1、15w纯甲类功放电路图及原理纵观目前市场上的hi fi 功放，输出功率在100w 以上的以甲乙类放大产品居多，50100w 的功放中甲类放大产品占有相当的比例。从高保真的角度来看，功率储备大些当然是好，但若从节省能源的角度来看，就值得考虑了。由于纯甲类功放的效率很低，所以在您欣赏美妙音乐的同时，约有百分之七八十以上的电能变成热量散发掉了。一台每声道输出功率为50w 的纯甲类功放，若以30计其效率，则静态功耗就有330w 之大，说句玩笑话，简直是“ 守着火炉吃西瓜” 。笔者在帮人选购功放时就经常遇到这样的情况：很多人虽然为纯甲类功放的音色所倾倒，但也往往因其“ 发高烧 ” 的工作状态而忍痛割爱。
2、功耗大也是电子管功放的致命弱点。市场经济是无情的。国内几家有名的生产胆机的厂家，如斯巴克、欧博、大极典也先后推出了自己的晶体管功放，就证明了这一点。根据我国国情，一般工薪阶层的居室面积多在二十平方米以下，并且通常以客厅或卧室兼作听音室。若音箱的灵敏度在89db 以上，则 1020w 的纯甲类功放就可满足一般欣赏要求。如果在歌舞厅里那样的环境中让我们的耳朵长期承受大音量，听力就会逐渐减退。再说，吵得左邻右舍不得安宁,也不合适。所以说，如果生产一些功率在15w 左右的音质音色较好的功放，静态功耗在100w 以下，肯定会有市场。可惜这类功放是个空白。日本金嗓子有一款a20，每声道纯甲类功放20w，音
3、质有口皆碑，但价钱却令人望而却步。现在，国内生产功放的厂家似乎在攀比，功率越做越大，重量越做越重，但销路却不见得很好。何不制作一些“ 好吃不贵 ” 的功放来投放市场呢？本着这个思想，我们设计了这台15w 纯甲类功放，试图在这方面做一些尝试。一 电路原理1、功放电路由 vt1、 vt2 组成差动放大电路，每管静态电流约为0.5ma。r3 为 vt1 的集电极负载电阻，vt1 与推动级 vt4 之间为直接耦合。输出级由两只型号相同的npn 型大功率晶体管vt5、vt6 组成，而没有采用互补对称推挽电路。输出管vt6 对于负载（扬声器）来说是共发射极电路，而vt5 则是射极输出电路，因此是不对称放大
4、。但实验测试表明，整个放大电路在取消大环负反馈（将r5 短路）时的开环失真却很小，而且主要是偶次谐波失真。这个功劳应该归功于推动级电路。推动电路是本机最具特色的电路，它的作用和效果与传统的rc 自举电路相比，有过之而无不及。vt4 为集射分割式倒相电路，分别由其集电极和发射极输出一对大小相等、方向相反的信号。vt4 对于输出管vt6 来说为射极输出电路，电压放大倍数小于 1。从 vt4 集电极输出的信号通过交流电阻很小的发光二极管vd1 ，加到输出推动管vt3 的基极。vd1 的正向导通压降约为1.9v 左右，可看作一个噪声很小的稳压二极管，它使得vt3 的发射极电阻r7两端的直流电压uec
5、基本不变，约比vd1 的稳压值小0.7v。对交流信号而言，r7 是与 vt3 的发射结电阻相并联的。 vt3 和 vt5 组成同极性达林顿式复合管。因此推挽放大的上臂是由一级共射放大电路（vt4 ）和二级射极输出电路（vt3 、vt5 ）构成的，而推挽电路的下臂是则由一级射极输出电路（vt4 ）和一级共射放大电路（ vt6 ）构成，可见是不对称的推挽放大电路。故在选择放大管时，这几只管子的电流放大系数也不必配对。这一点在工厂大批量生产时尤为重要，可以大大降低成本。该样机各管值如下： 1=2=110， 3=50 ，4=90 ，5=70 ，6=90 。也就是说，要把 值较大的管子优先安排为vt4
6、和 vt6 。该功放电路的开环电压放大倍数约为504，闭环电压放大倍数由r4 和 r5 决定，约为15.7。甲类推挽功率放大电路的理论最高效率为50，该样机实测最大不失真输出电压的有效值为11v， 折合成输出功率约为15w （8），静态功耗约为40w，因此最高效率为37.5。当无信号输入时，效率为零，40w 功率几乎全部消耗于两只输出管上，因此要加上足够面积的散热器，并且保证通风情况良好。总之，该功放有以下特点：1.功率输出管的电流放大系数不需配对；2.用笔者设计的推动电路取代了传统的自举电路，频率响应好；3.输出电压幅度大；4.电路简单、调整容易、便于制作。2、稳压电源由于功放为ocl 电路
7、，输出端与扬声器直接耦合，故一般应加装延时保护电路，但由于该机采用了具有短路保护及软启动功能的 17v 双路稳压电源， 故省略了这部分电路。正负稳压电路均采用集电极输出式调整电路，效率高且具有短路保护功能，但不能够自启动。vt7、vt9 组成复合电源调整管。vt11 为取样放大管。由于vt11 的基极接地，故发射极电位必须为0.7v 才能使它工作于放大状态。所以r19 的下端不能接地，而是接至17v。所以，如果万一负输出电源对地短路，将会使vt11 的发射极与基极间的电压为零，从而使vt11 截止，这样调整管vt9 、vt7 因得不到基极电流也截止，结果使得正输出电源电压为零。由于正、负稳压电
