采用SAP15N/P音響對管的甲類(lèi)功率放大器

甲類(lèi)晶體管功率放大器，音色溫暖甜美，使人傾心。但甲類(lèi)功放溫升較高，如采用普通的雙極性晶體管，則溫度穩定性較差，調試困難，使用中也讓人擔心。本文介紹輸出級采用三肯產(chǎn)品SAP15N/P音響對管的甲類(lèi)功放。SAP15N/P輸出電流15A，耐壓160V，功率150W，結溫150℃。該晶體管內置溫度補償二極管陣列，解決了功放電路中溫度補償延遲的技術(shù)難題，它的溫度補償二極管置于晶體管芯片的中心部位，能夠快速同步地檢測晶體管溫度的變化，并對偏置電流進(jìn)行修正，使之保持恒定。普通雙極性晶體管制作的甲類(lèi)功率放大器，因溫度變化，放大器進(jìn)入穩定的時(shí)間較長(cháng)，往往通電半個(gè)小時(shí)后才能夠穩定下來(lái)，而且隨著(zhù)氣溫的不同，偏置電流也會(huì )隨著(zhù)變化。實(shí)際使用中，也要煲機半個(gè)小時(shí)后才能聽(tīng)到真正甲類(lèi)的音色。而采用SAP15N/P對管，由于它內部溫升和補償的一致，放大器通電幾分鐘后，就進(jìn)入穩定狀態(tài)，其效率高，工作穩定、安全。因此，可以說(shuō)SAP15N/P對管是甲類(lèi)功率放大器的最佳拍檔。除此之外，SAP15N/P還具有工作線(xiàn)性好、飽和壓降小、電源利用率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。SAP15N/P除溫度補償二極管外，內部還自帶末前級推動(dòng)晶體管和射極0.22Ω電阻，具有很高的性?xún)r(jià)比。圖1是SAP15N/P的外形圖及內部電氣原理圖。它有5根引腳。在它的NPN側內部有一個(gè)PN結二極管，PNP側內部有五個(gè)肖特基二極管起溫度補償作用。使用時(shí)，在NPN管的二極管和PNP管的肖特基二極管之間加一個(gè)可變電阻，以調節空載電流。

圖1

圖2

工作原理

　　圖2示出了采用甲類(lèi)單聲道設計的功放電路。該功放具有溫度檢測和保護功能，還具有直流中點(diǎn)伺服等特點(diǎn)。其輸入級采用了由場(chǎng)效應孿生管V1/V2(K389/J109)和晶體管V3～V6構成的共源－共基電路，該電路高頻失真小，動(dòng)態(tài)范圍大，信噪比高。在第二級電壓放大級中，V15、V16構成雙級推挽級聯(lián)電路，V15/V7和V16/V8分別構成理想的電流源，電流放大分別由V7、V8完成，電壓放大由V15/V16完成。揚聲器保護電路采用東芝揚聲器保護集成電路TA7317(IC3)，其中VD6是關(guān)機靜噪電源檢測，接變壓器交流端。V12和VD8構成繼電器工作電源。場(chǎng)效應集成雙運放IC1(LF353)中的IC1A進(jìn)行直流中點(diǎn)伺服以穩定中點(diǎn)電位；IC1B與V13、溫度檢測開(kāi)關(guān)SW2以及光電耦合器IC2組成溫度檢測和保護動(dòng)作電路。溫度開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)，動(dòng)作溫度90℃，使用時(shí)用螺絲固定在散熱器上檢測溫度。正常情況下，溫度開(kāi)關(guān)SW3的觸點(diǎn)閉合，IC1B的⑤腳電壓高于⑥腳，⑦腳輸出高電平，V13導通，其集電極呈低電平，光電耦合器IC2無(wú)電流通過(guò)；當散熱器溫度到達90℃時(shí)，SW3斷開(kāi)，IC1B的⑤腳電壓低于⑥腳電壓，⑦腳輸出低電平，V13截止，其集電極呈高電平，電流流經(jīng)IC2的①、②端，致使③、④端導通，這時(shí)電阻R51對激勵信號進(jìn)行分流，從而減小末級的靜態(tài)電流，工作狀態(tài)由甲類(lèi)改為甲乙類(lèi)，進(jìn)而降低晶體管的工作溫度，確保其安全。IC1和VD7還組成自保持電路，當溫度保護電路動(dòng)作以后就將IC1B的⑤腳的比較電壓鉗制在低電平，使功放保持甲乙類(lèi)工作狀態(tài)。溫度保護動(dòng)作以后，關(guān)機后再開(kāi)機自動(dòng)恢復甲類(lèi)工作狀態(tài)。SW1是甲類(lèi)或甲乙類(lèi)工作方式手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，可以人為事先設定，SW1閉合是甲類(lèi)放大，SW1斷開(kāi)是甲乙類(lèi)放大。發(fā)光二極管LED亮時(shí)，指示功放工作于甲乙類(lèi)狀態(tài)。甲類(lèi)功率放大器溫度較高，有了溫度檢測和保護，就不會(huì )有“天有不測風(fēng)云”之憂(yōu)。另外，開(kāi)關(guān)SW3可對末級是否采用大環(huán)路負反饋進(jìn)行選擇。功放激勵級電源由線(xiàn)路板上的±50V電源提供。為節省體積，便于線(xiàn)路板（250×80mm）貼近散熱器一起豎直安裝，末級的整流濾波器件不在功放板上，圖2中就省去了末級電源的電原理圖。

