Rangkaian power amplifier 50 Watt menggunakan mosfets

Penguat daya adalah bagian dari elektronik audio. Ini dirancang untuk memaksimalkan besarnya daya f yang diberikan sinyal input. Dalam elektronik suara, penguat operasional meningkatkan tegangan sinyal, tetapi tidak dapat menyediakan arus, yang diperlukan untuk menggerakkan beban. Dalam tutorial ini, kita akan membangun penguat daya keluaran RMS 50 Watt menggunakan MOSFET dengan speaker impedansi 8 Ohm yang terhubung dengannya.

Topologi Konstruksi untuk Amplifier

Dalam sistem rantai penguat, penguat daya digunakan pada tahap terakhir atau terakhir sebelum beban. Umumnya, sistem Amplifier Suara menggunakan topologi di bawah ini yang ditunjukkan dalam diagram blok.

Seperti yang Anda lihat pada diagram blok di atas, Power Amplifier adalah tahap terakhir yang langsung terhubung ke beban. Umumnya, sebelum Power Amplifier, sinyal dikoreksi menggunakan Pre Amplifier dan amplifier kontrol Tegangan. Juga, dalam beberapa kasus, di mana kontrol nada diperlukan, sirkuit kontrol nada ditambahkan sebelum Power Amplifier.

Ketahui Beban Anda

Dalam hal sistem Amplifier Audio, beban dan kapasitas penggerak beban dari amplifier merupakan aspek penting dalam konstruksi. Beban utama untuk Power Amplifier adalah Loud Speaker. Keluaran penguat daya bergantung pada impedansi beban, sehingga menghubungkan beban yang tidak tepat dapat mengganggu efisiensi penguat daya serta stabilitas.

Loud Speaker adalah beban besar yang berfungsi sebagai beban Induktif dan Resistif. Penguat daya menghasilkan keluaran AC, karena ini impedansi pengeras suara merupakan faktor penting untuk transfer daya yang tepat.

Impedansi adalah resistansi efektif dari rangkaian elektronik atau komponen untuk arus bolak-balik, yang timbul dari efek gabungan yang terkait dengan resistansi dan reaktansi ohmik.

Dalam elektronik Audio, berbagai jenis Loudspeaker tersedia dalam watt berbeda dengan impedansi berbeda. Impedansi speaker dapat dipahami dengan baik menggunakan hubungan antara aliran air di dalam Pipa. Anggap saja loudspeaker sebagai pipa air, air yang mengalir melalui pipa adalah sinyal audio bolak-balik. Nah, jika diameter pipa menjadi lebih besar maka air akan mudah mengalir melalui pipa, volume air akan semakin besar, dan jika diameternya dikurangi maka air yang mengalir melalui pipa akan semakin sedikit, sehingga volume air akan semakin besar. menurunkan. Diameter adalah efek yang diciptakan oleh resistansi dan reaktansi ohmik. Jika diameter pipa semakin besar, impedansinya akan rendah,sehingga speaker bisa mendapatkan watt lebih banyak dan amplifier memberikan skenario transfer daya lebih banyak dan jika impedansinya tinggi maka Amplifier akan memberikan daya yang lebih sedikit ke speaker.

Ada berbagai pilihan serta segmen speaker yang berbeda tersedia di pasaran, umumnya dengan 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm, dan 32 ohm, di mana speaker 4 dan 8 ohm banyak tersedia dengan harga murah. Juga, kita perlu memahami bahwa, amplifier dengan 5 Watt, 6 Watt atau 10 Watt atau bahkan lebih adalah watt RMS (Root Mean Square), yang dikirim oleh amplifier ke beban tertentu dalam operasi berkelanjutan.

Jadi, kita perlu berhati-hati dengan rating speaker, rating amplifier, efisiensi speaker, dan impedansi.

Konstruksi Amplifier 50W Sederhana

Pada tutorial sebelumnya telah dibuat power amplifier 10 Watt, power amplifier 25 Watt dan power amplifier 40 Watt. Namun dalam tutorial ini, kita akan mendesain penguat daya keluaran RMS 50 Watt menggunakan MOSFET. Dalam tutorial sebelumnya, kami menggunakan IC penguat daya khusus, TDA2040 untuk 25 Watt dan untuk amplifier 40 Watt, tetapi dalam desain ini, kami akan menggunakan pasangan gratis saluran N dan P MOSFET untuk mendapatkan output daya 50Watt. Outputnya akan cukup stabil dan THD akan minimum. Kami akan mendorong 8 ohm Beban dengan itu.

Kami menggunakan dua MOSFET pelengkap yang sangat populer yaitu IRF530N dan IRF9530N yang banyak tersedia di toko-toko lokal serta toko online.

Pada gambar di atas, yang kiri adalah IRF530N dan yang kanan adalah IRF9530N. Keduanya adalah paket TO-220AB.

Kedua MOSFET tersebut menciptakan operasi dorong-tarik untuk menggerakkan speaker RMS 8 Ohm 50 Watt.

Komponen Diperlukan

Untuk membangun sirkuit kita membutuhkan komponen berikut-

Papan Vero (bertitik atau terhubung siapa pun dapat digunakan)
Besi Solder
Kawat Solder
Alat Nipper dan Wire stripper
Kabel
Pendingin Aluminium Halus dengan ketebalan 2mm dan dimensi 50 mm x 30mm.
Catu daya Rail to Rail 35V dengan output track daya + 35V GND -35V
Speaker 8 Ohm 50 Watt
Resistor (10R, 300R, 560R, 680R, 820R, 1.2k, 2.2k, 10k, 15k) - 1nos.
Resistor (2,7k, 4,7k, 47k) - 2nos.
Kapasitor 100uF 63V
47uF 63V Capacitor - 2 lembar
68nF 100V
220pF 50V
1n4002 Diode
IRF530
IRF9530
.1uH Air core Induktor 5A dinilai
BC556 -2 pcs
BC546 - 2 buah

Diagram Sirkuit dan Penjelasannya

Skema untuk Amplifier Audio 50 watt ini memiliki beberapa tahapan. Pada awal amplifikasi, filter low pass memblokir noise frekuensi tinggi. Filter akses rendah ini dibuat menggunakan R1, R2, dan C1. Resistor R1 dan R2 memiliki dua operasi, pertama itu adalah bagian dari filter lolos rendah, kedua, itu adalah pembagi tegangan serta pembatas arus.

