上期我們已把ESS500瓦的製作過程,重新再做了一次最詳盡的報告。雖然,許多讀者都為這部機器的諸多特色而著迷,不過說實在的,就製作成本而言它確實是高了一些。因此有許多讀者來信希望能介紹一部100瓦上下的線路。

  這件事我原本早就有過構想,ESS 500即能變成300瓦,自然也可以改成100瓦,而且一點也不費事。我們既已對此線路做過如此詳盡的解釋,索性更進一步,將它可能的變化弄得更清楚一些,也許對將來裝置其他的線路會有莫大的助益。

  以下就讓我們再討論一個精確的LED電平指示器的製作之前,先來討論一下,利用ESS500基本驅動架構的其他變化設計:

驅動用晶體的選擇

  以ESS 500的驅動線路板來驅動100瓦的功率輸出,在基本架構上,根本不必做什麼變動,甚至連電容電阻的數值都不必改。唯一需要改的,就是全部電晶體都可用耐壓80伏以上者,這樣可以省下不少的預算。

全部晶體的運用要領是:

Q1~Q3:原則上可用任何小訊號低雜音晶體,耐壓在80伏以上,迴轉率(Slew Rate)力求其高以獲得最低之TIM失真特性,迴轉率之高低很容易用高速掃描之晶體曲線掃描器觀察出來。我在試做時是使用一種摩托羅拉廠為其他裝配廠所製之編號為658之晶體(非統一編號)經用特性曲線掃描器觀察,各項特性除耐壓為80伏外均與MPS-L01相似,每個售價僅五元,只可惜市上難於買到。

Q4 5 7:我曾試過兩種晶體一為2N6552/6555另為40410/40409均能完全勝任,惟宜注意者2N6552之特性雖註明為80伏,事實上我向星強要了200個,逐一測試的結果,大約有三分之二為60伏,而6555耐壓則全部在80伏以上,兩者β值極為接近。至於40410/40409我用的是未裝散熱片的,β值相當懸殊,好不容易才挑了兩對來用。

  另外摩托羅拉有一種小功率晶體9400/9450、Pc雖小,耐壓之情況卻與2N6552/6555極為相似(NPN者有三分之二為60伏,餘均為80伏),價錢廉宜,如能挑著用,非常合適。

Q6:要求不嚴,為了裝置方便,最好用塑膠包裝者,像2N6552或TIP29之類。

Q20 Q21:可用2N2219/2905甚至像9012/9013或2N3569/4355等廉價晶體。

Q8~Q11:原機為24個MJ410,如改為100瓦時,可只用兩對耐壓再100伏左右的2N3055(一般規格為60伏,請注意選用),我是使用在舊料攤買來的SP8052,耐壓約為100伏,Pc則似乎在150瓦以上,迴轉率也高,非常好用。

線路板之裝配

  和500瓦之裝法一模一樣,只把晶體改了就行,其中需要調整的除了靜止電流之外,仍為R4及R5,請參考27期87頁。

功率晶體之接法

  由於功率晶體只剩下兩對了,因此其接法大概有一些改變,改變的情況如圖一所示,Q5之射極經一36歐姆電阻驅動Q8,Q8之射極電阻改為0.47,這樣一來固然可能增加Q5之負擔,但因電壓降低了,集耗同時也減少,所以推起來仍不費力。下半邊與上半邊接法相仿,由Q7推動Q9。

  Q8與Q10及Q9與Q11之間,則接成接力式的接法(請參考本刊第6期72頁),使得Q8與Q9的電流在大約超過1.3A時,Q10 Q11才開始工作。而Q10 Q11射極電阻之設定,主要基於兩點:(1)在接近最大峯值電流時,可使Q20 Q21起保護作用,(2)在整個音樂訊號功率的分配上,Q8及Q10能做均勻之負擔,至少不該使Q8遭受到損害。

