設(shè)計(jì)MOSFET功率放大器電路時(shí)必須考慮的各種參數(shù)

我們將討論設(shè)計(jì)MOSFET功率放大器電路時(shí)必須考慮的各種參數(shù)，還分析了雙極結(jié)型晶體管（BJT）和MOSFET特性之間的差異，并了解了為什么MOSFET更適合功率放大器應(yīng)用并使其更有效。

概述

當(dāng)設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，考慮在10至20瓦的范圍內(nèi)，基于集成電路或IC的設(shè)計(jì)通常是首選，因?yàn)樗鼈兊某叽绾偷驮?shù)量。

然而，對于更高的功率輸出范圍，分立配置被認(rèn)為是更好的選擇，因?yàn)樗鼈冊诠β瘦敵鲞x擇方面為設(shè)計(jì)人員提供了更高的效率和靈活性。

早些時(shí)候，使用分立器件的功率放大器依賴于雙極晶體管或BJT。然而，隨著復(fù)雜的MOSFET的出現(xiàn)，BJT慢慢被這些先進(jìn)的MOSFET取代，以實(shí)現(xiàn)極高的功率輸出和驚人的有限空間，并縮小了PCB。

雖然MOSFET對于設(shè)計(jì)中型功率放大器來說可能看起來有點(diǎn)過分，但它們可以有效地應(yīng)用于任何尺寸和功率放大器規(guī)格。

在功率放大器中使用BJT的缺點(diǎn)

雖然雙極性器件在高端音頻功率放大器中效果非常好，但它們也有一些缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)實(shí)際上導(dǎo)致了MOSFET等先進(jìn)器件的引入。

也許B類輸出級中雙極晶體管的最大缺點(diǎn)是被稱為失控情況的現(xiàn)象。

BJT包括一個(gè)正溫度系數(shù)，這特別會(huì)引起一種稱為熱失控的現(xiàn)象，由于過熱而導(dǎo)致功率BJT的潛在損壞。

上圖左側(cè)顯示了標(biāo)準(zhǔn)B類驅(qū)動(dòng)器和輸出級的基本設(shè)置，采用TR1（如共發(fā)射極驅(qū)動(dòng)器級），Tr2和Tr3作為互補(bǔ)發(fā)射極跟隨器輸出級。

比較 BJT 與 MOSFET 放大器輸出級配置

放大器輸出級的功能

要設(shè)計(jì)工作功率放大器，正確配置其輸出級非常重要。

輸出級的目標(biāo)主要是提供電流放大（電壓增益不超過單位），以便電路可以提供在更高音量下驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器所必需的高輸出電流。

參考上面的左側(cè)BJT圖，Tr2在正向輸出周期期間像輸出電流源一樣工作，而Tr3在負(fù)輸出半周期期間提供輸出電流。

BJT驅(qū)動(dòng)器級的基本集電極負(fù)載采用恒定電流源設(shè)計(jì)，與簡單的負(fù)載電阻器實(shí)現(xiàn)的效果相反，可提供增強(qiáng)的線性度。

這是由于增益（以及伴隨的失真）的差異造成的，當(dāng)BJT在很寬的集電極電流范圍內(nèi)工作時(shí)，就會(huì)發(fā)生增益差異。

在輸出電壓擺幅較大的共發(fā)射極級內(nèi)施加負(fù)載電阻無疑會(huì)觸發(fā)極其巨大的集電極電流范圍和較大的失真。

恒流負(fù)載的應(yīng)用并不能完全消除失真，因?yàn)榧姌O電壓會(huì)自然波動(dòng)，晶體管增益可能在某種程度上取決于集電極電壓。

然而，由于集電極電壓變化引起的增益波動(dòng)往往相當(dāng)小，因此完全可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)低于1%的低失真。

連接在輸出晶體管基極之間的偏置電路是必要的，以便將輸出晶體管帶到它們剛好處于導(dǎo)電閾值的位置。

如果不這樣做，Tr1集電極電壓的微小變化可能無法使輸出晶體管導(dǎo)通，并且可能無法改善輸出電壓！

Tr1集電極上較高的電壓變化可能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓變化，但這可能會(huì)錯(cuò)過頻率每個(gè)半周期的開始和結(jié)束部分，從而導(dǎo)致通常所說的嚴(yán)重“交越失真”。