8、路是对称的，故当正电源对地短路时，也会使负电源电压为零。功放电路的输出端省却了扬声器保护电路的原因也在于此，万一有一只输出管发生击穿短路，另一只输出管也会由于上述保护功能而得不到电源电压，这样扬声器中就不会有大的直流电流通过，从而有效地保护了扬声器。该电源的输出电压基本上由vd4 、vd5 两只稳压管的稳压值决定，约比它们的稳压值低0.7v 左右（即减去 vt11 、vt12 的发射结直流压降），故对两只稳压管要仔细挑选配对。输入端滤波电容器每边采用两只4700f 的电解电容器并联使用， 而输出端的滤波电容器每边仅采用一只 10f的无极性电容器。通过样机实测，当输出电流为2.4a（满载）时的纹
9、波电压很小：正电源侧为0.8mv，负电源侧为1.25mv。此外，波形并非100hz 的锯齿状，而是频谱较宽的噪声状。该电源的稳压性能之所以较好，一是由于集电极输出式稳压电路的调整管具有一定的电压放大倍数，二是由于取样电路的取样比等于1，输出端的电压变化直接通过vd4 、vd5 耦合到了取样放大管vt11、vt12 的发射极。为了消除一般ocl 电路开机时通过扬声器的冲击电流造成的“ 噗” 声，该电源还设计了软启动电路。其工作原理如下：开机后，滤波电容器c3 上的正电压通过r10 向 c5 充电， c5 上的电压按指数规律上升。该电压通过r12 及 vd2 加到正电源输出端， 同时通过 r16
10、为 vt12 的发射极提供电流， 使负电源也同时启动。电源电压达到正常值后，正输出电压通过r14 给单向可控硅vd3 提供触发电压而使它导通。vd3 导通后，其阳极电压降低到0.7v 以下，故二极管vd2 截止。 c5 上的电压通过r12 和 vd3 放电。延迟时间由 r10、c5 时间 常数决定，本例中此常数为0.33 秒，开机时音箱中一点儿声响都没有。该电源的效率很高，调整管集电极和发射极之间电压降至1v 时，输出电压仍可保持稳定。若市电交流电压为 220v 时，稳压电路的输入电压设定为 22v （带额定负载） ， 则可以使稳压电源在市电变化 10时，仍工作在最佳状态。若以调整管压降为7v
11、 计算，在满负荷2.4a 时的管耗约17w，因此只需较小的散热器，此时效率在70以上。当调整管压降为3v 时，效率为85。总之，该电源电路特点是：具有软启动功能；具有正负电源分别短路或同时短路的保护功能，可省去扬声器保护电路；高效率，约7085以上；低纹波系数。二、制作与调整要点1.元器件的选择功率输出管vt5、vt6 选用东芝的2sc3281，在 70110 之间。实验时也曾选用过三肯的2sc 2922，但发现容易产生高频自激。推动管 vt4 选用 nec 的 2sd401，值为 7090，vt3 也用 2sd401， 在 5070 之间。当输出管的值在 100 以上时， vt3、vt4 也
12、可选用国产管3dg130 （3dg12 ）。输入级vt1、vt2 可选用 9012 或 9015 等， 值在 100 左右，不宜太高，但要求配对；也可选用p 沟道结型场效应晶体管，但耐压应不低于40v(因手头无此类管子，故未曾实验)。电阻的功率r6、r10 应选 1w 以上，r7、r16、r19 应选 12w 以上，其余不作要求。电阻r9 采用两只1w、0.51 电阻并联，作为测量时取样使用。稳压管 vd4 、vd5 应选 1w 以上功率的。单向可控硅可选1a 电流的任何型号。电源部分的vt7、vt8 选用 mj2955 和 2n3055 或其它互补配对管，要求大些，最好大于80。推动管 vt
13、9、vt10 选用中功率管3ck9、3dk9 等， 值在 5080 之间。取样放大管vt11 、vt12 选用 9014和 9015，值大于 100。还要注意正负电源各对应管的值应该相近，即大致配对。电容c1、c6、c7 选用涤纶或聚丙烯电容。稳压电源输入滤波电容c3、c4 采用四只 4700f35v优质电解电容两两并联使用。电源变压器功率容量应不小于100va ，次级交流电压双18v，电流 3a 以上。整流管可用1n5401。2.调整要点电源部分几乎不需要调整。如果电源不能自启动，则应适当减小r10 的数值，但应在满载时能够自启动的前提下尽量大一些，以增大延迟时间。功放部分的调整可归结为两项；一是调整r2 使输出端电位等于零；二是调整r6 使 r9 上的压降等于0.3v，此时末级静态电流约为1.18a 。注意一开始可将电流调得稍小些，如 0.9a，等预热一段时间以后再调到上述规定的数值。3.电路的变通该功放电路稍加改动即可变为otl 电路，此时稳压电路可以省去负电源部分。otl 电路虽然技术指标的测试结果不及ocl 电路，但音色却别有风味。otl 电路由于使用了输出电容器，虽然会影响频率特性，但却使扬声器的安全得到了保障。限于篇幅，此处不再赘述。三、主要技术指标该功放的主要技术指标如下：最大输出功率为15w（8）；频率响应为5hz 44khz (1d
