DIY ampli đơn giản, tầng công suất MOSFET - 40W-8R/Channel

Discussion in 'Bán dẫn' started by anhkhois, 14/8/10.

  1. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Đây là mạch power amp đầu tiên em thiết kế, mạch được thiết kế hoạt động ở class AB, tầng vi sai đầu vào dùng JFET, tầng công suất dùng Lateral MOSFET, cấu tạo đơn giản, công suất 25-50W/tải 8Ohms, tùy thuộc vào nguồn. Mạch này có gain ~24dB (hơi thấp), có thể dễ dàng điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị các linh kiện trong phần hồi tiếp, linh kiện hoàn toàn có thể tìm được ở chợ Nhật Tảo. Cặp MOSFET có thể thay bằng 2SK2221-2SJ352. Biến trở VR dùng để chỉnh bias cho tầng công suất, theo thiết kế khoảng 100~120mA khi FET đã nóng (L-MOS khi nóng lên thì Ids giảm, em đã kiểm tra mấy con L-MOS ở Nhật Tảo đều ok). Mong các bác góp ý, nếu được e sẽ lên Layout và thực hiện thử. E đã vẽ xong topo mạch, sơ đồ nguyên lý và thử vẽ đáp ứng tần số bằng excel.
     
    Tags:
  2. coi

    coi Advanced Member

    Joined:
    3/4/06
    Messages:
    2.221
    Likes Received:
    6
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    đáp tuyến tần số ko dc rộng bác nhỉ
     
  3. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Nó phụ thuộc vào C1, C8, C9, L1 là chủ yếu, em mới tính toán sơ bộ thôi, ít ra cũng được +-1dB trong khoảng 20~20.000Hz, 2 BJT nguồn dòng tầng vi sai chắc e thay bằng MPSA42.
     
  4. Ultraline

    Ultraline Advanced Member

    Joined:
    14/8/09
    Messages:
    4.757
    Likes Received:
    35
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Em nhìn thấy vài vấn đề xung đột trong cách chọn lựa giá linh kiện.

    -Nguồn dòng cho vi sai bác xác lập bằng 0.6/330 = 1.8mA/ 2 con vi sai,vậy mổi con vi sai dẩn 0.9mA
    -Áp rơi trên trở 1.2K là 1.08V
    -Dòng 1 chiều chảy qua Driver là (1.08-0.6)/47 = 10mA.
    -Áp rơi max trên 2 đầu biến trở 100 ohm để chỉnh phân cực là 1V(em đã cho nó là 100 ohm luôn)
    -Vgs của mổi mosfet theo mạch trên là 1/2 + 0.7v = 1.2 V,chưa đủ để kích thích được dòng Ids,nên mạch của bác chắc chắn méo xuyên tâm trong thực tế.

    Bác lại nhìn xuống phía nguồn dòng của Driver mà bác xác lặp bằng Q6,Q7,R8. Nó ghim dòng 0.6/56 # 10mA. Chổ này phát sinh xung đột khi tín hiệu ra loa là bán kỳ âm thì có 2 dòng chảy qua R8,1 dòng là Igs rất nhỏ ở tần số thấp nhưng sẽ lớn ở tần số cao,1 dòng là dòng Ic của Q6(10mA),em nhìn thấy tổng 2 dòng này lớn hơn 10ma nhưng bác lại giới hạn nó tại 10mA rồi nên khả năng cung cấp dòng ở tần số cao gần như là không có.
     
  5. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    E cảm ơn bác Ultraline đã góp ý giúp em, về vấn đề xung đột em có hướng giải quyết như sau.
    - Vấn đề bias cho mosfet em sẽ khắc phục bằng cách chêm thêm diode, ghim áp bằng zener, tăng giá trị VR lên 200~500R (với điều kiện là biến trở không bị nóng) để đảm bảo dòng Ids vào khoảng 100~120mA khi không có tín hiệu, mà theo datasheet thì L-MOS điện áp phân cực thấp hơn MOSFET công nghiệp. Chắc phải thực hiện mới biết chính xác được.
    - Khi thiết kế e chưa tính đến dòng Igs và cho rằng MOSFET là nguồn dòng phụ thuộc áp lý tưởng (thực tế có tụ kí sinh tại cực G, khi tần số cao sẽ sinh ra dòng Igs), như vậy cần phải tăng dòng tầng Driver, nguồn dòng Q6, Q7 và R8 cần điều chỉnh lại, e định thay R8 nhỏ hơn có được không 39R, 47R???
    - Sau vài mạch dùng IC thì đây là lần đầu e tập thiết kế mạch khuếch đại công suất dùng linh kiện rời nên còn nhiều thiếu sót, kính mong các bác góp ý.
     