交叉失真問題

即使輸出晶體管達(dá)到導(dǎo)通閾值也不能完全消除交越失真，因?yàn)檩敵銎骷诮档偷募姌O電流下工作時(shí)提供的增益相對較小。

這提供了一種中等但不希望的交越失真。負(fù)反饋可用于自然地消除交越失真，但是為了獲得出色的結(jié)果，實(shí)際上必須在輸出晶體管上采用相當(dāng)高的靜態(tài)偏置。

正是這種大的偏置電流導(dǎo)致了熱失控的并發(fā)癥。

偏置電流導(dǎo)致輸出晶體管發(fā)熱，并且由于其正溫度系數(shù)，這會(huì)導(dǎo)致偏置電流增加，從而產(chǎn)生更多的熱量，從而導(dǎo)致偏置電流進(jìn)一步升高。

因此，這種正反饋使偏置逐漸上升，直到輸出晶體管變得太熱并最終被燒毀。

為了防止這種情況，內(nèi)置溫度檢測系統(tǒng)有助于偏置電路，該系統(tǒng)可在檢測到較高溫度時(shí)減慢偏置速度。

因此，當(dāng)輸出晶體管升溫時(shí)，偏置電路會(huì)受到產(chǎn)生的熱量的影響，從而檢測到這一點(diǎn)并阻止偏置電流的任何隨之而來的浪涌。實(shí)際上，偏置穩(wěn)定可能并不理想，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)變化很小，但是，正確配置的電路通?？赡鼙憩F(xiàn)出足夠足夠的偏置穩(wěn)定性。

為什么MOSFET在功率放大器中比BJT更高效

在下面的討論中，我們將嘗試?yán)斫鉃槭裁磁cBJT相比，MOSFET在功率放大器設(shè)計(jì)中效果更好。

與BJT類似，如果在B類輸出級中使用，MOSFET也需要正向偏置以克服交越失真。話雖如此，由于功率MOSFET在接近100毫安或更高的電流下具有負(fù)溫度系數(shù)（在較低電流下具有輕微的正溫度系數(shù)），因此它允許不太復(fù)雜的B類驅(qū)動(dòng)器和輸出級，如下圖所示。

熱穩(wěn)定偏置電路可以用電阻代替，因?yàn)楣β蔒OSFET的溫度特性內(nèi)置了偏置電流的熱控制，約為100毫安（這大約是最適合的偏置電流）。

BJT的另一個(gè)挑戰(zhàn)是電流增益相當(dāng)?shù)停瑑H為20至50。這對于中高功率放大器來說可能還不夠。因此，它需要一個(gè)極其強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)級。解決此問題的典型方法是利用達(dá)林頓對或等效設(shè)計(jì)來提供足夠高的電流增益，從而允許使用低功耗驅(qū)動(dòng)器級。

功率MOSFET與任何FET器件一樣，往往是電壓操作器件，而不是電流操作器件。

功率 MOSFET 的輸入阻抗通常非常高，因此在低工作頻率下，輸入電流消耗可以忽略不計(jì)。然而，在高工作頻率下，由于輸入電容相對較高，約為500pf，因此輸入阻抗要低得多。

即使具有如此高的輸入電容，通過驅(qū)動(dòng)器級的工作電流也足夠了，盡管峰值輸出電流可能是該數(shù)量的一千倍左右。

雙極性功率器件（BJT）的另一個(gè)問題是其開關(guān)時(shí)間有些緩慢。這往往會(huì)產(chǎn)生各種問題，例如壓擺觸發(fā)的失真。

此時(shí)，強(qiáng)大的高頻信號可能需要開關(guān)輸出電壓，例如每微秒 2 伏，而 BJT 輸出級可能只允許每微秒 《》

伏特的壓擺率。當(dāng)然，輸出將難以提供輸入信號的體面再現(xiàn)，從而導(dǎo)致不可避免的失真。

較差的壓擺率也可能給放大器帶來不希望的功率帶寬，在較高的音頻頻率下，可實(shí)現(xiàn)的最高功率輸出會(huì)顯著下降。

相位滯后和振蕩

另一個(gè)問題是通過放大器的高頻輸出級發(fā)生的相位滯后，這可能導(dǎo)致負(fù)反饋系統(tǒng)的反饋在極高頻率下變?yōu)檎答伓皇秦?fù)反饋。