Pada rangkaian tahap kedua, Q1 dan Q2 yang merupakan transistor BC556 bekerja sebagai penguat diferensial.

Selanjutnya, penguatan daya dilakukan di dua MOSFET, IRF530N dan IRF9530. Kedua MOSFET ini adalah pasangan yang saling melengkapi dan serasi. Dua MOSFET memiliki spesifikasi yang sama, tetapi satu N-Channel dan satu lagi P-channel. Ini adalah bagian penting dari sirkuit. Kedua MOSFET ini bertindak sebagai driver push-pull (Topologi atau arsitektur amplifikasi yang banyak digunakan). Untuk menggerakkan kedua MOSFET ini, Q3 dan Q4, BC546 digunakan. Kedua transistor ini menyediakan drive gerbang yang cukup ke MOSFET. R15 adalah resistor watt tinggi yang bertindak sebagai rangkaian penjepit dengan kapasitor 68nF dan induktor 1uH ditambahkan untuk memberikan amplifikasi yang stabil ke Loudspeaker 8 Ohm.

Menguji Sirkuit Amplifier 50watt

Kami menggunakan alat simulasi Proteus untuk memeriksa keluaran rangkaian; kami mengukur output dalam osiloskop virtual. Anda dapat memeriksa Video demonstrasi lengkap yang diberikan di bawah ini

Kami menyalakan sirkuit menggunakan +/- 35V dan sinyal input sinusoidal disediakan. Saluran osiloskop A (Kuning) dihubungkan melintasi keluaran terhadap beban 8 ohm dan sinyal masukan dihubungkan melintasi saluran B (Biru).

Kita dapat melihat perbedaan keluaran antara sinyal masukan dan keluaran yang diperkuat dalam video: -

Juga, kami memeriksa watt keluaran, watt Amplifier sangat tergantung pada banyak hal, seperti yang dibahas sebelumnya. Hal ini sangat tergantung pada impedansi speaker, efisiensi speaker, efisiensi Amplifier, topologi konstruksi, distorsi harmonik total, dll. Kami tidak dapat mempertimbangkan atau menghitung semua faktor yang mungkin menyebabkan ketergantungan pada watt amplifier. Rangkaian kehidupan nyata berbeda dari simulasi karena banyak faktor yang perlu dipertimbangkan saat memeriksa atau menguji keluaran.

Perhitungan Watt Penguat

Kami menggunakan rumus sederhana untuk menghitung watt penguat -

Watt Penguat = V ² / R

Kami menghubungkan multi-meter AC di output. Tegangan AC yang ditunjukkan pada multi-meter adalah tegangan AC puncak ke puncak.

Kami menyediakan sinyal sinusoidal frekuensi sangat rendah dari 25-50Hz. Seperti pada frekuensi rendah, penguat akan memberikan lebih banyak arus ke beban dan multimeter akan dapat mendeteksi tegangan AC dengan baik.

Multimeter menunjukkan + 20.1V AC. Jadi, sesuai rumus, keluaran dari penguat daya pada beban 8 Ohm adalah

Amplifier Watt = 20,1 ² /8 Amplifier Watt = 50.50 (50W kurang-lebih)

Hal yang Perlu Diingat Saat Membangun Power Amplifier 50w

Saat membangun sirkuit, MOSFET harus dihubungkan dengan heatsink dengan benar pada tahap penguat daya. Heatsink yang lebih besar memberikan hasil yang lebih baik.
Sebaiknya gunakan kapasitor tipe kotak dengan nilai audio untuk hasil yang lebih baik.
Itu selalu merupakan pilihan yang baik untuk menggunakan PCB untuk aplikasi terkait Audio.
Buat jejak penguat diferensial pendek, dan sedekat mungkin dengan jejak masukan.
Pisahkan jalur sinyal audio dari saluran listrik yang berisik.
Hati-hati dengan ketebalan jejak. Karena ini adalah desain 50 Watt, diperlukan jalur arus yang lebih besar, jadi maksimalkan lebar jejak.
Bidang tanah perlu dibuat melintasi sirkuit. Pertahankan jalur kembali ke darat sesingkat mungkin.

Raih Hasil Lebih Baik

Dalam desain 50 Watt ini, beberapa perbaikan dapat dilakukan untuk keluaran yang lebih baik.

Tambahkan kapasitor decoupling 220uF dengan setidaknya peringkat 63V di jalur daya positif dan negatif.
Gunakan resistor MFR berperingkat 1% untuk stabilitas yang lebih baik.
Ubah dioda 1N4002 dengan UF4007.
Ubah R13 dengan potensiometer 1k untuk mengontrol arus diam di seluruh MOSFET daya.
Gunakan induktor toroidal sebagai pengganti inti udara dengan.25uH 5A.
Tambahkan Fuse di output, itu akan melindungi sirkuit pada overdrive speaker atau kondisi sirkuit pendek output.

Juga, periksa sirkuit amplifier audio lainnya:

Amplifier Audio 40 Watt menggunakan TDA2040
Rangkaian Amplifier Audio 25 Watt
Amplifier Audio 10 Watt menggunakan Op-Amp