  6. Ultraline

    Ultraline Advanced Member

    Joined:
    14/8/09
    Messages:
    4.757
    Likes Received:
    35
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    - Ít nhất Vgs phải >= 2.8V thì mosfet mới có dòng Ids.

    - Bác cố gắng sao cho tầng driver có thể cung cấp được dòng động(không phải dòng tĩnh) càng lớn càng tốt,giải pháp là làm nguồn dòng nhưng không chốt giá trị dòng max-trường hợp trên bác đã chốt.
     
  7. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Hay là em chuyển sang kiểu "Dual LTP", mạch này dùng 2 tầng vi sai, tầng driver được mirror dòng, mạch này em lấy trong cuốn "High Performance Audio Amplifiers", theo như sách thì mạch này được thiết kế để chuyên trị lateral MOSFET.
     
  8. Ultraline

    Ultraline Advanced Member

    Joined:
    14/8/09
    Messages:
    4.757
    Likes Received:
    35
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Bác lấy mạch Denon PMA 2000IVR chạy theo nguyên lý này nhưng chỉ dùng mosfet kênh N nên giá thành thấp và dể tìm linh kiện hơn rất nhiều.
     
  9. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    L-MOS ngoài chợ người ta không có bán lẻ, cặp K1058-J162 74k, còn K2221-J352 96k, thế nên em tính dùng luôn con kênh P. Mạch vi sai kép này em vẫn đang ngâm cứu.
     
  10. an-haiphong

    an-haiphong Advanced Member

    Joined:
    2/4/08
    Messages:
    564
    Likes Received:
    6
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Bác mua luôn bo mạch có bán sẵn ngoài chợ (dùng ráp am KOK dùng 2 cặp K2221 -J532 1 vế) về nâng cấp linh kiện loại tốt là xong ngay ,đỡ tốn nhiều công :(
     
  11. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Thật ra em muốn tự thiết kế để lấy kinh nghiệm, 1 phần vì đam mê nữa chứ nếu mua board lắp sẵn thì không hay lắm.
     
  12. dunahoang

    dunahoang Advanced Member

    Joined:
    21/7/10
    Messages:
    100
    Likes Received:
    0
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Bác Anhkhois cho biết cặp vi sai là cặp gì luôn đi cho xong, ra mua cho dễ. Chứ không biết cặp gì ra hỏi nó lắc đầu nguầy nguậy. Mới sáng đi dạo kiếm nát Nhật Tảo chẳng có mấy cặp viái mình tra!!!
    Bác tính dùng cặp si sai nào? cặp nào ở Nhật Tảo có í!!!


    Bác tính dùng cặp si sai nào? cặp nào ở Nhật Tảo có bán thì bác chỉ cho anh em. Visai FET khó kiếm quá.
     
  13. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Em đang định dùng cặp JFET 2SK30, nghe nói loại này chất lượng không được cao lắm nhưng dễ kiếm (không có con P-channel bổ phụ). E định mắc vi sai cung cấp nguồn dòng cho mỗi vế vi sai từ 0.5~1mA. Do footprint tương đương nên có thể thay bằng MPSA42. Có điều kiện em sẽ thay bằng JFET 2SK170.

    Em đã vẽ lại mạch mới theo kiểu 2 tầng vi sai (Dual LTP).

    Tầng input dùng 2 JFET Q1, Q2, biến trở VR1 để chỉnh DC offset, tuy nhiên nếu mạch hồi tiếp tốt và không có vấn đề về DC offset thì có thể nối tắt cũng được. 2 BJT Q3, Q4 cung cấp dòng hằng có giá trị =0.65/R7(A), như vậy em chon dòng khoảng 0.7mA cho mỗi vế, từ đó sụt áp trên R2, R3 khi không có tín hiệu là khoảng 2.7V.