電路調試

　　為取得較大的動(dòng)態(tài)范圍，輸入級輸出電流取2.5mA，調整電位器R1使R8上的電壓降為3V；這時(shí)第二級電壓
音響廣場(chǎng)

　甲類(lèi)晶體管功率放大器，音色溫暖甜美，使人傾心。但甲類(lèi)功放溫升較高，如采用普通的雙極性晶體管，則溫度穩定性較差，調試困難，使用中也讓人擔心。本文介紹輸出級采用三肯產(chǎn)品SAP15N/P音響對管的甲類(lèi)功放。SAP15N/P輸出電流15A，耐壓160V，功率150W，結溫150℃。該晶體管內置溫度補償二極管陣列，解決了功放電路中溫度補償延遲的技術(shù)難題，它的溫度補償二極管置于晶體管芯片的中心部位，能夠快速同步地檢測晶體管溫度的變化，并對偏置電流進(jìn)行修正，使之保持恒定。普通雙極性晶體管制作的甲類(lèi)功率放大器，因溫度變化，放大器進(jìn)入穩定的時(shí)間較長(cháng)，往往通電半個(gè)小時(shí)后才能夠穩定下來(lái)，而且隨著(zhù)氣溫的不同，偏置電流也會(huì )隨著(zhù)變化。實(shí)際使用中，也要煲機半個(gè)小時(shí)后才能聽(tīng)到真正甲類(lèi)的音色。而采用SAP15N/P對管，由于它內部溫升和補償的一致，放大器通電幾分鐘后，就進(jìn)入穩定狀態(tài)，其效率高，工作穩定、安全。因此，可以說(shuō)SAP15N/P對管是甲類(lèi)功率放大器的最佳拍檔。除此之外，SAP15N/P還具有工作線(xiàn)性好、飽和壓降小、電源利用率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。SAP15N/P除溫度補償二極管外，內部還自帶末前級推動(dòng)晶體管和射極0.22Ω電阻，具有很高的性?xún)r(jià)比。圖1是SAP15N/P的外形圖及內部電氣原理圖。它有5根引腳。在它的NPN側內部有一個(gè)PN結二極管，PNP側內部有五個(gè)肖特基二極管起溫度補償作用。使用時(shí)，在NPN管的二極管和PNP管的肖特基二極管之間加一個(gè)可變電阻，以調節空載電流。

