Усилитель мощности 1кВт

Усилитель мощности 1кВт на MOSFET от 125 до 1000 Вт

Усилитель мощности 1кВт — здесь представлены гарантированно рабочие схемы усилителей 1000, 500, 250, 125 Вт, концевой каскад которых реализован на полевиках MOSFET. В этой статье будем рассматривать аппараты начиная с самой большей мощностью — 1000 Вт, который предназначен в основном для профессионального использования, то есть озвучивания больших мероприятий, например: свадеб, различных семейный торжеств, концертных мероприятий,студиях звукозаписи и т.д. Для дома он конечно не подойдет.

Здесь можно скачать архив с печатками в формате .lay на выходную мощность 1000, 500, 400, 250, 125 Вт.

Скачать: printed circuit boards.zip

Раньше тоже были публикации на различных сайтах, где описывался усилитель мощности 1кВт, да и возможно и сейчас такие есть, но в основном с очень простой схемой реализованный на микросхеме. Усилитель мощности 1кВт -1Такой вариант построения УМЗЧ на мой взгляд имеет серьезные недостатки, которые сводят на нет все положительные стороны усилителя. Одним из таких недостатков является сама интегральная схема, которая не отличается высоким уровнем характеристик. Второй аспект — использованный там операционный усилитель APEX PA03 стоит очень приличных денег, к тому же находится в дефиците и большинству радиолюбителей он просто будет недоступен. Поскольку для тех кто собирается повторить схему своими руками в домашних условиях, принципиально важно дешевизна и вместе с тем качественные и доступные электронные компоненты.

Исходя из этого я предлагаю любителям высококачественного и мощного звука четыре схемы усилителей собранных с применением полевых транзисторов MOSFET. Все комплектующие в представленных мощниках доступны в свободной продаже и достаточно популярны в радиоэлектронике. Поэтому сборка таких аппаратов будет вам вполне по карману, ну может быть немного дороговато обойдется трансформатор на 1 кВт если покупать готовый или делать на заказ, но если у вас есть в наличии хотя бы старое железо (сердечник) и эмаль-провод, то и он ничего не будет стоить для вас, намотайте самостоятельно — делов-то!

Показанные здесь схемы являются усовершенствованным вариантом типичной схемы, а именно усилитель мощности 1кВт реализованный на полевиках.

Общее описание усилителя мощности

Как было написано выше, сегодня мы публикуем четыре схемы, которые являются классическими двухтактными усилителями с выходным трактом собранным на MOSFET. Использование мощных полевиков в оконечном тракте считается существенным аргументом. Обладая колоссальной мощностью на выходе, аппарат наглядно демонстрирует великолепные значения с низким уровнем коэффициента искажений. Правильно изготовленные УМЗЧ имеют КНИ не более 0,24% при мощности на выходе 1 кВт. А вот при 250 Вт на выходе будет вообще 0,007%. Это великолепно! Сама структура усилителя фактически остается одной и тоже, меняется только колличество ключей в выходном тракте. Вместе с тем для использования мощных полевых транзисторов необходимо высокое питающее их напряжение. В частности усилитель мощности 1кВт требует для себя двуполярный блок питания с выходными напряжениями 95v, 70v, 50v.

Усилитель мощности на MOSFET 1 кВт

Пора уже приступать к непосредственному изучению схемы усилителя в порядке от большой мощности к меньшей. Вариант усилителя с выходной мощностью 1000 Вт, как я писал выше не для домашнего использования, а например: для туровых поездок или сценической инсталляции в концертных залах. Данный аппарат рассчитан на работу с акустикой 4 Ом при питающем напряжении +/- 100v, больше подавать нельзя. Наверное как и у каждой технике, так и в этом аппарате есть свой «минус» связанный как раз с питанием. Для того, чтобы получить выходную мощность 1 кВт необходим трансформатор по крайней мере в пределах 1300 Вт. Вот именно он является самым дорогостоящим элементом во всей конструкции. Есть конечно вариант применения импульсного источника питания, но и с таким трансформатором есть свои специфические заморочки, ну это уже совсем другая история. Так, что смотрите сами, что вам удобнее применить трансформаторный блок питания или импульсного построения.

Здесь показана схема усилителя на 1000 Вт в первоначальном варианте:

Усилитель мощности 1кВт -2

Здесь усовершенствованная схема усилителя:

Усилитель мощности 1кВт -3

Даже при беглом взгляде на данную принципиальную схему можно увидеть различия входного и выходного тракта. К тому же, как показывает тестирование, из модернизированного варианта можно изъять выпрямительный диод 1N4007. Но эту необходимость следует как следует еще раз проверить в опытном порядке.

В оконечных каскадах усилитель мощности 1кВт имеет мощные ключи MOSFET IRFP240.
Усилитель мощности 1кВт -4

Параметры этих силовых ключей впечатляют. Вот посмотрите на их характеристики, хотя эти значения могут существенно изменятся в зависимости от температуры, в связи с этим полевики необходимо устанавливать на радиаторы охлаждения с достаточной площадью рассеивания тепла и дополнительно поставить систему принудительного охлаждения в виде вентилятора.

Усилитель мощности 1кВт-24 Усилитель мощности 1кВт-25

Присутствует несколько вариантов исполнения печатных плат усилителя, например: одна из них имеет форму прямоугольника в общем стандартная форма, а другая с формой квадрата, у которой входной каскад находится по центру платы. Так что используйте печатку, которая наиболее соответствует вашей конструкции корпуса.

Усилитель мощности 1кВт -5

Рисунок печатной платы и места установки электронных компонентов на ней можно скачать по этой ссылке — размер 300х75 мм.