    Tầng khuếch đaị điện áp cũng gồm 2 vế mắc kiểu vi sai. Cụm Q7, Q8 có chức năng mirror dòng qua Q5 cung cấp cho Q6 và mạch bias. Tổng dòng qua Q5, Q6 có giá trị = (2.7-0.65)/R8, vào khoảng 10mA cho mỗi vế. Điện trở R9 em tạm chọn 3K3 cho sụt áp 33V, vấn đề chọn giá trị R9 em vẫn chưa nắm vững, không biết chọn vậy có hợp lý không, mong các bác giúp em rõ hơn về chỗ này.

    Tầng công suất ngõ ra dùng 2 lateral MOSFET K1058, J162. Phân cực cho tầng công suất do cụm D4,D6, VR2 quyết định. Theo em thì dòng bias cho L-MOS khoảng 110~130mA là hợp lý. Trong trường hợp áp phân cực không đủ thì thay D4, D6 bằng LED, zener hoặc tăng giá trị VR2. Các điện trở R14~R17 để bảo về MOSFET, để chỉnh phân cực bằng cách đo sụt áp.

    Mạch hồi tiếp gồm C8, C9, C10, R19, R20 có tác dụng hồi tiếp âm, giảm méo phi tuyến đồng thời quyết định 1 phần đáp ứng tầng số của mạch. Độ lợi được xác đinh bằng tỉ số R19/R20, các tụ C8, C9, C10 được chọn sao cho tần số cắt nằm ngoài khoảng nghe là được.

    Về nguồn em định dùng nguồn +-36V, công suất dự kiến đạt 40W-8R hoặc 60W-4R. Phần nguồn cho tầng input và VAS có thể chỉnh lưu riêng, lọc riêng và có ổn áp. Mass tín hiệu mà mass công suất tách riêng, em dự tính mạch tầng công suất sẽ vẽ riêng và bắt lên tản nhiệt giống kiểu cụ Pass.

    Biến áp nguồn em định quấn 2 lõi xuyến Liên Xô +-25V/120W mỗi cái, tụ nguồn 20.000uF cho mỗi kênh.
     
  14. Ultraline

    Ultraline Advanced Member

    Joined:
    14/8/09
    Messages:
    4.757
    Likes Received:
    35
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Chơi classAB thì bác chơi công suất lớn luôn cũng tốn kém thêm không bao nhiêu.

    Mosfet dùng cho audio có chú IRF240 kênh N họ bán lẻ tràn lan,mua loại hổ bổ của TQ thì chất lượng không đảm bảo,mà em thấy bác hay dùng nhiều thuật ngữ tiếng Anh trong mạch nhể :D

    Em nói tiếng Anh không kêu thành ra chả biết gọi kiểu mạch này nọ là gì,chỉ biết làm nó hoạt động theo ý mình thôi. :D
     
  15. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Cặp MOSFET này thay bằng IRF540-IRF9540 hoàn toàn được, chỉ cần chêm thêm con zenner chỗ bias vì Vgs của mấy chú này khá cao, classAB nên không cần lo vụ ổn định nhiệt cho mấy con FET vì ít trôi nhiệt hơn BJT.
     
  16. dunahoang

    dunahoang Advanced Member

    Joined:
    21/7/10
    Messages:
    100
    Likes Received:
    0
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    í hên, cặp IRF540-IRF9540 này có sẵn chỉ làm PCB nữa là xong, PCB vẽ tay thì xấu òm. :(
     
  17. TXT

    TXT New Member

    Joined:
    23/6/10
    Messages:
    4
    Likes Received:
    0
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    các bác cho em hỏi liệu mạch này có hay hon LM3886/4780 hông. Hay là em chơi liền.
    [​IMG]
    Tác giả viết:
    L'évolution est la symétrie totale grâce à un différentiel à contre réaction de courant, l'utilisation de fets permet une auto-polarisation (1mA). Le travail en opposition de phase du deuxième étage facilite la commande des mosfets à entrée capacitive. La tension d'alimentation maximale est de +/-50V. En classe A (I repos = 1,5A), les 68R passent à 150R, valeurs à affiner en fonction du Vgs mesuré sur le lot de Mosfets triés. Le push-pull est à doubler. Cette puissance peut être ajustée en jouant sur la tension des rails d'alimentation :.