如果放大器在這種頻率下具有足夠的增益，放大器可能會(huì)進(jìn)入振蕩模式，即使電路的增益不足以觸發(fā)振蕩，穩(wěn)定性的缺乏也會(huì)繼續(xù)很明顯。

熱穩(wěn)定偏置電路可以用電阻代替，因?yàn)楣β蔒OSFET的溫度特性內(nèi)置了偏置電流的熱控制，約為100毫安（這大約是最適合的偏置電流）。

BJT的另一個(gè)挑戰(zhàn)是電流增益相當(dāng)?shù)?，僅為20至50。這對于中高功率放大器來說可能還不夠。因此，它需要一個(gè)極其強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)級。解決此問題的典型方法是利用達(dá)林頓對或等效設(shè)計(jì)來提供足夠高的電流增益，從而允許使用低功耗驅(qū)動(dòng)器級。

功率MOSFET與任何FET器件一樣，往往是電壓操作器件，而不是電流操作器件。

功率 MOSFET 的輸入阻抗通常非常高，因此在低工作頻率下，輸入電流消耗可以忽略不計(jì)。然而，在高工作頻率下，由于輸入電容相對較高，約為500pf，因此輸入阻抗要低得多。

即使具有如此高的輸入電容，通過驅(qū)動(dòng)器級的工作電流也足夠了，盡管峰值輸出電流可能是該數(shù)量的一千倍左右。

雙極性功率器件（BJT）的另一個(gè)問題是其開關(guān)時(shí)間有些緩慢。這往往會(huì)產(chǎn)生各種問題，例如壓擺觸發(fā)的失真。

此時(shí)，強(qiáng)大的高頻信號可能需要開關(guān)輸出電壓，例如每微秒 2 伏，而 BJT 輸出級可能只允許每微秒 伏特的壓擺率。當(dāng)然，輸出將難以提供輸入信號的體面再現(xiàn)，從而導(dǎo)致不可避免的失真。

較差的壓擺率也可能給放大器帶來不希望的功率帶寬，在較高的音頻頻率下，可實(shí)現(xiàn)的最高功率輸出會(huì)顯著下降。

相位滯后和振蕩

另一個(gè)問題是通過放大器的高頻輸出級發(fā)生的相位滯后，這可能導(dǎo)致負(fù)反饋系統(tǒng)的反饋在極高頻率下變?yōu)檎答伓皇秦?fù)反饋。

如果放大器在這種頻率下具有足夠的增益，放大器可能會(huì)進(jìn)入振蕩模式，即使電路的增益不足以觸發(fā)振蕩，穩(wěn)定性的缺乏也會(huì)繼續(xù)很明顯。

Tr1縱為公共發(fā)射極輸入級，直接連接到Tr3公共發(fā)射極驅(qū)動(dòng)器級。這兩級都提供放大器的總電壓增益，并包括一個(gè)非常大的總增益。

Tr2及其連接部件可創(chuàng)建一個(gè)簡單的恒流發(fā)生器，其邊際輸出電流為10毫安。這類似于 Tr3 的主收集器負(fù)載。

R10用于通過輸出晶體管建立正確的靜態(tài)偏置電流，如前所述，偏置電流的熱穩(wěn)定并不是在偏置電路中真正實(shí)現(xiàn)的，而是由輸出器件本身提供。

R8從放大器輸出向Tr100發(fā)射極提供幾乎1%的負(fù)反饋，使電路剛好接近單位電壓增益。

電阻R1、R2和R4的工作方式類似于電位分壓器網(wǎng)絡(luò)，用于將放大器輸入級以及輸出偏置至大約電源電壓的一半左右。這樣可以在削波和開始嚴(yán)重失真之前實(shí)現(xiàn)最高可實(shí)現(xiàn)的輸出電平。

R1和C2的使用類似于濾波電路，可消除電源線上的嗡嗡聲頻率和其他形式的潛在噪聲，使其無法通過偏置電路進(jìn)入放大器輸入。

R3和C5的作用類似于RF濾波器，可防止RF信號從輸入到輸出的破壞，從而引起可聽見的干擾。C4還有助于解決同樣的問題，將放大器的高頻響應(yīng)有效地滾降到音頻上限以上。