  在試作時,由於手邊零件之所限,這兩枚射極電阻我裝上了兩枚並聯的0.47歐姆金屬膜電阻,並聯阻值為0.24歐姆。這樣一來保護電路似乎須要稍作修改,因為原有的保護接點(3)(7),是經由100歐姆極47歐姆的分壓而到Q20 Q21的基極去的,Q20 Q21必須有大約0.6伏的電壓才開始導電,而(3)(7)兩點則要有1.8伏(47+100歐姆)電壓才能分壓出0.6伏來。現在射極電阻為0.24歐姆,顯然必須有7.5安培的電流才能產生1.8伏壓降,而7.5安培的電流,則至少為8歐姆負載60伏峯值電壓才能造成,現在我們所加電壓為±40伏(最大輸出時應保持之電壓)因此峯值電流僅為5安培,而5安培在0.24歐姆電阻上則僅能產生1.2伏的電壓,所以必須將R19 R20改成47歐姆,或者將R15 R16改成100歐姆,使1.2伏分壓為0.6伏。讀者們知此原理後,自然可以自行加以設計,例如可將射極電阻改接為0.33歐姆電阻而不必更動PC板零件等。

輸出功率之預估

  如果你想使本機獲得足額的100瓦輸出,除了四個功率晶體耐壓及集耗要足夠之外,電源供應也應充分。換句話說,依據:

  Po=Vcc²/8RL

的公式來計算,當此功率擴大機在100瓦時,至少仍應維持±41伏左右的電壓,假如電源變壓器及濾波電容都夠大的話,也許無負載之直流電壓在±50伏就夠了,否則便可能要更高一些。當然此時你得考慮晶體受得了受不了。

  有一個變通的方法,使在不提高電源電壓的情況之下,增加輸出功率,那就是降低負載阻抗,接用4歐姆的喇叭。而此時保護電路即須重新設計。如果你想到這一點,也許你就會明白,何以像原廠的ESS功率擴大機,有超過一倍的電源供應量,而當由八歐姆負載改為四歐姆負載時,輸出功率僅能由250瓦提升到300瓦的原因了──原來是保護線路在限制著。

建議事項

  我們都知道,只要提高Vcc電壓,便可使功率擴大機的輸出隨著提高,但是不幸有許多讀者做過實驗,也就是將同一線路的擴大機,以幾個不同電壓抽頭的變壓器,接上開關,用AB Test的方法升高電壓,試驗的結論是升高電壓並不能使音量增加,音質也無任何變化!

  這個事實相當容易解釋。第一、在同樣電平的輸入之下,縱令提高了電壓,線路之增益並未增加,提高電壓的結果,只不過提高了割切點罷了,如果輸入訊號不能驅動輸出在割切的邊緣,增加電壓完全是無法分辨的。第二、線路往往因所需功率而分等級,換句話說一部三十瓦級的電路,如果僅更換晶體及電容,而提高供電壓,希望有100瓦的輸出,其結果往往是令人失望的,因為100瓦有100瓦的增益,如果把增益也改大,很可能穩定性就可慮了。

  現在我們裝這部100瓦的擴大機,正好可以說是反其道而行,我們用了250瓦的線路來裝100瓦的機器,其安全、穩定與失真都是「超級」的。筆者因應朋友之求,計就此線路裝了十二個單聲擴大機,由於價廉之故,特很放心來「整」它,發現它真是耐整。實況是:擴大機Vcc部分未接保險絲,故將輸出予以短路,一陣強烈火花之後,AC上的3A保險絲斷了(3A×110V 有300瓦以上),續換成5A保險絲,再試,居然把牆上插座內的保險絲(大概也是3~4安培)也燒了。讀者如果有興趣,而且也像我一樣有十幾塊錢一個買來的廉價功率晶體的話,不妨同樣一試,保證令你驚訝不已。

  最後,我仍給讀者們一個建議,除非你想裝它五、六部,否則整個驅動板仍希望你使用MPS-L01及2N3440/5414來驅動,這樣不僅能保證最低的失真,將來想改成250瓦時,只要換功率晶體就可以了,何樂不為呢?這次我們請星強公司所進的晶體數量極為充分,價錢也不算貴,請逕向本刊讀者服務部郵購好了。

轉載音響技術第28期APR. 1978 大功率製作詳析(2) 價廉安全超低失真的100瓦功率擴大機/唐凌

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