    Dịch:
    Zenquito (evolution):
    40W Class A or B, around 92 dB/1W/1m
    Evolution is the full symmetry with a differential current reaction against the use of a self-fects allows polarization (1mA). The work of phase from the second floor facilitates the control of mosfets capacitive input. The maximum supply voltage is + /-50V. In class A (I rest = 1.5 A), 68R 150R pass, according to refine the values of Vgs measured on the lot of Mosfets sorted. The push-pull is double. This power can be adjusted by varying the voltage supply rails:
    Trích: _http://jm.plantefeve.pagesperso-orange.fr/sche.html

    Nhưng sao em không thấy công tắc chuyển giữa A và B trên schematic.hic.

    Voltage: + /-21V_____ + /-25V_____ + /-30V_____ + /-34V_____ + /-42V
    Power :___ 16W_______ 25W________ 40W_________ 50W________ 80W
    (Hit.: 2SK1058 and 2SJ162 - Mag.: BUZ900DP and BUZ905DP)

    Còn schematic này ko rõ trị số:
    [​IMG]
    theo tác giả bẩu rất hay. Noise and Distortion was measured at 0.006% at 100 watts into 8 Ohms
    _http://web.archive.org/web/20050204144328/www.aussieamplifiers.com/lateral.htm
    và tác giả vẽ lại từ ông này _http://www.aussieamplifiers.com/modules.htm.
     
  18. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Em sửa lại mạch 1 tí, chỗ current mirror Q7-Q8 em vẽ nhầm, em gắn thêm cụm D3~D6 có tác dụng bảo vệ MOSFET. Mạch này em đã lên PCB, sau vài trục trặc đã chạy thử thành công ở áp thấp (+-18V). Âm thanh trong trẻo, thiên sáng. PCB em vẽ tách riêng mass tín hiệu và mass công suất, dù chưa có chassis nhưng không ù xì gì cả. Dòng phân cực chỉnh được khoảng 120mA, DC offset chỉ 0.032V, khi nghe nhạc volume vừa phải thì tản nhiệt ấm ấm khoảng 40 độ. PCB em vẽ mạch 1 lớp, kích thước 10x15cm.
     
  19. quangviet

    quangviet Advanced Member

    Joined:
    2/3/09
    Messages:
    669
    Likes Received:
    2
    Location:
    Hải Phòng
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Không biết ngoài hải phòng có bán cuộn cảm giống của bác không nhi? Em thấy nhiều mạch có cuộn cảm nhưng không biết có bán không :( ,còn quấn thì em không biết quấn,vì không biết kích cỡ và số vòng thế nào cả. :(
     
  20. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Em tự quấn đấy, quấn đại thôi không cần tính kỹ lắm, nó nằm trong mạch Zobel để lọc nhiễu cao tần qua loa.Mà ở HP bác kiếm xem có K1058-J162 không, cặp này khoảng 75K/cặp. Mạch trên chạy nguồn đôi 32~36V, nhưng e chưa có biến áp.
     
  21. Lotomo

    Lotomo Advanced Member

    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Mạch in PCB của bác xài công nghệ gì thế, chỉ em cách làm với :mrgreen:
     
  22. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Công nghệ in - ủi - ngâm bác à. Lúc em làm nó như thế này.
     
  23. Lotomo

    Lotomo Advanced Member

    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Bác xài giấy gì thế, em cũng "in ủi" thử nhưng thấy nó bám giấy kinh quá, không ăn thua, hichic
     
  24. anhkhois

    anhkhois Advanced Member

    Joined:
    15/6/09
    Messages:
    792
    Likes Received:
    18
    Location:
    Saigon
    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Em in ở Lam Sơn, đường Đồng Nai, lại đó bảo họ in "giấy thuốc", em cũng không biết đó là giấy gì, hình như của Epson, 2K/tờ A4, về ủi vặn bàn ủi nóng tí, khi ủi ép mũi bàn ủi vào những đường mạch nhỏ cho bám đều, sau khi nguội thì nhúng dưới vòi nước chảy, kì nhẹ cho giấy bong ra (không được bóc). Với công nghệ thế này em ủi được những đường 15~20mil, chân trở dán, chip dán làm được hết.
     
  25. Lotomo

    Lotomo Advanced Member

    Re: Thiết kế ampli đơn giản tầng công suất dùng Lateral MOSFET

    Cảm ơn bác rất nhiều, em về thử 1 nhát xem sao. Em có mấy bo mạch mà mang ra tiệm họ không làm số lượng ít :mrgreen:
     

Share This Page

Loading...