為了確保放大器在可聽頻率下獲得良好的電壓增益，必須在一定程度上去耦負(fù)反饋。

C7履行去耦電容的作用，而R6電阻限制被清除的反饋量。

電路的電壓增益大約通過將R8除以R6或與指定器件值相差約20倍（26dB）來確定。

放大器的最大輸出電壓為 16 V RMS，可實(shí)現(xiàn)大約 777mV RMS 的輸入靈敏度，以實(shí)現(xiàn)全輸出。輸入阻抗可能大于20k。

C3和C8分別用作輸入和輸出耦合電容器。C1 使電源 DC 能夠去耦。

R11和C9專門用于促進(jìn)和控制放大器的穩(wěn)定性，其工作原理類似于流行的Zobel網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)通常位于大多數(shù)半導(dǎo)體功率放大器設(shè)計(jì)的輸出級周圍。

性能分析

原型放大器似乎表現(xiàn)得非常好，特別是只有當(dāng)我們注意到該裝置的設(shè)計(jì)相當(dāng)簡單時(shí)。所示的MOSFET放大器設(shè)計(jì)電路將愉快地將35瓦RMS輸出到8歐姆負(fù)載。

總諧波失真不會(huì)超過0.05%左右。僅分析原型在1 kHz左右的信號頻率。

然而，發(fā)現(xiàn)該電路的開環(huán)增益在整個(gè)音頻范圍內(nèi)幾乎是恒定的。

閉環(huán)頻率響應(yīng)在-2 dB下測量，信號約為20 Hz和22 kHz。

放大器的信噪比（未連接揚(yáng)聲器）高于80dB的數(shù)字，盡管實(shí)際上揚(yáng)聲器上可能會(huì)檢測到電源發(fā)出的少量電源嗡嗡聲，但電平可能太小，在正常情況下無法聽到。

電源

上圖顯示了 35 W MOSFET 放大器設(shè)計(jì)的正確配置電源。電源可能足夠強(qiáng)大，可以處理設(shè)備的單聲道或立體聲模型。

電源實(shí)際上由一對高效的推挽式整流器和平滑電路組成，這些電路的輸出串聯(lián)在一起，以提供相當(dāng)于單個(gè)整流器和電容濾波電路施加電位兩倍的總輸出電壓。

二極管 D4、D6 和 C10 構(gòu)成電源的一個(gè)特定部分，而第二部分則由 D3、D5 和 C11 提供。這些中的每一個(gè)都提供略低于 40

伏的電壓，沒有連接負(fù)載，總電壓為 80 V。

當(dāng)放大器由具有靜止?fàn)顟B(tài)工作的立體聲輸入信號加載時(shí)，該值可能會(huì)降至大約 77 V，當(dāng)兩個(gè)放大器通道以全功率或最大功率運(yùn)行時(shí)，該值可能會(huì)降至約 60

V。

施工提示

下圖顯示了 35 W MOSFET 放大器的理想 PCB 布局。

這是針對放大器電路的一個(gè)通道，因此當(dāng)需要立體聲放大器時(shí)，自然必須組裝兩個(gè)這樣的板。輸出晶體管當(dāng)然不是安裝在PCB上，而是安裝在大型翅片類型上。

將晶體管固定在散熱器上時(shí)，無需為晶體管使用云母絕緣套件。這是因?yàn)镸OSFET源極直接連接到其金屬片，并且這些源極引腳必須保持相互連接。

但是，由于它們不與散熱器絕緣，因此確保散熱器不會(huì)與放大器的其他各種部件發(fā)生電接觸可能確實(shí)至關(guān)重要。

此外，對于立體聲實(shí)現(xiàn)，不應(yīng)允許用于一對放大器的各個(gè)散熱器彼此電氣接近。始終確保使用最大約 50 mm 的較短引線將輸出晶體管與 PCB

連接起來。

這對于與輸出MOSFET的柵極端子連接的引線尤其重要。由于功率MOSFET在高頻下具有高增益，較長的引線可能會(huì)嚴(yán)重影響放大器的穩(wěn)定性響應(yīng)，甚至觸發(fā)RF振蕩，進(jìn)而可能對功率MOSFET造成永久性損壞。

