Jednoduchý zesilovač s tranzistory typu Darlington

Možná potřebujete (nebo máte chuť) postavit si jednoduchý tranzistorový zesilovač. Máte-li po ruce komplementární pár výkonových tranzistorů v Darlingtonově zapojení, pak se můžete nechat inspirovat již letitým návodem z roku 1974. I když je to "historie", funguje a hraje to stále dobře :-)

Pozor! Nejde o moji vlastní konstrukci. Jedná se o velmi mírně modifikované zapojení z literatury [1].

Popis zapojení

Schéma zapojení je pouze velmi lehkou modifikací z původní aplikační poznámky AN483B firmy Motorola. Dvojitá stabilizační dioda MZ2361 se dnes již asi těžko shání. Nahradil jsem ji proto červenou LED, která současně poslouží i jako kontrolka přítomnosti napájecího napětí. Změna hodnoty R8 proti původnímu zapojení je daná vyšším úbytkem napětí na červené LED ve srovnání s MZ2361. Tranzistor T4 v zapojení pracuje jako zdroj proudu 5 mA. Změny hodnot C1 a rezistoru zapojeného v sérii s trimrem jsou jenom drobné úpravy.

Příklad varianty zesilovače 50 W / 4 Ω:

Zapojení nemá prakticky žádné kritické nebo záludné součástky. Pouze tranzistor T3 připevněte spolu s T5 a T6 na chladič tak, aby se do něj dostala co nejlépe teplota chladiče a tím se stabilizoval pracovní bod koncových tranzistorů.

Jak je v původním textu uvedeno, rezistory R1, R2 a R3 by měly být v toleranci 1%. Je jimi určena symetrie výstupu (polovina napájecího napětí mezi rezistory v emitorech T5 a T6.

Rezistory R14 až R17, diody D2 a D3 a tranzistory T7 a T8 nejsou pro vlastní funkci zesilovače nezbytně nutné. Tvoří ochranu proti přetížení zapojenou podle doporučení na konci AN483B, kde je také tabulka s uvedením hodnot R14 a R15.

Pro vaši konstrukci bude zřejmě rozhodující dostupný napájecí zdroj (síťový transformátor) a impedance reproduktoru, který zamýšlíte k zesilovači připojit. Změnou hodnot součástek (viz tabulka v AN483B) je možné uzpůsobit zesilovač v několika variantách.

Parametry zesilovače

Napájecí napětí:32 až 72 V
Odběr proudu klidový:cca 30 mA
Vstupní impedance:50 kΩ
Vstupní citlivost:1 Vrms
Výstupní zátěž:4 nebo 8 Ω
Výstupní výkon:15 až 60 W
Zkreslení:do 0,2%

Protože jde přeci jenom o starší zdroj informací, zde máte tabulku, která uvádí základní parametry původních tranzistorů s příklady případných současných náhrad.

Tranzistor Typ Uceo [V] Ic [A] P [W] Např. náhrada
MPSA05 NPN 60 0,5 0,6 BC637
MPSA06 NPN 80 0,5 0,6 BC639
MPSA55 PNP 60 0,5 0,6 BC638
MPSA56 PNP 80 0,5 0,6 BC640
MPSA13 NPN Darl 30 1,2 0,6 BC517
MJE1100 NPN Darl 60 5 70 KD367, TIP120
MJE1102 NPN Darl 80 5 70 KD367A, TIP121
MJ1001 NPN Darl 80 10 90 BDW93B
MJ3000 NPN Darl 60 10 150 TIP140
MJ3001 NPN Darl 80 10 150 TIP141
MJE1090 PNP Darl 60 5 70 KD366, TIP125
MJE1092 PNP Darl 80 5 70 KD366A, TIP126
MJ901 PNP Darl 80 10 90 BDW94B
MJ2500 PNP Darl 60 10 150 TIP145
MJ2501 PNP Darl 80 10 150 TIP146

Pro zájemce o stavbu je připraven návrh plošného spoje s použitím tranzistorů v plastových pouzdrech. Plošný spoj by bylo možné použít i pro kovová TO3 pouzdra. Vodiče k výkonovým tranzistorům by musely být krátké a dostatečně silné.

Zesilovač je postaven na jednoduchém plošném jednostranném spoji. Stačí obrázek vytisknout v rozlišení 600 dpi. Rozměr je 70 x 85 mm.

Zde je seznam součástek pro verzi 50 W / 4 Ω. Při stavbě jiné verze (menšího či většího výkonu) si hodnoty upravte podle tabulek z [1]. Hodnota R7 je pro LED rovna asi polovině toho, co uvádí AN483B.
Rozmístění součástek na desce plošného spoje je zde:

Postup stavby a oživení

  1. Připravte si vhodný napájecí zdroj, který použijete pro napájení zesilovače. Doporučuji ověření jeho vlastností zatížením vhodným odporem a jeho proměření.
  2. Osaďte součástky na desku kromě T3, T5 a T6.
  3. Připevněte k desce chladič s výkonovými tranzistory. Pod T5 použijte izolační podložku v každém případě. T6 izolujte pokud budete chtít mít potenciál chladiče oddělený od nulového potenciálu zesilovače. U T3 je vhodné namazat plochu teplovodivou pastou a pak lehce přitáhnout k chladiči.
  4. Zapojte zesilovač ke zdroji. Před prvním zapojením doporučuji zařadit do napájecího přívodu 5 W rezistor s odporem 47 Ohm. Pomocí trimru R9 nastavte klidový proud asi 30 mA. Je-li vše v pořádku, ochranný odpor vyřaďte.
  5. Máte-li k dispozici osciloskop, zkontrolujte, zda zesilovač s připojenou zátěží nezkresluje a nezakmitává.
  6. Pak už stačí vestavět vaše dílo do připravené krabice alespoň s předřazeným logaritmickým potenciometrem 10kΩ a je hotovo.

Závěr

I v tomto případě nejde o špičkový přístroj, ale jeho jednoduchost a reprodukovatelnost by se vám měla odvděčit spolehlivým provozem.
Při správně zapojeném zesilovači byste neměli slyšet prakticky žádný šum ani brum při stažené hlasitosti.

Literatura:

[1] Motorola Inc.: AN483B - 15 to 60 Watt Audio Amplifiers... ,5/1974