高可达正负100V供电,可输出较高的电压信号,若两路桥接,意味者业余条件下也有可能制作100~1000瓦的大功率功放。可看作LM4702是双声道设计、内部不包含电流放大级预 推动级,也可看LME49810 、LME49830是单声道设计、内部已包含电流放大级预推动级。

7、电子管:

国内库存还有很多国产电子管, 部份电子管用于制作前级或小功率功放, 本报有很 多电路可参考, 部份国产低价冷门管可开发用于音响领域,如图所示。

若较难购到功放推动模块,或者追求各性化的声音,也可采用前胆后石、胆石混合等方案,即用电子管作电压放大推动大功率晶体管制作的0DB功放,国内有少部份商品机采用此方案。

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