Accurate tools playback bass
Усилитель УМЗЧ класса АВ+
   Усилители с MOSFET выходными транзисторами на выходе имеют такой существенный недостаток, как сниженный КПД по сравнению с биполярными. Основная причина в пороговом напряжении затвора Vgs(th) 5..6 вольт MOSFET, транзисторы полностью не открываются. Решается проблема повышением питания предварительных каскадов. Такой режим работы усилителя я называл MOSFET AB+ (AB-plus) для маркетингового позиционирования. Решение требует дополнительных источников напряжения по 6..9 вольт на плечо. Потребление предварительных каскадов приведённого ниже усилителя не превышает 30ma, соответственно, требования к обмоткам питающего трансформатора минимальные.
Компоновка блока усилителя MOSFET класса AB-plus
   Проверенная схема симметричного усилителя доработана по рекомендациям Владимира Перепёлкина и технологических соображений. Для упрощения компоновки в готовом изделии силовая и сигнальная "Земли" разделены. На электролитическом конденсаторе C12 в обратной связи присутствует постоянное напряжения до 200mV что делает необязательным применение неполярного конденсатора. Узел термостабилизации и управления током покоя выполнен на диодах D5, D6, D9, стабилитроне D8, светодиоде D7 и резисторе RV1. Диоды расположены на печатной плате в непосредственной близости от силовых транзисторов в наиболее горячей точке усилителя. Традиционный транзистор, вынесенный на радиатор, требует дополнительного крепления, принимает температуру медленнее и он, в итоге, холоднее на 5..20 градусов по сравнению с предложенным вариантом. Регулировка тока покоя удобно контролируется светодиодом D7. Цепи подачи питания на предварительные каскады D3, D4, R15, R16 сохранены на случай пропадания дополнительного питания и возможности работы усилителя в традиционном AB режиме.  Выходное напряжение усилителя через резистор R29 подаётся на вход триггера защиты от постоянного тока в блоке питания.

   Что даёт режим AB+ в данном усилителе, сравним работу в двух режимах:

- AB подано только +-56V на выходной каскад. Ограничение амплитуды 46,5V на 8 Омах. Потери напряжения V=56V-46.5V=9,5V, пиковая мощность P=46,5V^2/8oHm=270W.

- AB+ подано на предварительные каскады +-65V на выходной  +-56V. Ограничение амплитуды 54,75V на 8 Омах. Потери напряжения V=56V-54.5V=1.5V, пиковая мощность P=54,5V^2/8oHm=371W.

В режиме AB+ имеем прирост пиковой мощности по сравнению с AB 37% при питании выходного каскада +-56V.

За счёт чего - это происходит?
   В режиме AB+ выходной каскад в пиковом режиме теряет напряжение только на сопротивлении сток - исток MOSFET транзистора и на резисторе в цепи стока. Так для IRFP9240 не более 0,5oHm (7,2А) и   для IRFP240 не более 0,18oHm (12А) имеем падение на  3-х параллельных каскадах не более
U=56V/8oHm/3*(0,5oHm+0,22oHm)=1,68V.
   В режиме AB (в положительном плече) потери складываются из
U=R15(2,35V) + D3(0,74V) + R12(0,5V) + Q9ek(0,06V) +Q11gs(5,47V) +R19(0,43V)=9,55V.
Данная модель и расчёты построены на предположении стабильного напряжения 56V и 65V, учитывая просадки напряжения при питании от реального источника пиковые значения несколько снижаются, но соотношения эффективности AB+ и AB режимов работы усилителя сохраняются.
Выводы:
Режим AB+ значительно расширяет энергетические возможности аналогового дискретного УМЗЧ, сохраняя все его преимущества.
Дополнительные обмотки трансформатора и цепи выпрямителей небольшая цена за существенный прирост мощности и КПД.
Dmitriy Khamuev 23-02-2019
Схема усилителя MOSFET класса AB-plus
Copyright © 2000..19 http://www.subwoofer.ru All Rights Reserved.
Точные инструменты воспроизведения баса