工作原理

　　圖2示出了采用甲類(lèi)單聲道設計的功放電路。該功放具有溫度檢測和保護功能，還具有直流中點(diǎn)伺服等特點(diǎn)。其輸入級采用了由場(chǎng)效應孿生管V1/V2(K389/J109)和晶體管V3～V6構成的共源－共基電路，該電路高頻失真小，動(dòng)態(tài)范圍大，信噪比高。在第二級電壓放大級中，V15、V16構成雙級推挽級聯(lián)電路，V15/V7和V16/V8分別構成理想的電流源，電流放大分別由V7、V8完成，電壓放大由V15/V16完成。揚聲器保護電路采用東芝揚聲器保護集成電路TA7317(IC3)，其中VD6是關(guān)機靜噪電源檢測，接變壓器交流端。V12和VD8構成繼電器工作電源。場(chǎng)效應集成雙運放IC1(LF353)中的IC1A進(jìn)行直流中點(diǎn)伺服以穩定中點(diǎn)電位；IC1B與V13、溫度檢測開(kāi)關(guān)SW2以及光電耦合器IC2組成溫度檢測和保護動(dòng)作電路。溫度開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)，動(dòng)作溫度90℃，使用時(shí)用螺絲固定在散熱器上檢測溫度。正常情況下，溫度開(kāi)關(guān)SW3的觸點(diǎn)閉合，IC1B的⑤腳電壓高于⑥腳，⑦腳輸出高電平，V13導通，其集電極呈低電平，光電耦合器IC2無(wú)電流通過(guò)；當散熱器溫度到達90℃時(shí)，SW3斷開(kāi)，IC1B的⑤腳電壓低于⑥腳電壓，⑦腳輸出低電平，V13截止，其集電極呈高電平，電流流經(jīng)IC2的①、②端，致使③、④端導通，這時(shí)電阻R51對激勵信號進(jìn)行分流，從而減小末級的靜態(tài)電流，工作狀態(tài)由甲類(lèi)改為甲乙類(lèi)，進(jìn)而降低晶體管的工作溫度，確保其安全。IC1和VD7還組成自保持電路，當溫度保護電路動(dòng)作以后就將IC1B的⑤腳的比較電壓鉗制在低電平，使功放保持甲乙類(lèi)工作狀態(tài)。溫度保護動(dòng)作以后，關(guān)機后再開(kāi)機自動(dòng)恢復甲類(lèi)工作狀態(tài)。SW1是甲類(lèi)或甲乙類(lèi)工作方式手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，可以人為事先設定，SW1閉合是甲類(lèi)放大，SW1斷開(kāi)是甲乙類(lèi)放大。發(fā)光二極管LED亮時(shí)，指示功放工作于甲乙類(lèi)狀態(tài)。甲類(lèi)功率放大器溫度較高，有了溫度檢測和保護，就不會(huì )有“天有不測風(fēng)云”之憂(yōu)。另外，開(kāi)關(guān)SW3可對末級是否采用大環(huán)路負反饋進(jìn)行選擇。功放激勵級電源由線(xiàn)路板上的±50V電源提供。為節省體積，便于線(xiàn)路板（250×80mm）貼近散熱器一起豎直安裝，末級的整流濾波器件不在功放板上，圖2中就省去了末級電源的電原理圖。

電路調試

　　為取得較大的動(dòng)態(tài)范圍，輸入級輸出電流取2.5mA，調整電位器R1使R8上的電壓降為3V；這時(shí)第二級電壓

音響廣場(chǎng)
　　放大級輸出電流為6mA左右：SAP15N/P要求流過(guò)內部二極管的電流為2.5mA，這6mA的電流供兩對SAP15N/P使用（R51、R52有幾百微安的分流）。因流經(jīng)兩對SAP15N/P對管內部溫度補償二極管電流的分流關(guān)系，如單獨調整一邊，會(huì )出現“蹺蹺板”現象，調整時(shí)，應輪流少量地往上或往下調節靜態(tài)電流，不要一次到位，逐漸使兩對功率管的靜態(tài)電流趨近一致，每對管電流為800mA，即甲類(lèi)輸出50W（50W以上為乙類(lèi)）所需要的電流，或根據自己的情況和散熱器的大小決定靜態(tài)電流的大小。甲類(lèi)靜態(tài)電流調好后，斷開(kāi)SW1，人為設置甲乙類(lèi)工作方式，這時(shí)末級靜態(tài)電流應下降，調整分流電阻R51的阻值，以獲得自己所需的甲乙類(lèi)偏置電流，比如200mA，由每對管100mA分擔。調整完畢，待穩定后，就可實(shí)際試聽(tīng)，甲類(lèi)功放溫暖的音色大家都有共識，這里不再渲染，只對不同負反饋的選擇上對聽(tīng)音作一比較。末級選擇無(wú)大環(huán)路負反饋，因避免了揚聲器反電動(dòng)勢對前級的影響，低音聽(tīng)起來(lái)要重一些，很柔，并富有彈性，但中高音細節的清晰度比起有大環(huán)路負反饋來(lái)，似乎稍遜色一點(diǎn)，不過(guò)辨別起來(lái)不是很明顯。因此實(shí)際使用中，可根據個(gè)人的愛(ài)好和音樂(lè )的不同風(fēng)格來(lái)進(jìn)行選擇。以筆者之見(jiàn)，低音較豐富的音樂(lè )，大動(dòng)態(tài)的音樂(lè )，用末級無(wú)大環(huán)路負反饋方式比較好；弦樂(lè )、古典樂(lè )、交響樂(lè )和獨唱可選用末級大環(huán)路負反饋。