話雖如此，實(shí)際上您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在準(zhǔn)備設(shè)計(jì)以確保這些引線有效保持更短時(shí)幾乎沒有任何困難。需要注意的是，C9和R11安裝在PCB外部，并且只是在輸出插座上串聯(lián)連接。

電源構(gòu)造技巧

電源電路是通過應(yīng)用點(diǎn)對點(diǎn)類型布線構(gòu)建的，如下圖所示。

這實(shí)際上看起來不言自明，但可以確保電容器 C10 和 C11兩種類型都由虛擬標(biāo)簽組成。如果不是，使用標(biāo)簽條來啟用一些連接端口可能至關(guān)重要。焊接標(biāo)簽夾在 T1的一個(gè)特定安裝螺栓上，該螺栓為電源交流接地引線提供機(jī)箱連接點(diǎn)。

調(diào)整和設(shè)置

在打開電源之前，請務(wù)必全面檢查接線連接，因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致代價(jià)高昂的破壞，并且肯定是危險(xiǎn)的。

在打開電路之前，請確保調(diào)整R10以獲得最小的電阻（完全逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）。

當(dāng)FS1暫時(shí)取出并在保險(xiǎn)絲座上固定一個(gè)萬用表以測量500mA FSD的情況下，當(dāng)放大器上電時(shí)，儀表上必須看到大約20mA的讀數(shù)（當(dāng)使用雙聲道立體聲時(shí)，這可能是40mA）。

如果您發(fā)現(xiàn)儀表讀數(shù)與此明顯不同，請立即關(guān)閉電源并重新檢查整個(gè)接線。相反，如果一切正常，慢慢移動(dòng)R10，使儀表讀數(shù)最大化至100mA值。

如果需要立體聲放大器，則必須調(diào)整兩個(gè)通道上的R10以使電流消耗達(dá)到120mA，然后必須微調(diào)第二通道中的R10，以將電流使用量增加到2mA。完成這些操作后，您的MOSFET 放大器就可以使用了。

在執(zhí)行放大器的設(shè)置程序時(shí)，請格外小心，不要接觸任何交流電源連接。

在將設(shè)備連接到電源之前，所有可能處于交流電源電位的未覆蓋的接線或電纜連接都應(yīng)正確絕緣。

不用說，與每個(gè)交流操作電路一樣，它應(yīng)該封閉在一個(gè)堅(jiān)固的機(jī)柜中，只能借助專用螺絲刀和其他儀器組擰下，以確保沒有任何快速方法可以到達(dá)危險(xiǎn)的電源接線，并安全地消除事故。

35 W MOSFET 功率放大器的零件清單

120W MOSFET放大器應(yīng)用電路

根據(jù)電源規(guī)格，實(shí)用的 120 瓦 MOSFET 放大器電路能夠?yàn)?50 歐姆揚(yáng)聲器提供約 120 瓦和 8 瓦 RMS 的輸出功率。

該設(shè)計(jì)還在輸出級中集成了MOSFET，即使在電路非常簡單的情況下也能提供卓越的整體性能。

放大器的總諧波失真不超過0.05%，但僅在電路未過載時(shí)，信噪比優(yōu)于100dB。

了解 MOSFET 放大器級

如上所示，該電路是參照日立布局設(shè)計(jì)的。與上一種設(shè)計(jì)相反，該電路使用揚(yáng)聲器的直流耦合，并包含具有中間0V和接地軌的雙平衡電源。

這種增強(qiáng)消除了對大輸出耦合電容器的依賴，以及該電容器產(chǎn)生的低頻性能不佳。此外，這種布局還允許電路具有不錯(cuò)的電源紋波抑制能力。

除了直流耦合功能外，電路設(shè)計(jì)似乎與早期設(shè)計(jì)中使用的設(shè)計(jì)截然不同。在這里，輸入級和驅(qū)動(dòng)器級都集成了差分放大器。

輸入級使用 Tr1 和 Tr2 進(jìn)行配置，而驅(qū)動(dòng)器級依賴于 Tr3 和 Tr4。

晶體管 Tr5 的配置類似于 Tr4的恒流集電極負(fù)載。通過放大器的信號路徑開始使用輸入耦合電容C1和RF濾波器R1/C4。R2用于將放大器的輸入偏置在中央0V電源軌道上。