Скачать: 1000Watt.zip

На этом фото показана печатная плата почти законченного усилителя мощности:

Усилитель мощности 1кВт-6

Собранный усилитель мощности на 1кВт с радиатором:

Усилитель мощности 1кВт-7

На этой фотографии собранный усилитель с использованием выше показанного рисунка печатной платы:

Усилитель мощности 1кВт-8

Здесь уже готовый образец на этапе тестирования:

Усилитель мощности 1кВт-9

На этом рисунке изображен еще один альтернативный вариант:

Усилитель мощности 1кВт-10

По этой ссылке находится файл этой печатки в формате PDF:

Скачать: 1000.zip

Усилитель рассчитанный на 500 Вт

Здесь просто нужно сократить количество полевиков в оконечном тракте, то есть установить всего двенадцать штук по шесть в каждое плечо, ну и естественно нужно снизить мощностные характеристики. Напряжение питания оставляем тоже, что и усилителе 1000 Вт, то есть 95v по плюсу и 95v по минусу, так как выходная мощность аппарата все еще остается достаточно большой, а коэффициент нелинейных искажений снизится до 0,17%. Данная схема тоже является не такой однозначной. Если как и в предыдущей схеме использовать полевики IRFP240, то на выходе получите 500 Вт.

Усилитель мощности 1кВт-11
Транзистор MOSFET IRFP260

Вместе с тем, если вместо ключей IRFP240 применить IRFP260 то без проблем можно и на данной схеме мощника получить те же 1000 Вт.

На этой принципиальной схеме показаны именно MOSFET IRFP260.

Усилитель мощности 1кВт-12

Также необходимо предусмотреть конденсатор 220pF выполняющего роль шунта в цепи коллектор-база транзистора MJE15035 и попробовать исключить из схемы диод 1N4007. В первоначальном варианте схемы усилитель расcчитан на работу с нагрузкой 8 Ом, но как показали испытания многими радиолюбителями собравшими этот аппарат, он прекрасно работает и на нагрузке 4 Ом.

Здесь показана печатная плата для этого УМЗЧ:
Усилитель мощности 1кВт-13

Скачать плату в формате .PDF 500.zip

В результате должно быть примерно такое:

Усилитель мощности 1кВт-14

Усилитель на 250 Вт

250 Вт выходной мощности уже не очень бьет по ушам и возможно для домашнего пользования многие отдадут предпочтения именно этому образцу.

Усилитель мощности 1кВт-15

В этом экземпляре использованы восемь ключей IRFP240. Напряжение питания установлено 70v. Рекомендуемая нагрузка 8 Ом. Отличный показывает уровень коэффициента нелинейных искажений в пределах 0,11% при рабочей мощности на выходе 250 Вт. Очень широкий диапазон частот. На этой схеме также нужно попробовать экспериментировать с диодом. Печатная плата для усилителя 250 Вт имеет вот такой вид:
Усилитель мощности 1кВт-16

Здесь ее можно скачать в формате .PDF Скачать

По завершению монтажа получается вот такая конструкция:

Усилитель мощности 1кВт-17

На этом фото показана печатная плата с теплоотводами предназначенными для транзисторов пред-выходного тракта:

Усилитель мощности 1кВт-18

Усилитель мощности 125 Вт

В этом варианте используются только четыре полевых ключа IRFP260. Естественно можно применять транзисторы и IRFP240. Тем более в первоначальной схеме эти полевики и были использованы. Поэтому при возникновении каких либо проблем в работе усилителя на IRFP260, замените их на IRFP240. Эффективной нагрузкой для этого УМЗЧ является динамик 8 Ом. Напряжение питания для данного аппарата делаем в пределах 50v, для домашнего пользования такой мощности вполне хватает, к тому же качество звучания становится еще выше, а именно значение КНИ будет в районе 0,1%.

Принципиальная схема усилителя мощности на 125 Вт:
Усилитель мощности 1кВт-19

Эта печатная плата является аналогом предыдущей, только в ней убраны четыре ключа из выходного каскада.

Усилитель мощности 1кВт-20

Ниже показана принципиальная схем базового варианта усилителя на полевых транзисторах IRFP240, о чем говорилось выше:

Усилитель мощности 1кВт-21

Обращаю ваше внимание на то, что в этой схеме был заменен биполярный транзистор на полевик IRF510, а также есть некоторые отличия в номиналах электронных элементов.

А это вот печатка для этой схемы:

Усилитель мощности 1кВт-22

Это усилитель мощности отличается высокой надежностью в работе и простотой в обслуживании, способен работать даже в экстремальных условиях эксплуатации без снижения качества звучания.

И наконец подведем итоги:

Следовательно у нас имеется четыре классные схемы одной и той же модели усилителя выполненного на мощных полевых транзисторах. В их конструктивных решениях принципиальных различий нет, а вот по выходной мощности и, что особенно немаловажно — себестоимости, они имеют разницу приличную. Кстати хотелось бы специально подчеркнуть такой момент: если один раз собрать оконечный каскад и установить на первый случай пару или две MOSFET-транзисторов, то при необходимости изменения мощности на выходе вы без проблем сможете это делать путем увеличения количества транзисторов в оконечном тракте.

Усилитель мощности 1кВт-23

Изначальная схема в авторском варианте реализована на MOSFET-ключах IRFP240. Но несмотря на это множество радиолюбителей вносят свои изменения в конструкцию, заменяя некоторые детали более современными и качественными, например используют мощные полевые ключи IRFP250, IRFP260.