В останні роки радіоаматори все частіше використовують підсилювачі потужності на мікросхемах. Для багатьох застосувань збирати підсилювач на окремих елементах стає недоцільно, такі підсилювачі в більшості випадків вимагають налагодження пристрої захисту, установку струму спокою вихідного каскаду і т. п. Підсилювачі в інтегральному виконанні фактично виконані за принципом "впаяли і готово". Різні варіанти таких підсилювачів вже багаторазово рекомендовані на сторінках журналу, проте максимальна (тобто при нелінійних спотвореннях 10%) вихідна потужність підсилювачів на одній мікросхемі зазвичай обмежується 100 … 120 Вт, принаймні, при використанні мікросхем з доступної цінової категорії. Навіть при використанні двох мікросхем TDA7294 в мостовому включенні потужність у навантаженні не перевищує 200 Вт. А що робити, якщо потрібно зібрати більш потужний підсилювач, наприклад, для дискотеки? Тут описано підсилювач потужності на інтегральної мікросхемі, що дозволяє отримати вихідну потужність до 300 Вт на один канал.
В підсилювачі використана гібридна мікросхема STK4231-II виробництва фірми SANYO. Ця мікросхема – двоканальна, тому для мостового варіанту включення потрібно тільки одна мікросхема. При складанні підсилювача на такий мікросхемі потрібно трохи більше деталей, ніж для підсилювача на TDA7294, проте вона має ряд переваг і, найголовніше, дозволяє отримати значно потужніший підсилювач. Мікросхему значно простіше кріпити на тепловідвід, так як її підкладка не з'єднана з теплопровідної поверхнею корпусу і її можна безпосередньо з'єднувати з тепловідводів або корпусом підсилювача (у мікросхеми TDA7294 з підкладкою з'єднаний мінус джерела живлення). Це часто може мати вирішальне значення, так як ізолювати тепловідвідні радіатор від корпусу часом виявляється не просто. Принципова схема підсилювача потужності на STK4231-II представлена ??на рис. 1.

 

Рис. 1

 

Основні технічні параметри підсилювача:

Номінальна вихідна потужність, Вт 250
Максимальна вихідна потужність, Вт 320
Опір навантаження, Ом 5,3
Діапазон відтворюваних частот, кГц 0,02…20
Коефіцієнт гармонік, не більше,% 0,4
Вхідна напруга, мВ 500

Підсилювач живиться від нестабілізованого джерела двополярного напруги 2х (45 … 55) В. Вхідний сигнал на один з підсилювачів мікросхеми DA2 надходить безпосередньо на висновок 3, а на другий (висновок 20) – через инвертирующий буферний підсилювач на ОП DA1. ОУ харчується від стабілізаторів напруги +15 і -15 В, виконаних на мікросхемах DA3, DA4. Від цих же стабілізаторів при необхідності можна живити і попередній підсилювач з регуляторами тембру або фільтрами кросовера. Коефіцієнт підсилення підсилювача потужності можна змінювати, підбираючи резистори зворотного зв'язку R6 і R11. Їх опір в обох плечах підсилювача має бути однаковим.
На транзисторах VT1 – VT4 виконаний вузол захисту по струму, що запобігає вихід мікросхеми з ладу у разі перевантаження. При збільшенні струму через один з резисторів R18, R28 падіння напруги на ньому збільшується, що приводить до відкривання транзистора VT2 або VT1 відповідно. Це, в свою чергу, призводить до спрацьовування аналога тиристора на транзисторах VT3, VT4, і мікросхема блокується. Щоб розблокувати необхідно вимкнути і знову включити підсилювач. Якщо у пристрої захисту немає необхідності, то можна не впаивать в плату транзистори VT1 ??- VT4 і пов'язані з ним елементи – на роботу підсилювача це не вплине. З підсилювачем можна використовувати й інші варіанти пристрою захисту, з урахуванням того властивості, що при з'єднанні з загальним проводом резисторів R25, R31 підсилювач блокується.
Мікросхема має вузол, що запобігає клацання в АС при включенні і виключенні живлення. Для цього на висновок 8 мікросхеми DA2 надходить постійна напруга, що подається через діод VD2 і коригувальні ланцюги з обмотки трансформатора живлення.
Підсилювач випробуваний в роботі з реальною навантаженням опором 5,3 Ом; вихідна потужність трохи менше при опорі навантаження 8 Ом.
Для підсилювача розроблена одностороння друкована плата, креслення якої зображений на рис. 2.

