Высококачественный усилитель на микросхеме STK4048II. Микросхемы - усилители низкой частоты (5) Параллельно две микросхемы stk 402

В последние годы радиолюбители все чаще используют усилители мощности на микросхемах. Для многих применений собирать усилитель на отдельных элементах становится нецелесообразно, такие усилители в большинстве случаев требуют налаживания устройства защиты, установку тока покоя выходного каскада и т. п. Усилители в интегральном исполнении фактически выполнены по принципу «впаял и готово». Различные варианты таких усилителей уже многократно рекомендованы на страницах журнала, однако максимальная (т.е. при нелинейных искажениях 10%) выходная мощность усилителей на одной микросхеме обычно ограничивается 100…120 Вт, по крайней мере, при использовании микросхем из доступной ценовой категории. Даже при использовании двух микросхем TDA7294 в мостовом включении мощность в нагрузке не превышает 200 Вт. А что делать, если требуется собрать более мощный усилитель, например, для дискотеки? Здесь описан усилитель мощности на интегральной микросхеме, позволяющей получить выходную мощность до 300 Вт на один канал.

В усилителе использована гибридная микросхема STK4231-II производства фирмы SANYO. Эта микросхема — двухканальная, поэтому для мостового варианта включения требуется только одна микросхема. При сборке усилителя на такой микросхеме требуется немного больше деталей, чем для усилителя на TDA7294, однако она имеет ряд преимуществ и, самое главное, позволяет получить значительно более мощный усилитель. Микросхему значительно проще крепить на теплоотвод, так как ее подложка не соединена с теплопроводной поверхностью корпуса и ее можно непосредственно соединять с теплоотводом или корпусом усилителя (у микросхемы TDA7294 с подложкой соединен минус источника питания). Это зачастую может иметь решающее значение, так как изолировать теплоотводящий радиатор от корпуса порой оказывается не просто.

Основные технические параметры:

Номинальная выходная мощность, Вт…….250
Максимальная выходная мощность, Вт… 320
Сопротивление нагрузки, Ом ………5,3
Диапазон воспроизводимых частот, кГц… 0,02…20
Коэффициент гармоник, не более, % …….0,4
Входное напряжение, мВ ………………….500

Схема усилителя

Усилитель питается от нестабилизированного источника двухполярного напряжения 2х(45…55) В. Входной сигнал на один из усилителей микросхемы DA2 поступает непосредственно на вывод 3, а на второй (вывод 20) — через инвертирующий буферный усилитель на ОУ DA1. ОУ питается от стабилизаторов напряжения +15 и -15 В, выполненных на микросхемах DA3, DA4. От этих же стабилизаторов при необходимости можно питать и предварительный усилитель с регуляторами тембра или фильтрами кроссовера. Коэффициент усиления усилителя мощности можно изменять, подбирая резисторы обратной связи R6 и R11. Их сопротивление в обоих плечах усилителя должно быть одинаковым.

На транзисторах VT1 — VT4 выполнен узел защиты по току, предотвращающий выход микросхемы из строя в случае перегрузки. При увеличении тока через один из резисторов R18, R28 падение напряжения на нем увеличивается, что приводит к открыванию транзистора VT2 или VT1 соответственно. Это, в свою очередь, приводит к срабатыванию аналога тиристора на транзисторах VT3, VT4, и микросхема блокируется. Для отключения блокировки необходимо выключить и снова включить усилитель. Если в устройстве защиты нет необходимости, то можно не впаивать в плату транзисторы VT1 — VT4 и относящиеся к ним элементы — на работу усилителя это не повлияет. С усилителем можно использовать и другие варианты устройства защиты, с учетом того свойства, что при соединении с общим проводом резисторов R25, R31 усилитель блокируется.

Микросхема имеет узел, предотвращающий щелчки в АС при включении и выключении питания. Для этого на вывод 8 микросхемы DA2 поступает постоянное напряжение, подаваемое через диод VD2 и корректирующие цепи с обмотки трансформатора питания.

Усилитель испытан в работе с реальной нагрузкой сопротивлением 5,3 Ом; выходная мощность несколько меньше при сопротивлении нагрузки 8 Ом.

Расположение деталей на печатной плате

В конструкции можно использовать резисторы С5-16 мощностью 5 Вт (R16-R18, R28-R30), МЛТ-1 (R22, R31, R38, R39), остальные — МЛТ-0,25 или МЛТ-0,5. Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные на напряжение 63 В. Остальные конденсаторы — пленочные (группы К73) или керамические (кроме группы ТКЕ Н50 и Н90).

