20W超低失真A类功放（下）

2009年 第 5期 20W超低失真A类功放(下) 上次我们详细地介绍了一个 超一流的20W A类功放电路的设 计考虑。电路之简单而失真之低， 令人叹为观止。但是电路还 只是第一步，真正要达到如此之 低的失真，元件的选用，印板和布 线等来不得半点疏忽，否则功亏 一 篑。下面接着介绍这款功放对 元件的选用要求以及印板上元器 件的安装要求和过程。 三．元件选择 这款功放的成功设计，是基 于理论和实践研究的成果。即使 用一般的元器件，也能获得很好 的性能。但是要确保真正达到样 机的水准，首先必须确保主要有 源器件符合指定的要求。 首先要求输出级互补大功率 晶体管必须使用MJL2ll 93和 MJL21 194。这对互补管的额定参 数为 16A(峰值 30A)、200W、 250V。根据20W A类功放选管要 求看，无需这么大的功率管。之所 以选用这对管子，主要原因在于它 是目前世界上线性最好的互补大 功率管，它是由安森美公司生产的。 同时，输入级差放管务必使 用日本东芝的2SA970低噪声晶 体管。该管特点是在较大工作电 流下仍能保证很低的噪声，对于 保证本机信噪比、瞬态互调失真 陆全根 (TIM)和转换速率 (SR)等重要 音质指标具有举足轻重的作用。 上述两种管子也可以用MPSAS6 (Q1、Q2)及MJ802／4502(Q12、 Q14)一试。 其他型号的晶体管 (BC556、 BC546、BD139和 BD140)未必 一 定要求特定公司的产品，但必 须是名厂正品，建议选购Philips (NXP Semiconductors)、On Semiconductor~liST Microelec- tronics等公司的产品，特别是 BDl39和 BDl40尤其如此。 调整输出级静态电流用的 VR1为1kQ多圈(25圈)电位器。 输出级射极电阻用 0．1 Q 5％线 绕电阻。其他功率为1w的电阻误 差允许为5％。除此之外，其余均 用0．25W 1％的薄膜电阻。另外 还要准备2只 1．5 Q 5w 的线绕 电阻供测试时使用。 Q1基极的CI(820pF／5OV)用 瓷片电容。08基极与Q9集电极 之间的相位补偿电容要用零温度 系数瓷片电容。否则本机工作时， 它的容量会随温度的变化发生显 著的变化而影响补偿准确性。通 常，零温度系数瓷片电容器的上部 有黑色圆点或条形标志。否则就不 是零温度系数的，本机不宜采用。 接在正负电源线上的 1 00nF 高频旁路电容采用金属化聚酯电 容器(M K T)。功放输出端的 l50nF 250VAC可用 MKT或者 聚丙烯电容器。其余均为铝电解 电容器，耐压要求已标在电路图 上。保险丝(F 1、F 2)为 3 A 250VAC慢熔型，电源变压器一次 侧保险丝为4A 250VAC慢熔型。 Q10～Q13用小型 U形散热 器，热阻为20℃／w。输出管则用大 型铸造散热器，尺寸为300mm × 75ram X 49mm (W ×H×D)。 电源变压器要求使用环形变 压器，功率容量为 l60VA，二次 侧电压为16V×2。此外，还特别 要求是磁屏蔽型的，它的外观如 图5所示。一般来说，环形铁,C,eB EI铁心的漏磁少了很多，但是用 在本机中还是不能满足要求。因 为本机实际上是一台前后级合并 式放大器，而且性能要求又特别 高，加上还是A类放大状态，其 电源变压器会产生较强的交流辐 射磁场。本机的15W原型机没有 采用磁屏蔽电源变压器，而是采 用分体电源的结构来解决交流声 干扰问题的。由于对环形变压器 进行了屏蔽，大大降低了漏磁和 辐射干扰。从而达到了一体化的 目的。屏蔽环形变压器的工艺并 不难，只不过是用晶体取向性硅 图 5 本机电源变压器 无线电与电视f 39 Hl。Fl雠作塞 2009年 第 5期 钢片条在环形变压器线包外包了 几层而 已。这种变压器可能在国 内不易购得，如实在购不到，可采 用分体电源来解决。 功放输出端的电感线圈 L 1 (6．8 H)大概也无处可购，不过 其要求并不严格，可以按下面 自己绕制。准备一个内径为 11．8ram或13．8ram的塑料骨架 (外径22～24ram，宽度约l0ram)， 一 根M5×70ram的螺栓及螺帽、 垫圈，一块40ram×50ram的塑料 板和一段约 140ram ×45ram × 20ram的木料，预先制作一个绕 制夹具 ，如图6所示。然后用Imm 漆包线密绕25．5圈，从同一面引 出线头，外包数层塑料胶带固定 线包即成。 其他元件的要求一般。最后 必须强调，选购元器件谨防假冒 图 6 输出电感线圈绕制 伪劣产品，道理不必多说。 四．印板安装 本机左、右声道功放各用一 块印板，两块印板成镜像对称设 计，有利于配线短捷，也能降低残 留噪声。图7为左声道印板 ，图8 为右声道印板 ，印板大小为 146ram ×80ram，左右对称。 印板的设计需要一定的理论 指导，但更需要丰富的实践经验 和实验验证，往往不可能一次成 功 ，高性能尤为如此。本机的印板 也是在原型15W功放印板的基础 上重新进行设计的。 