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HiFi-Verstärker 200W mit MOSFET

In der französischen Elektronikzeitschrift Electronique et loisirs wurde vor einiger Zeit ein sehr interessantes Audio-Verstärker veröffentlicht. Der gleiche Artikel wurde auch in der italienischen Zeitschrift Elettronica IN veröffentlicht.

Es ist eine robuste und leistungsstarke Endstufe, die problemlos an jeden Vorverstärker oder Mischer ange­schlossen werden kann. Das Haupt­merkmal dieses Verstärkers ist, dass er dank seiner Leistungs-MOSFET-Transistoren, die denen von Röhrenverstärkern ähneln, einen warmen und original­getreuen Klang erzeugt.

Zeitschrift Elektronik
Schaltplan des Hifi-Verstärkers mit MOSFET.

Die Endstuffe arbeitet in Klasse AB. Für die Endstufe sind MOSFET-Transistoren gewählt, weil sie im Vergleich zu Bipolartransistoren einen höheren Dämpfungsfaktor, dh die Fähigkeit des Verstärkers zur Dämpfung der MOSFET-Transistoren, ermöglichen Auslenkungen und damit die durch die Basslautsprecher verursachten Schwingungen. Je höher der Dämpfungsfaktor ist, desto effizienter ist der Verstärker für eine bestimmte Rückkopplungsrate.

Der Schaltplan

Die für diesen Verstärker verwendete Konfiguration ist charakteristisch für eine HiFi Baugruppe. Es verfügt über eine Schaltung zum Schutz vor Überströmen und Kurzschlüssen am Ausgang und eine Schaltung, deren Relaiskontakt die Lautsprecher einige Sekunden nach dem Einschalten mit dem Ausgang des Verstärkers verbindet.

Das vom Vorverstärker kommende Signal gelangt auf eine erste Stufe, die ein Differenzverstärker ist, diese steuert eine zweite Differenzstufe, die wiederum einen Signalverstärker steuert, der sich wie ein Stromgenerator verhält. Letzterer fungiert als Treiber für die letzte Leistungsstufe, die aus zwei Paaren komplementärer MOSFETs besteht: IRF640 (Kanal N) für den positiven Abschnitt und IRF9640 (Kanal P) für den negativen Abschnitt.

Technische Daten des MOSFET-Verstärkers

  • Effektive Ausgangsleistung bei 4 Ω, 1 kH z: 220 WRMS
  • Effektive Ausgangsleistung bei 8 Ω , 1 kHz: 120 WRMS
  • Bandbreite bei -3 dB: von 10 Hz bis 50.000 Hz
  • Eingangsimpedanz: 45 kΩ
  • Eingangsempfindlichkeit bei maximaler Leistung unter 8 Ω: 910 mVeff
  • Eingangsempfindlichkeit bei maximaler Leistung unter 4 Ω: 830 mVeff
  • Versorgungsspannung: ± 56 VDC
  • Stromaufnahme pro Kanal bei 8 Ω: 3,9 A
  • Stromaufnahme pro Kanal bei 4 Ω: 7,1 A

Aufbau

  1. Beginnen Sie mit dem Löten der Bauteile mit niedrigem Profil, d. H. die Widerstände, Dioden, etc. Die Leistungs­widerstände R18 bis R21 müssen 5 mm über die Leiterplatte angehoben werden, damit die im Betrieb entstehende Wärme abgeführt werden kann.

2. Kondensatoren, Trimmer, IC-Fassungen.

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3. Transistoren löten

MPSA92
MPSA42
BC557

4. Mosfet Transistoren

IRF640
IRF9640

Jetzt müssen wir die MOSFET-Transistoren an Kühlkörper befestigen und auf die Platine löten. Vermeiden Sie es, die Pins der MOSFETs zu berühren oder verwenden Sie ein Antistatikband und damit elektrostatische Entladungen (ESD) zu verhindern.

Bei der Montage dieser Transistoren müssen wir einige Regeln beachten, um die Transistoren nicht zu beschädigen. Erstens müssen diese Transistoren an einem Kühlerkörper montiert werden.  Zuerst werden sie auf einem solchen Aluminium Profil Winkel montiert und später wird diese Profil an einem größeren Kühlerkörper befestigt. So ein Profil Winkel ich habe von Obi gekauft. Es ist ziemlich günstig.

Sehr wichtig die Leistung Transistoren müssen isoliert auf den Kühlerkörper montiert werden, da ihrem Kühlfache elektrisch mit einer Elektrode verbunden ist. Wir können ein Glimmer oder Silikon Scheibe und eine Isolierbuchse verwenden oder wie ich verwendet habe, eine Wärmeleitende Auflage: Silikon. (Schau mal Bilder)

5. IC , Optokoppler , Steckrelais, Spule

Am ende werden wir IC und Optokoppler in aufgelötete Fassung einsetzen. Relais FTR-H1CA012V löten.

