采用SAP15N/P音響對(duì)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(wěn)定性較差，調(diào)試?yán)щy，使用中也讓人擔(dān)心。本文介紹輸出級(jí)采用三肯產(chǎn)品SAP15N/P音響對(duì)管的甲類(lèi)功放。SAP15N/P輸出電流15A，耐壓160V，功率150W，結(jié)溫150℃。該晶體管內(nèi)置溫度補(bǔ)償二極管陣列，解決了功放電路中溫度補(bǔ)償延遲的技術(shù)難題，它的溫度補(bǔ)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(cè)晶體管溫度的變化，并對(duì)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(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)，往往通電半個(gè)小時(shí)后才能夠穩(wěn)定下來(lái)，而且隨著氣溫的不同，偏置電流也會(huì)隨著變化。實(shí)際使用中，也要煲機(jī)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(duì)管，由于它內(nèi)部溫升和補(bǔ)償?shù)囊恢?，放大器通電幾分鐘后，就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，其效率高，工作穩(wěn)定、安全。因此，可以說(shuō)SAP15N/P對(duì)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(bǔ)償二極管外，內(nèi)部還自帶末前級(jí)推動(dòng)晶體管和射極0.22Ω電阻，具有很高的性價(jià)比。圖1是SAP15N/P的外形圖及內(nèi)部電氣原理圖。它有5根引腳。在它的NPN側(cè)內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)二極管，PNP側(cè)內(nèi)部有五個(gè)肖特基二極管起溫度補(bǔ)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(diào)節(jié)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(shè)計(jì)的功放電路。該功放具有溫度檢測(cè)和保護(hù)功能，還具有直流中點(diǎn)伺服等特點(diǎn)。其輸入級(jí)采用了由場(chǎng)效應(yīng)孿生管V1/V2(K389/J109)和晶體管V3～V6構(gòu)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(jí)電壓放大級(jí)中，V15、V16構(gòu)成雙級(jí)推挽級(jí)聯(lián)電路，V15/V7和V16/V8分別構(gòu)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(yáng)聲器保護(hù)電路采用東芝揚(yáng)聲器保護(hù)集成電路TA7317(IC3)，其中VD6是關(guān)機(jī)靜噪電源檢測(cè)，接變壓器交流端。V12和VD8構(gòu)成繼電器工作電源。場(chǎng)效應(yīng)集成雙運(yùn)放IC1(LF353)中的IC1A進(jìn)行直流中點(diǎn)伺服以穩(wěn)定中點(diǎn)電位；IC1B與V13、溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)SW2以及光電耦合器IC2組成溫度檢測(cè)和保護(hù)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(cè)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(dǎo)通，其集電極呈低電平，光電耦合器IC2無(wú)電流通過(guò)；當(dāng)散熱器溫度到達(dá)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(dǎo)通，這時(shí)電阻R51對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行分流，從而減小末級(jí)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(dāng)溫度保護(hù)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(hù)動(dòng)作以后，關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)自動(dòng)恢復(fù)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(shè)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?xí)r，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(cè)和保護(hù)，就不會(huì)有“天有不測(cè)風(fēng)云”之憂。另外，開(kāi)關(guān)SW3可對(duì)末級(jí)是否采用大環(huán)路負(fù)反饋進(jìn)行選擇。功放激勵(lì)級(jí)電源由線路板上的±50V電源提供。為節(jié)省體積，便于線路板（250×80mm）貼近散熱器一起豎直安裝，末級(jí)的整流濾波器件不在功放板上，圖2中就省去了末級(jí)電源的電原理圖。

電路調(diào)試

　　為取得較大的動(dòng)態(tài)范圍，輸入級(jí)輸出電流取2.5mA，調(diào)整電位器R1使R8上的電壓降為3V；這時(shí)第二級(jí)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(wěn)定性較差，調(diào)試?yán)щy，使用中也讓人擔(dān)心。本文介紹輸出級(jí)采用三肯產(chǎn)品SAP15N/P音響對(duì)管的甲類(lèi)功放。SAP15N/P輸出電流15A，耐壓160V，功率150W，結(jié)溫150℃。該晶體管內(nèi)置溫度補(bǔ)償二極管陣列，解決了功放電路中溫度補(bǔ)償延遲的技術(shù)難題，它的溫度補(bǔ)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(cè)晶體管溫度的變化，并對(duì)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(wěn)定的時(shí)間較長(zhǎng)，往往通電半個(gè)小時(shí)后才能夠穩(wěn)定下來(lái)，而且隨著氣溫的不同，偏置電流也會(huì)隨著變化。實(shí)際使用中，也要煲機(jī)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(duì)管，由于它內(nèi)部溫升和補(bǔ)償?shù)囊恢?，放大器通電幾分鐘后，就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，其效率高，工作穩(wěn)定、安全。因此，可以說(shuō)SAP15N/P對(duì)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(bǔ)償二極管外，內(nèi)部還自帶末前級(jí)推動(dòng)晶體管和射極0.22Ω電阻，具有很高的性價(jià)比。圖1是SAP15N/P的外形圖及內(nèi)部電氣原理圖。它有5根引腳。在它的NPN側(cè)內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)二極管，PNP側(cè)內(nèi)部有五個(gè)肖特基二極管起溫度補(bǔ)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(diào)節(jié)空載電流。