印板上一对互补功率管尽量 拉开距离，这是因为A类功放输 出级发热量特别大，这样可使散 热器上热源不致过于集中，能够 提高散热效率。 印板上的正负电源、扬声器 和接地端子，采用6．3ram宽的 “单端”铲形焊片用M4螺丝紧压 在印板上，另用与之相配的插件 以插接的方式与铲形焊片相接。 40 l无线电与电视 骶” ． 嬲 i◇ 囊-ll ； {： 嚣 与直接焊方式相比，这种连接方 式允许的电流容量大、接触电阻 低、长期可靠性高，而且反复接、 拆连线也不会损伤印板铜箔。 印板上信号输入的连接方式 也不要采用焊接，而要通过RCA 插座来连接。这样的连接方式不 仅方便，而且也很美观。如果采用 直接焊接方式，只要拆装一次，焊 点尤其屏蔽线的焊接处会显得相 当不雅观。 输入差放有一个接地电阻 R 1，如果是准备制作双声道立体 声功放的话，R1应为10Q／0．25W／ 1％。如果仅用本功放制作单声道 使用的功放，则R1应取0 Q，即 用跳线加以短路。R1在立体声功 放中的作用是能够减小地线之间 的环路电流，从而防止立体声分 离度恶化。 现在开始安装印板上的元器 件。图9是印板安装完成后的外 观，从中还可看出一些器件的外 形，对选购元器件和实际安装也 会有一定的帮助。仿制者可以按 照 自己的习惯方式进行安装 ，以 下步骤可供参考。 (1)查 找 印 板 上 的 跳 线 (Link)位置和数量 (7根)，然后 用中0．7mm漆包线两端去漆皮 镀锡后安装好。再安装 D1、D2 (2只1N4148)、全部薄膜电阻和 电容 (先大后小，视方便安装而 定)。在安装电阻前，不仅要看清 色码或阻值，还务必用万用表测 量一下，力求万无一失，避免犯低 级错误。二极管和电解电容的极 性必须安装正确。 (2)安装保险丝座(F1、F2)。 安装之前先买好要用的保险丝管。 插座两端夹子间距适当，以尽量与 保险丝管金属片有最大接触面积。 (3)安装输出管发射极线绕 电阻 (0．1 Q 5W)和多圈电位器 VR1。VR1也有方向要求，其调 整螺丝方向要求如图7、图8中实 物所示。 (4)安 装 小信 号 晶 体 管 (2SA970、BC546和BC556)。印 板上的管脚孔是呈三角形排列的。 如果管子的管脚是按“一”字形排 列的话，最好在靠近管子根部一 定距离处把管脚弯成三角形排列。 弯曲管脚时要用两把尖头钳，一 把先固定引脚根部，再用另一把 进行弯曲，以免损伤管芯。Q1和 Q2、Q3和Q4应 “面对面”安装， 如图7和图8所示。应该指出，这 些管子均为TO一92型封装，外形 相同，切勿弄错，否则，一通电即 可能烧毁管子。 (5)安装Q10～Q13，它们均 为TO一126封装，同样切勿弄错。 无线电与电视f 41 一i—Fi制 作 室 图 9 左声道功放板外观 图 11 大功率管的安装和定位 在安装到印板上之前，先要把它 们安装到 U形散热片上，外形如 图9所示。其中Q10~[1Q11(均为 BD139)应背靠背地安装在散热 器的两面，Q13则单独安装在一 个散热器上，安装要求如图l0所 示。管子与散热片问必须垫以导 热良好的电气绝缘片。最后把它 们焊接到印板上。之后安装好电 感线圈IJ1。 (6)安装大功率管 (Ql 2、 Q14)。同样，在安装到印板上之 前先把它安装到大型散热片上。 图ll是散热片上安装孔的尺寸要 求以及Q12和Q]4安装到散热片 上的方法。确保大功率管有良好 的散热效果，对A类功放尤为重 要。首先，安装接触面应清洁平 整，无碎屑毛刺。所用绝缘垫片尽 量选购导热效果最好的品种，切 ． I无线电与电视 42 J 2009年 第 5期 图 10 U形散热片的安装 图 12 电源部分印板图 勿选购低价劣质品。实测表明， 使用不太好的绝缘垫片，将使晶 体管壳温度至少上升 5℃。先按 图ll把两只大功率管松松地安装 到散热片上，固定螺丝不要旋得 太紧。然后把两只管子的脚插入 印板孔中，适当上下左右微调管 子位置直至满意后，再旋紧固定 晶体管的螺丝。接着卸去印板， 用万用表欧姆档(如lk Q档)分别 测量各管脚与散热片之间有无短 路现象。否则应找出短路原因并 消除后，才能把大功率管各脚焊 接到印板上。 本机的整流桥堆直接装在机 壳的底板上以利散热。滤波部分 的元器件装在单独一块印板上， 如图12所示。印板上6只接线端 子的处理方法与功放印板相同。 不同的是，接桥堆 -4-22V和地线 的焊片是 6．3mm宽的单端焊片， 接功放±22V和地线的是6．3mm 宽的双端焊片。而且，在这3个双 端焊片上还要分别再叠加一个单 端焊片 (图中未画出)，因为从此 处要插接9根导线。LED1~[JLED2 不是做面板电源开关指示用的，故 应直接装在印板上。该印板上元 件的安装十分简单，但还是要强 调指出，电解电容器的极性切勿 装反，来自整流桥堆的正负电源极 性切勿插错。否则，极有可能引起 电解电容器爆炸。 上面提到过，本机是一台前后 级合并式功放，本功放只是其中的 一 个单元。整机由前级、后级、扬 声器保护、电源4个单元共5块印 板组成。扬声器保护电路已在本 刊今年第2期介绍过，待介绍过前 级后再说明整机总装要求和步骤。