УНЧ на MOSFET’ах: с чего начать

Данная тема нарисовалась в результате просмотра почты, а также вопросов рядом находящихся пытливых молодых людей (есть ещё такие!): «Трудно ли собрать усилитель?»

Запрос в поисковике вываливает чёртову уйму результатов, но ближайшее рассмотрение показывает, что подходящих схем не так уж и много. А если зайти на форумы, где вопрос выбора обсасывается всесторонне, то легко можно погрязнуть в схоластических болотах. Понятие «несложная» оказывается настолько относительным и расплывчатым, что любому, кто хочет собрать конкретное устройство, так запудриваются мозги, что он уже не выбором схемы занимается и экспериментами с конструкцией, а вовлекается в словесную переписку, пытаясь ответить всем. А они уводят его всё дальше от намеченной цели. В конце-концов он напрочь забывает то, о чём спрашивал и чего хотел вначале. Его просто уболта́ли…

Я рекомендую пойти другим путём. Сначала поискать схемы, не спрашивая советов на форумах. Поверьте, без этого вполне можно обойтись даже в самом начале пути! Не стоит вестись на суперкачество, суперпараметры и супермощность. Посмотреть, сравнить. Выбрать ту схему, которая проще хотя бы на вид. Подобрать детали и взяться за паяльник. Не рассчитывайте сразу собрать прекрасно работающий, качественный и мощный усилитель. Не надо. Вполне возможно, он не сразу начнёт работать. И не так, как вы рассчитывали. Включайте мозги и работайте руками! Набирайтесь опыта. Ради Бога, не думайте, что сборка радиоконструкции аналогична сборке чего-либо из LEGO-компонентов. Мой внук как-то спросил: «Дедушка, а что получится, если все детали радиоконструктора (у него «ЗНАТОК» на 900 схем) соединить вместе?». Интересно, а вы что думаете по этому поводу?

Итак, ставим цель №1: подобрать несложную схему начального уровня УМЗЧ с выходной мощностью 10-20 Вт (не китайских) на MOSFET’ах.

Далее привожу некоторые результаты поиска. СХЕМЫ даны в том виде, в котором я их нашёл на сайтах. Источники указывать не буду, до них легко докопаться. В выходных каскадах применены как комплиментарные пары MOSFET’ов, так и некомплиментарные, с каналами– N-типа.

СХЕМА №1.0

СХЕМА №1.001 – с ошибкой – здесь не должно быть соединения

СХЕМА №1.002 – вроде всё нормально

Как видно, рисование схем в sPlan7 – это весьма кропотливое занятие. Забыл поставить или поставил лишнюю точку, и уже ОШИБКА, которая вполне может быть растиражирована в Сети и воспроизведена в реальной конструкции. Результат – нерабочий УМЗЧ!
Детали схем 1.0, 1.001 и 1.002 имеют одинаковые номиналы.

СХЕМА №2.0

СХЕМА №2.001

СХЕМА №3.0 – гибридный усилитель – в выходном каскаде одинаковые транзисторы

Гибридный УНЧ для наушников в макете я делал на 6Н23П и IRF630 (см. РАДИОмастерская - - >Лампово-транзисторный усилитель для стереотелефонов- - > п.2. Версия М. Шушнова), и он прекрасно работал.

СХЕМА 4.0

СХЕМА 4.001

СХЕМА 4.002

СХЕМА 5.0 – в выходном каскаде одинаковые транзисторы

Попадаются и несколько «корявые» схемы, зато взятые, судя по графике, непосредственно из «первоисточников»:
СХЕМА №6.0

СХЕМА №7.0

И, конечно же, в Сети́ частенько попадаются «совершенно простые» схемы для начинающих, типа этой:
СХЕМА №8.0

Выбираем СХЕМУ №1.0.Кстати, я нашёл, как мне кажется, её первоисточник— http://www.circuitstoday.com/mosfet-amplifier-circuits

Цитирую автоперевод:

18 Вт Mosfet Аудио Усилитель

Описание
Эта схема представляет собой аудио усилитель, способный обеспечить приличную выходную мощность с минимальным количеством деталей, со значительным качеством звука.
Усилитель использует только один транзистор и два МОП-транзистора, а также несколько резисторов и конденсаторов в схеме шунтирующей обратной связи. Эта крошечная схема может доставить колоссальные 18Watts в динамик 8 Ом или 30W в динамик 4 ом.
Чтобы получить такую хорошую производительность и стабильность из нескольких компонентов, необходимо высококачественное хорошо регулируемое электропитание постоянного тока. Это очень важно для уменьшения шума и получения постоянной выходной мощности при различных нагрузках. Хороший регулятор напряжения постоянного тока, способный обеспечить более 2 Ампер @ 40В, может быть использован. Вы можете ожидать такой дизайн питания очень скоро здесь, в разделе питания.
Советы.
Соберите плату на печатной плате хорошего качества.Используйте плату предусилителя с регулировкой тона до этого усилителя, чтобы получить лучшую производительность. Если вы не хотите, то нет проблем, потому что этот усилитель схема имеет достаточно удар с в нем.
Компоненты.
R1..................сопротивление 2K2 1 / 4W
R2..................27k 1 / 4W сопротивление
R3, R4.............триммеры 2K2 1 / 2W
R5..................сопротивление 100R 1 / 4W
R6..................сопротивление 1K 1 / 4W
R7, R8........... .сопротивление 330R 1 / 4W
C1 ..................электролитическая емкость 22μf 25V
C2 ..................47pf 63V полиэстер или керамическая емкость
C3, C4 ............электролитическая емкость 100μf 50V
C5 ..................2200μf 50V электролитическая емкость
Q1 ..................BC550C
Q2 ..................IRF530 или MTP12N10
Q3.................. IRF9530 или MTP12P10

Конец цитаты.

Плохо, что кроме выходной мощности, напряжения питания и сопротивления нагрузки никакие параметры усилителя не указаны, и нет рекомендаций по настройке.
Детали для 1-ой схемы.
Транзисторы:
Транзистор BC550C, 45В 0.1А 0.5Вт [TO-92]
DATAsheet -->
К сожалению, в моих запасниках именно такого транзистора (и зарубежного аналога) не нашлось. Придётся использовать отечественный аналог КТ3102Б (см. DATAsheet -->):
BC550C:   Uкэ=45В h21э=420-800 Рmax=0,5 Вт
КТ3102Б: Uкэ=50В h21э=200-500 Рmax=0,25 Вт
По коэффициенту усиления и по мощности КТ3102Б несколько уступает BC550C. Думаю, это не критично. Кроме того, КТ3102 есть в металлическом корпусе (на фото справа), а есть – в пластмассовом (на фото слева), и обозначаются они дополнительной буковкой «М», например, КТ3102БМ:

Транзистор IRF530, N-канал 100В 14А [TO-220AB]
DATAsheet -->
Транзистор IRF9530, P-канал 100В 14А [TO-220AB]
DATAsheet -->
ТакихMOSFET’ов я не имею. У меня есть IRF540 и IRF9540:

Транзистор IRF540, N-канал 100В 33А [TO-220AB]; DATAsheet -->
Транзистор IRF9540, P-канал 100В 23А [TO-220AB]; DATAsheet -->

Полагаю, такая замена тем более возможна, что схемы УМЗЧ на IRF540 и IRF9540 имеют место быть.

Конденсаторы:
С2 нашёл только наш отечественный трубчатый керамический
С1, С3, С4 – именно такие
С5 – только на 25В

Резисторы:

Зачем такая мощность? MOSFET’ы управляются напряжением, токи там незначительные, значит и резисторы в управляющих цепях не должны быть большой мощности.Может быть потому так указано в «советах», что на некоторых зарубежных резисторах обозначенаименно немалая мощность:

1 –отечественный МЛТ-2W;
зарубежные: 2 – на 3W, 3 – на 5W, 4 – на 15W (?!)

Все компоненты:


Выбор сделан. Далее – эксперимент.

©SEkorp 16-oct-2-19