 

Рис.2

 

У конструкції можна використовувати резистори С5-16 потужністю 5 Вт (R16-R18, R28-R30), МЛТ-1 (R22, R31, R38, R39), решта – МЛТ-0, 25 або МЛТ-0, 5. Оксидні конденсатори – К50-35 або імпортні на напругу 63 В. Решта конденсатори – плівкові (групи К73) або керамічні (крім групи ТКЕ Н50 і Н90).
ОУ DA1 можна замінити на К140УД7, КР140УД17, TL071 та ін Транзистори КТ502Е можна замінити на 2SA1207, КТ814Г, VT3 – на 2SC2911, КТ815Г, VT4 – на 2SA1209, КТ814Г. Дроселі L1, L2 намотують проводом діаметром 1 мм на резисторах R17, R29 виток до витка в один шар по довжині резистора.
Мікросхема STK4231 має два варіанти виконання – з індексами II і V. Схема включення для STK4231-V незначно відрізняється від рекомендованої для мікросхеми STK4231-II, у якій висновки 1, 2, 21 і 22 не використовуються. У STK4231-V до них приєднані додаткові елементи, як показано на рис. 3; всі інші висновки з'єднують аналогічно. Підсилювач з STK4231-V має менший коефіцієнт гармонік – 0,08%.

 

 

Такий УМЗЧ можна живити як від трансформаторного джерела електроживлення, так і від більш сучасного імпульсного. Потужність джерела живлення слід вибирати на 30 … 40% більше максимальної потужності самого підсилювача. Слід також врахувати поправку до цієї статті: висновок 12 DD3.2 (див. схему на рис. 2 в статті) повинен приєднуватися до висновку 3 DD3.1, а не так як показано в схемі. Крім того, для обмеження першого кидка струму при вмиканні ІБЖ в ланцюг первинного випрямлення корисно ввести термістор.
При використанні імпульсного джерела живлення в схемі підсилювача слід замість діода КД226А (VD2) застосувати КД212, а ємність конденсатора С14 зменшити до 1000 пф.
При складанні описаного підсилювача особливу увагу необхідно приділити кріпленню мікросхем до теплоотводу. Введення слюдяних прокладок для ізоляції при такій потужності підсилювача неприпустимо. Мікросхеми допускають нагрів до 70 ° С при нормальній роботі, але цю температуру бажано не перевищувати. Бажано використовувати примусове охолодження вентилятором. Теплоотвод можна встановити штирьовий (Голчастий), в крайньому випадку, ребристий, що виконує роль задньої або бічних стінок корпусу підсилювача. Можливо, закріпити мікросхему гвинтами із застосуванням теплопровідної пасти до мідній пластині товщиною 3 … 5 мм, а потім вже пластину з тією ж пастою до розсіює теплоотводу. Розміри пластини повинні в 2 … 4 рази перевищувати розміри використовуваної мікросхеми. При цьому ефективність віддачі тепла буде максимальною.
При правильній збірці і застосуванні завідомо справних деталей описаний підсилювач не вимагає налагодження. При харчуванні попереднього підсилювача від стабілізаторів DA3, DA4 (див. рис. 1) необхідно тільки підібрати резистори R38, R39, щоб напруга на вході стабілізаторів DA3, DA4 знаходилося в межах 20 … 30 В.

 

І. Коротков, п. Буча Київської обл. Україну. Радіо № 11, 2005р.