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。
纯甲类功率放大器的的制作(二)
本功放的喇叭保护部分的原理比较简单。负反馈网络的选取视各人喜好而定。如图所示。
可参考图中的种电路的任一种。我们在制作时选择了图中的第5种方式。这种反馈方式为无源中点伺服,小环路反馈式。反馈信号由电压放大级经两只3 kΩ电阻输出,由10k、1k电阻分压,2.2uf电容耦合至输入差分级的反相输入端形成负反馈环路。并联在 10k电阻上的15P电容为超前补偿电容。可防止高频相移引发的自激。由功放输出端馈入反相输入端的1M电阻只起直流反馈作用,对中点电位进行伺服校正,使之始终保持稳定在0V左右。这种反馈方式的功放,能将喇叭的反向电动势对功放输入级的影响而产生互调失真减至最低限度,放音时声音层次分明,清丽脱俗,不拖泥带水。
下图为本功放印刷电路图板图。
选材与制作:
有了电路,还得选择优质的元件来组装。功放的音质才能有保证。正所谓“宝马配金鞍”吧!胡乱地东拼西凑,忽略了对元器件品质的要求,再优秀的线路相信也不一定能出靓声。本功放对各部分元器件的质量要求较高。所有电阻除注明功率外 ,均为 1/4W进口五环金属膜电阻。Q1、Q2、 Q3、 Q4采用东芝孪生对管K389、 J109、 C3381、 A1349尤佳,K389、J109的直流参数为VDS50V,IDS10MA、 PCM300MW,跨导 8~22ms,结电容10P;C3381 A1349的参数为 VCB 080V,Ic100mA,PCM400mW,fT170MHz 、 COB2. 6~3.6P。用其他类似的孪生对管也能胜任。改用小功率管如 K246、J103、C2240、A970等代用亦能正常工作, 但放音效果稍逊一筹。
D1、 D2采用功率为 1/2W的稳压二极管即 可。担任电压放大的Q5、Q6、Q7、Q8管宜选截止频率在140MHz以上的中小功率对管,如 A1145、C2705、B716、 D756、 B647、 D667、 B649、 D669等均可。 VR1、 VR2、VR3应选用高品质多圈精密可调电阻。 Q9、Q10用享誉发烧友中早有定论的 K213、 J76、 K214、J77、 K219、 J76。在这一级选用 MOS管,可减轻电压放大级的负担,增强推动后级功率管的能力,突出场效应管酷似“胆石”的风味,这是本功放所刻意追求的特色。如将 Q7、 G10的静态工作电流调至100mA以上时,则胆 味更浓。此时R19应换成12Ω/2W的电阻。若将Q9、Q10以C2275、A985之类的双极型中功率管来代替,上述特色将荡然无存,石机的缺憾暴露无遗,音色如何不言而喻。Q11~Q16首选音柔和温暖的东芝大功率对管 C5200、A1 943,要求其 VCB0≥180V,IC≥15A,PCM≥120W,fT≥300MHz,同类的三肯对管如C2921、A1215等也可运用,其音质各有特色,其中的选管可由制作者所好而定。
R26~ R31采用无感功率电阻。L1为自制电感,用直径lmm 漆包线在铅笔上绕10匝左右脱胎而成,顺反绕均可。保护部分的可控硅选1A的单向硅即可,继电器为JQX- 13 F型单双触点继电器,触点电流大于10A。
电源部分提供±50V电压的整流二极管采用电流大于 6A以上,耐压应大于5 00V的快恢复二极管。滤波电解为50V以上10000Uf的高速电解。C21、C22、C3、C4、C5、C6均选 WIMA的 MKP-4电容。然而,一部分优秀的功放,能量的供应尤为重要,特别是纯甲类功放。仅靠两只高速电解的充放电作用是远远不够的。一些名机在电源部分的投资占到整个功放的二分之一以上。甚至单独设计,用一只独立的机箱安装,其造价大大超出功放本身的价位,可谓大手之作。制作者在选配本机的电源变压器时千万别过于节省。本机电源变压器的容量应选择大于400W,能提供5A以上平均输出电流的环牛或R牛,最好每声道一只。若将R15、R16断开,为前部分的差分及电压放大级单独提供经过稳压的±65V电源,则功放的动态范围更大,层次更分明,高频更清澈。有兴趣的制作者值得一试。
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