Die L1-Drossel muss von Ihnen selbst hergestellt werden. Es handelt sich um eine Luftdrossel mit 6 mm Durchmesser. Nehmen Sie einen Gegenstand (Bleistift oder Stift) mit einem Durchmesser von 6 mm und wickeln Sie ihn um 15 aufeinanderfolgende Windungen aus emailliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,2 mm. Entfernen Sie den Gegenstand und schaben Sie die Enden der Spule ab, damit das Lot haften bleibt.

6. Stromversorgung

Unabhängig vom genauen elektronischen Aufbau verfügen alle Endstufen über eine Gemeinsamkeit, nämlich ein aus Netztrafo, Gleichrichter und einer Anzahl Pufferelkos bestehendes Netzteil. In Elektor wurde viele Netzteilplatine für Endstufen publiziert. Ich habe mir schnell eine Netzteil gemacht mit: Brückengleichrichter und 4 Elko 6800uF/63V

Der Autor empfiehlt einen 2x40V Transformator. In meiner Sammlung von Transformatoren habe ich genau den Transformator gefunden, den ich brauche.

Am Ausgang der Filterkondensatoren liegt eine theoretische symmetrische Spannung von: . 40 * 1,4 = 56V

Somit liefert die Stromversorgung im leeren Zustand ± 56 VDC, dh eine positive Spannung von 56 VDC in Bezug auf die angegebene Masse “+ V” und eine negative Spannung von – 56 VDC in Bezug auf die angegebene Masse “- V “.

Auf dem positiven Seite der Stromversorgung (“+ V”) nehmen wir einen Teil der Spannung, um eine stabilisierte Spannung von 12 VDC bereitzustellen, um die Schutzstufe des Verstärkers zu versorgen. Wir haben zwei Möglichkeiten, diese 12 VDC-Spannung zu liefern:

  • Verwenden wir entweder eine 12 V/1W Zenerdiode und einen 820 Ω/1W Widerstand oder
  • Verwenden wir einen 12-V / 20-W-AC / DC-Wandler (das habe ich verwendet).

7. HiFi-Verstärker 200W mit MOSFET – Test

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Ruhestrom einstellen

Durch die Ruhestromeinstellung kann die minimale Polarisation der Leistungsstufe so eingestellt werden, dass die Überkreuzungsverzerrung Null ist. Man kann dies auf zwei Arten tun: Die erste basiert auf der Einstellung eines Ruhestromwerts, wenn kein Signal vorhanden ist, und die zweite mit einem Oszilloskop.

Im ersten Fall schalten Sie ein Multimeter in Reihe mit der positiven Versorgung (+ V) schalten. Das rote Kabel (+) des Multimeters muss an das “+ V” des Netzteils und das schwarze Kabel (-) des Multimeters an das “+ V” des Verstärkers angeschlossen werden.

Kurzschließen Sie den NF-Eingang des Verstärkers (Signal IN) und schalten Sie den Strom ein. Verwenden Sie einen kleinen flachen Schraubendreher, vorzugsweise aus Kunststoff. Drehen Sie den R16-Trimer langsam in beide Richtungen, bis das Multimeter einen Wert zwischen 50 mA und 60 mA anzeigt.

NB: Wenn Sie bemerken, dass das Multimeter beim Einschalten eine Intensität von mehr als 200 mA anzeigt, stoppen Sie sofort. Es muss sicher ein Kurzschluss in der Endstufe vorliegen oder die MOSFETs sind vertauscht.

Wenn zu diesem Zeitpunkt alles in Ordnung ist, lassen Sie den Verstärker 5 Minuten lang eingeschaltet und korrigieren Sie die Position von R16, wenn der Strom außerhalb der oben angegebenen Grenzen liegt.

Wenn Sie einen Signal-Generator und ein Oszilloskop haben, können Sie den Ruhestrom fein abstimmen. Stellen Sie den Signal-Generator auf eine 1-kHz-Frequenz-Sinus-Wellenform ein. Schalten Sie den Generator aus, verbinden Sie dessen Ausgang mit dem Eingang „IN“ des Verstärkers und schließen Sie am Ausgang des Verstärkers einen Widerstand von 100 Ω / 2 W an. Passen Sie nach Möglichkeit die Amplitude des Signal-Generators an Minimum.

Wenn Sie die Amplitude nicht einstellen können, muss ein Potentiometer zwischen dem Ausgang des Generators und dem Eingang des Verstärkers eingefügt werden.

Stellen Sie den Generator auf eine Amplitude von 100 bis 300 mVeff ein und überprüfen Sie dann die Form des Ausgangssignals mit dem Oszilloskop. Wenn Sie ein Plateau in der Nähe des Nulldurchgangs der Sinuswelle bemerken, bewegen Sie R16 vorsichtig, um eine perfekte Sinuswelle zu erhalten. Die Verformung muss verschwinden.

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2 Antworten zu “HiFi-Verstärker 200W mit MOSFET”

  1. Hallo,

    ein sehr interessanter Verstärker!
    Eine Frage dazu:
    Leider habe ich keinen passenden Trafo, mein vorhandener liefert nur +/- 50 Volt DC.
    Allerdings benötige ich auch nicht die volle Leistung.
    Wäre auch mit der gerineren Spannung ein Betrieb möglich?

    MfG
    H. Venus

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