Tr1作為高效的共發(fā)射極放大器接線，其輸出直接連接到Tr4，Tr6用作共發(fā)射極驅(qū)動(dòng)器級。從這個(gè)階段開始，音頻信號被連接到Tr7和Tr《》，它們縱為互補(bǔ)的源跟隨器輸出級。

負(fù)反饋從放大器輸出端提取并與Tr2基極連接，盡管沒有通過Tr1基極到放大器輸出的信號反轉(zhuǎn)，但Tr2基極和輸出確實(shí)存在反轉(zhuǎn)。這是因?yàn)門r2像發(fā)射器跟隨器一樣工作，完美地驅(qū)動(dòng)了Tr1的發(fā)射器。

當(dāng)輸入信號施加到Tr1發(fā)射極時(shí)，晶體管成功地充當(dāng)了一個(gè)公共基級。因此，雖然反轉(zhuǎn)不是通過 Tr1 和 Tr2 發(fā)生的，但反轉(zhuǎn)確實(shí)通過 Tr4

發(fā)生。

此外，相位變化不會(huì)通過輸出級發(fā)生，這意味著放大器和Tr2基極往往異相，無法執(zhí)行所需的負(fù)反饋。圖中所示的R6和R7值提供約28倍的電壓增益。

正如我們從之前的討論中了解到的，功率MOSFET的一個(gè)小缺點(diǎn)是，當(dāng)它們通過傳統(tǒng)的B類輸出級連接時(shí)，它們的效率會(huì)低于BJT。此外，功率MOSFET的相對效率在高功率電路中變得相當(dāng)糟糕，這些電路要求柵極/源極電壓為高源電流的幾個(gè)電壓。

可以假設(shè)最大輸出電壓擺幅等于電源電壓減去單個(gè)晶體管的最大柵極到源極電壓，這當(dāng)然允許輸出電壓擺幅可能明顯低于施加的電源電壓。

獲得更高效率的一種直接方法是基本上在每個(gè)輸出晶體管上并聯(lián)連接幾個(gè)類似的MOSFET。然后，每個(gè)輸出MOSFET處理的最高電流量將大致減少一半，并且每個(gè)MOSFET的最大源極至柵極電壓將適當(dāng)降低（同時(shí)放大器輸出電壓擺幅成比例增長）。

然而，類似的方法在應(yīng)用于雙極性器件時(shí)不起作用，這主要是由于其正溫度系數(shù)特性。如果一個(gè)特定的輸出BJT開始比另一個(gè)輸出BJT消耗過多的電流（因?yàn)闆]有兩個(gè)晶體管具有完全相同的特性），則一個(gè)器件開始變得比另一個(gè)器件更熱。

這種升高的溫度導(dǎo)致BJT的發(fā)射極/基極閾值電壓降低，因此它開始消耗更大比例的輸出電流。然后這種情況導(dǎo)致晶體管變得更熱，這個(gè)過程無限持續(xù)，直到其中一個(gè)輸出晶體管開始處理所有負(fù)載，而另一個(gè)保持非活動(dòng)狀態(tài)。

這種問題在功率MOSFET上是看不到的，因?yàn)樗鼈兊臏囟认禂?shù)為負(fù)。當(dāng)一個(gè)MOSFET開始變熱時(shí)，由于其負(fù)溫度系數(shù)，增加的熱量開始限制流經(jīng)其漏極/源極的電流。

這會(huì)將多余的電流轉(zhuǎn)移到另一個(gè)MOSFET，MOSFET現(xiàn)在開始變得更熱，并且非常相似地，熱量導(dǎo)致通過它的電流成比例地減少。

這種情況會(huì)在器件之間產(chǎn)生平衡的均流和耗散，使放大器的工作更加高效和可靠。這種現(xiàn)象還允許MOSFET并聯(lián)，只需將柵極、源極和漏極引線連接在一起即可，而無需進(jìn)行太多計(jì)算或擔(dān)心。

用于 120 W MOSFET 放大器的電源

120 W MOSFET放大器的適當(dāng)設(shè)計(jì)電源電路如上所示。這看起來很像我們早期設(shè)計(jì)的電源電路。

唯一的區(qū)別是兩個(gè)平滑電容器連接處的變壓器中心抽頭電源最初被忽略了。對于本例，這習(xí)慣于提供中間的0V接地電源，而電源接地也連接到該結(jié)點(diǎn)而不是負(fù)電源軌。