工作原理

　　圖2示出了采用甲類(lèi)單聲道設(shè)計(jì)的功放電路。該功放具有溫度檢測(cè)和保護(hù)功能，還具有直流中點(diǎn)伺服等特點(diǎn)。其輸入級(jí)采用了由場(chǎng)效應(yīng)孿生管V1/V2(K389/J109)和晶體管V3～V6構(gòu)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(jí)電壓放大級(jí)中，V15、V16構(gòu)成雙級(jí)推挽級(jí)聯(lián)電路，V15/V7和V16/V8分別構(gòu)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(yáng)聲器保護(hù)電路采用東芝揚(yáng)聲器保護(hù)集成電路TA7317(IC3)，其中VD6是關(guān)機(jī)靜噪電源檢測(cè)，接變壓器交流端。V12和VD8構(gòu)成繼電器工作電源。場(chǎng)效應(yīng)集成雙運(yùn)放IC1(LF353)中的IC1A進(jìn)行直流中點(diǎn)伺服以穩(wěn)定中點(diǎn)電位；IC1B與V13、溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)SW2以及光電耦合器IC2組成溫度檢測(cè)和保護(hù)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(cè)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(dǎo)通，其集電極呈低電平，光電耦合器IC2無(wú)電流通過(guò)；當(dāng)散熱器溫度到達(dá)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(dǎo)通，這時(shí)電阻R51對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行分流，從而減小末級(jí)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(dāng)溫度保護(hù)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(hù)動(dòng)作以后，關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)自動(dòng)恢復(fù)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(shè)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?xí)r，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(cè)和保護(hù)，就不會(huì)有“天有不測(cè)風(fēng)云”之憂。另外，開(kāi)關(guān)SW3可對(duì)末級(jí)是否采用大環(huán)路負(fù)反饋進(jìn)行選擇。功放激勵(lì)級(jí)電源由線路板上的±50V電源提供。為節(jié)省體積，便于線路板（250×80mm）貼近散熱器一起豎直安裝，末級(jí)的整流濾波器件不在功放板上，圖2中就省去了末級(jí)電源的電原理圖。

電路調(diào)試

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

音響廣場(chǎng)
　　放大級(jí)輸出電流為6mA左右：SAP15N/P要求流過(guò)內(nèi)部二極管的電流為2.5mA，這6mA的電流供兩對(duì)SAP15N/P使用（R51、R52有幾百微安的分流）。因流經(jīng)兩對(duì)SAP15N/P對(duì)管內(nèi)部溫度補(bǔ)償二極管電流的分流關(guān)系，如單獨(dú)調(diào)整一邊，會(huì)出現(xiàn)“蹺蹺板”現(xiàn)象，調(diào)整時(shí)，應(yīng)輪流少量地往上或往下調(diào)節(jié)靜態(tài)電流，不要一次到位，逐漸使兩對(duì)功率管的靜態(tài)電流趨近一致，每對(duì)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(jù)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(diào)好后，斷開(kāi)SW1，人為設(shè)置甲乙類(lèi)工作方式，這時(shí)末級(jí)靜態(tài)電流應(yīng)下降，調(diào)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(duì)管100mA分擔(dān)。調(diào)整完畢，待穩(wěn)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(shí)，這里不再渲染，只對(duì)不同負(fù)反饋的選擇上對(duì)聽(tīng)音作一比較。末級(jí)選擇無(wú)大環(huán)路負(fù)反饋，因避免了揚(yáng)聲器反電動(dòng)勢(shì)對(duì)前級(jí)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(xì)節(jié)的清晰度比起有大環(huán)路負(fù)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(jù)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(jí)無(wú)大環(huán)路負(fù)反饋方式比較好；弦樂(lè)、古典樂(lè)、交響樂(lè)和獨(dú)唱可選用末級(jí)大環(huán)路負(fù)反饋。