ОУ DA1 можно заменить на К140УД7, КР140УД17, TL071 и др. Транзисторы КТ502Е можно заменить на 2SA1207, КТ814Г, VT3 — на 2SC2911, КТ815Г, VT4 — на 2SA1209, КТ814Г. Дроссели L1, L2 наматывают проводом диаметром 1 мм на резисторах R17, R29 виток к витку в один слой по длине резистора.
Микросхема STK4231 имеет два варианта исполнения — с индексами II и V. Схема включения для STK4231-V незначительно отличается от рекомендуемой для микросхемы STK4231-II, у которой выводы 1, 2, 21 и 22 не используются. У STK4231-V к ним подсоединены дополнительные элементы, как показано на рис. 3; все остальные выводы соединяют аналогично. Усилитель с STK4231-V имеет меньший коэффициент гармоник — 0,08%.

Схема включения STK4231-V

Такой УМЗЧ можно питать как от трансформаторного источника сетевого питания, так и от более современного импульсного. Мощность источника питания следует выбирать на 30…40 % больше максимальной мощности самого усилителя. Следует также учесть поправку к этой статье: вывод 12 DD3.2 (см. схему на рис. 2 в статье) должен подсоединяться к выводу 3 DD3.1, а не так как показано в схеме. Кроме того, для ограничения первого броска тока при включении ИБП в цепь первичного выпрямления полезно ввести термистор.

При использовании импульсного источника питания в схеме усилителя следует вместо диода КД226А (VD2) применить КД212, а емкость конденсатора С14 уменьшить до 1000 пф.

При сборке описанного усилителя особое внимание необходимо уделить креплению микросхем к теплоотводу. Введение слюдяных прокладок для изоляции при такой мощности усилителя недопустимо. Микросхемы допускают нагрев до 70 °С при нормальной работе, но эту температуру желательно не превышать. Желательно использовать принудительное охлаждение вентилятором. Теплоотвод можно установить штыревой (игольчатый), в крайнем случае, ребристый, выполняющий роль задней или боковых стенок корпуса усилителя. Возможно, закрепить микросхему винтами с применением теплопроводной пасты к медной пластине толщиной 3…5 мм, а затем уже пластину с той же пастой к рассеивающему теплоотводу. Размеры пластины должны в 2…4 раза превышать размеры используемой микросхемы. При этом эффективность отдачи тепла будет максимальной.

При правильной сборке и применении заведомо исправных деталей описанный усилитель не требует налаживания. При питании предварительного усилителя от стабилизаторов DA3, DA4 необходимо только подобрать резисторы R38, R39, чтобы напряжение на входе стабилизаторов DA3, DA4 находилось в пределах 20…30 В.

Оригинальные микросхемы фирмы Sanyo, серии STK402 являются гибридными микросхемами и выполнены они по толстопленочной технологии на бескорпусных транзисторах. Еще одной особенностью является лазерная подгонка номиналов сопротивлений.

Данные усилители имеют отличное звучание и характеристики, и многими любителями ставятся на первое место перед усилителями, собранными на микросхемах TDA и LM, хотя иногда мнения расходятся.

Ниже представлена таблица некоторых параметров одних из самых популярных микросхем линейки STK402.

STK402-070 и другие микросхемы данной серии имеют достаточно большие, даже огромные корпуса. Все микросхемы указанные в таблице являются полными аналогами и полностью взаимозаменяемы, но, как вы могли заметить, они имеют разные напряжения питания, а также разные размеры корпусов.

Сопротивление нагрузки не должно быть меньше 6 Ом, это особенность данных микросхем.

Элементы схемы

Резисторы на 0,22 Ома и на 4,7 Ома должны быть мощностью 2Вт, остальные мощностью 0,25Вт.

Электролитические конденсаторы (все) должны быть рассчитаны на напряжение больше чем напряжение питания в полтора раза. Я применил электролиты на 50В.

Неполярные конденсаторы, емкостью 0,1мкФ я применил полипропиленовые, хотя это необязательно (установил для красоты), так что ставим керамику. Все остальные неполярные конденсаторы также ставим керамические.

Дроссели наматываются на оправку (сверло) диаметром 6-8мм и имеют 25-30 витков, провода диаметром 0.6-1.2 мм. Я намотал проводом 1.2мм, им удобнее мотать, дроссель не разматывается, а также на максимальной мощности хорошо будет держать большие токи. Дроссели мотаются в два слоя 15+15 витков.