您可以發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)絲安裝在正極和負(fù)極導(dǎo)軌上。放大器提供的功率輸出在很大程度上取決于電源變壓器的規(guī)格。對于大多數(shù)要求，35 - 0 -35伏160VA環(huán)形電源變壓器實(shí)際上應(yīng)該足夠了。

如果首選立體聲操作，則需要用較重的 300 VA 變壓器替換變壓器?；蛘?，可以為每個(gè)通道使用160VA變壓器構(gòu)建隔離電源單元。

這允許在靜態(tài)條件下提供大約50 V的電源電壓，盡管在滿載時(shí)，該電平可能會(huì)下降到低得多的水平。這使得通過 70 歐姆額定揚(yáng)聲器獲得高達(dá) 8 瓦 RMS的輸出。

需要注意的關(guān)鍵一點(diǎn)是，橋式整流器中使用的1N5402二極管的最大容許電流額定值為3安培。這對于單聲道放大器來說可能足夠了，但對于立體聲版本來說可能還不夠。對于立體聲版本，二極管必須替換為6 安培二極管或 6A4 二極管。

印刷電路板布局

您可以找到一個(gè)完整的PCB，用于構(gòu)建自己的120瓦M(jìn)OSFET放大器電路。所示的 4 個(gè) MOSFET 器件應(yīng)連接大型翅片散熱器，其額定溫度必須至少為4.5 攝氏度/瓦。

接線注意事項(xiàng)

確保 MOSFET 引腳排列端子盡可能短，長度不得超過 50 mm 左右。

如果要將它們保留比這更長的時(shí)間，請確保在每個(gè)MOSFET的柵極上添加一個(gè)低值電阻（可能是50歐姆1/4瓦）。

該電阻將響應(yīng)MOSFET的輸入電容，并充當(dāng)?shù)屯V波器，確保高頻信號輸入具有更好的頻率穩(wěn)定性。

然而，在高頻輸入信號下，這些電阻可能會(huì)對輸出性能產(chǎn)生一些影響，但這實(shí)際上可能太小，幾乎不明顯。

晶體管Tr6實(shí)際上由兩個(gè)并聯(lián)連接的n溝道MOSFET組成，Tr7也是如此，它也有幾個(gè)并聯(lián)的p溝道MOSFET。

為了實(shí)現(xiàn)這種并聯(lián)連接，各個(gè)MOSFET對的柵極、漏極、源極簡單地相互連接，就這么簡單。

另外，請注意，電容器 C8 和電阻 R13 直接安裝在輸出插座上，而不是組裝在 PCB 上。

也許構(gòu)建電源的最有效方法是硬接線，就像以前的放大器一樣。接線與前一個(gè)電路大致相同。

調(diào)整和設(shè)置

在打開完整的放大器電路之前，請確保仔細(xì)檢查每根接線幾次。

具體檢查輸出功率 MOSFET 上的電源接線和相關(guān)互連。

這些連接周圍的故障可能會(huì)很快導(dǎo)致放大器單元的永久性損壞。

此外，在打開已完成的電路板之前，您需要執(zhí)行一些先前的調(diào)整。

首先完全逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)R11預(yù)設(shè)，并且最初不要將揚(yáng)聲器連接到設(shè)備的輸出。

接下來，代替揚(yáng)聲器，將萬用表（設(shè)置為低壓直流范圍）探頭連接到放大器輸出點(diǎn)，并確保它顯示低靜態(tài)輸出電壓可用。

您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)儀表顯示分?jǐn)?shù)電壓或可能根本沒有電壓，這也很好。

如果儀表指示直流電壓較大，您必須立即關(guān)閉放大器并重新檢查接線中是否有任何可能的錯(cuò)誤。

結(jié)論

在上面的文章中，我們?nèi)嬗懻摿嗽诖_保功率放大器正確和最佳工作方面起著至關(guān)重要作用的許多參數(shù)。

所有這些參數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)的，因此在設(shè)計(jì)任何MOSFET功率放大器電路時(shí)都可以有效地使用和應(yīng)用，無論功率和電壓規(guī)格如何。

設(shè)計(jì)人員可以使用BJT和MOSFET器件的不同特性來實(shí)現(xiàn)或定制所需的功率放大器電路。

　　審核編輯：湯梓紅