При прослушивании усилитель на STK402-070 мне очень понравился, особенно на предельной громкости слышно очень мало искажений, звук чистый и насыщенный. После определенного прослушивания я решил повысить мощность усилителя и установил STK402-120, а также повысил напряжение питания, при этом мощность значительно возросла, а звук остался таким же отличным.

Представляю вашему вниманию мой новый проект - переносной усилитель мощности на микросхеме STK4231.
И так-обо всём по порядку...

Идея от Санио - STK4231

Около год назад я купил две микросхемы фирмы SANYO - STK4231. Хотел собрать усилитель по статье И.Короткова "Усилитель мощностю 320 Вт на микросхеме STK4231", опубликованную в журнале РАДИО No 11, 2005.
Тогда возникли проблемы с платой- просто несмог сделать достаточно качественно так как рисовал ее маркером (плата видна в моей статье про фоторезист) а перерисовать в SPRINT LAYOUT небыло желания.
Так микрухи и отлежали в коробочке до недавнего времени.

В интернете нашел интересную статю финна Mikko Esala. Вот и собрал такой усилок- добавил правда индикатор уровня на Самсунговской микрухе.

Усилитель собран по схеме, близкой к той, которая в datasheet.
Надо иметь ввиду то что имеется две модификаций СТКашек – STK4231-II и STK4231-V. Различия в том что STK4231-II выводы 1, 2, 21, 22 не используются и у второй меньше коэффициент гармоник- 0,08%. Схема включения для STK4231-V незначительно отличается- просто подсоединяются дополнительные элементы как показано на рисунке.

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Блок питания
▼ 🕗 19/08/08 ⚖️ 4,23 Kb ⇣ 364 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

Усилитель на микросхеме STK4048II это более дешевый аналог микросхемы от SANYO - STK4048V.
STK4048II - микросхема на который можно собрать даже начинающему радиолюбителю профессиональный высококачественный усилитель не уступающий промышленным транзисторным усилителям высокого качества.

Однажды для “раскачки” громкоговорителя сопротивлением 8 Ом потребовался усилитель мощностью около 100 Вт. После изучения справочников выбор пал на микросхему STK4048II . Я радиолюбитель любопытный и не люблю повторяться, а тут - новая для меня серия микросхем. STK и ругают за отсутствие защит, и хвалят за “неплохой звук”. Справочные данные оказались довольно скудноваты, да и ошибки в схемах встречаются. Чтобы “не было мучительно больно” за сгоревшую микросхему и зря потраченные деньги, советую воспользоваться моими рекомендациями.

Римская цифра “II” в обозначении отражает коэффициент гармоник, в данном случае - 0,4%. У микросхем с цифрой “XI” коэффициент гармоник - 0,007% в полосе частот 20 Гц...50 кГц. Выходная мощность на нагрузке 8 Ом - 120 Вт. На нагрузке 4 Ом я микросхему не проверял, но, по отзывам из Интернета, получается 60 Вт, и она сильно греется. Питание ИМС - двухполярное, от ±55 до ±75 В. Если взглянуть на структуру микросхемы (рис.1), то, с учетом наружной “обвязки” деталями, увидим классический УМЗЧ 80-90-х годов.

рис.1 Структура микросхемы STK4048II

Теперь о характерных ошибках применения STK:
1. Коэффициент усиления исходной схемы - 100. Это очень много, и есть вероятность самовозбуждения. Так у меня и получилось, но я был к этому готов и уменьшил сопротивление R7 с 68 кОм до 20 кОм (рис.2). Усилитель тут же перестал возбуждаться. Некоторые радиолюбители рекомендуют снизить сопротивление R7 вообще до 13 кОм.

Рис. 2

2. В исходной схеме используются 5-ваттные проволочные резисторы R10...R13 сопротивленйем 0,22 Ом. Такие резисторы обладают большой индуктивностью, и последствия этого для “звука” непредсказуемы. Тем более, что мощность этих резисторов явно завышена. Здесь вполне подойдут 2-ваттные металлопленочные.

Как показывает мой опыт, чем меньше индуктивностей в звуковом тракте, тем лучше звук! Исключение составляет только LR-фильтр L1-R14 на выходе усилителя, необходимый для компенсации реактивности нагрузки. Катушка L1 намотана на оправке Ф10 мм и содержит 18 витков в один слой. Диаметр провода - 0,8 мм. Внутри катушки расположен резистор R14. Все конденсаторы в схеме УМЗЧ и в блоке питания - с рабочим напряжением 100 В.

В усилитель дополнительно введена схема защиты от постоянного напряжения на выходе усилителя и задержка подключения акустической системы (рис.З).