50 वाट शक्ति एम्पलीफायर सर्किट का उपयोग कर मच्छरों

पावर एम्पलीफायर ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स का हिस्सा है। इसे इनपुट सिग्नल दिए गए पावर f के परिमाण को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ध्वनि इलेक्ट्रॉनिक्स में, परिचालन एम्पलीफायर सिग्नल के वोल्टेज को बढ़ाता है, लेकिन वर्तमान प्रदान करने में असमर्थ है, जो एक लोड ड्राइव करने के लिए आवश्यक है। इस ट्यूटोरियल में, हम MOSFETs का उपयोग करते हुए 50 ओम RMS आउटपुट पावर एम्पलीफायर का निर्माण करेंगे, जिसमें 8 ओम प्रतिबाधा स्पीकर जुड़ा होगा।

एम्पलीफायरों के लिए निर्माण टोपोलॉजी

एक में एम्पलीफायर श्रृंखला प्रणाली, विद्युत प्रवर्धक लोड से पहले अंतिम या अंतिम चरण में प्रयोग किया जाता है। आमतौर पर, ध्वनि एम्पलीफायर प्रणाली ब्लॉक आरेख में दिखाए गए टोपोलॉजी के नीचे का उपयोग करती है।

जैसा कि आप उपरोक्त ब्लॉक आरेख में देख सकते हैं, पावर एम्पलीफायर अंतिम चरण है जो सीधे लोड से जुड़ा है। आम तौर पर, पावर एम्पलीफायर से पहले, सिग्नल को एम्प एम्पलीफायरों और वोल्टेज को नियंत्रित करने वाले एम्पलीफायरों का उपयोग करके ठीक किया जाता है। इसके अलावा, कुछ मामलों में, जहां टोन नियंत्रण की आवश्यकता होती है, पावर एम्पलीफायर से पहले टोन नियंत्रण सर्किटरी को जोड़ा जाता है।

अपने भार को जानें

ऑडियो एम्पलीफायर प्रणाली के मामले में, एम्पलीफायर की भार और भार ड्राइविंग क्षमता निर्माण में एक महत्वपूर्ण पहलू है। एक शक्ति एम्पलीफायर के लिए प्रमुख लोड लाउड स्पीकर है । पावर एम्पलीफायर आउटपुट लोड प्रतिबाधा पर निर्भर करता है, इसलिए अनुचित लोड को जोड़ने से पावर एम्पलीफायर की दक्षता के साथ-साथ स्थिरता से समझौता हो सकता है।

लाउड स्पीकर एक बहुत बड़ा लोड है जो इंडक्टिव और रेसिस्टिव लोड के रूप में कार्य करता है। पावर एम्पलीफायर एसी आउटपुट देता है, इस कारण स्पीकर का प्रतिबाधा उचित बिजली हस्तांतरण के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।

प्रत्यावर्ती धारा के लिए प्रतिबाधा इलेक्ट्रॉनिक सर्किट या घटक का प्रभावी प्रतिरोध है, जो ओमिक प्रतिरोध और प्रतिक्रिया से संबंधित संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होता है।

ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में, विभिन्न प्रकार के लाउडस्पीकर विभिन्न प्रतिबाधा के साथ अलग-अलग वाट क्षमता में उपलब्ध हैं। एक पाइप के अंदर पानी के प्रवाह के बीच संबंध का उपयोग करके स्पीकर प्रतिबाधा को सबसे अच्छा समझा जा सकता है। जरा लाउडस्पीकर को पानी के पाइप के रूप में सोचें, पाइप से बहता पानी एक वैकल्पिक ऑडियो सिग्नल है। अब, यदि पाइप व्यास में बड़ा हो गया, तो पानी आसानी से पाइप के माध्यम से बह जाएगा, पानी की मात्रा बड़ी होगी, और यदि हम व्यास को कम करते हैं, तो पाइप के माध्यम से कम पानी बहेगा, इसलिए पानी की मात्रा होगी कम है। व्यास ओमिक प्रतिरोध और प्रतिक्रिया द्वारा निर्मित प्रभाव है। यदि पाइप व्यास में बड़ा हो जाता है, तो प्रतिबाधा कम होगी,इसलिए स्पीकर अधिक वाट क्षमता प्राप्त कर सकता है और एम्पलीफायर अधिक पावर ट्रांसफर परिदृश्य प्रदान करता है और यदि प्रतिबाधा अधिक हो जाती है तो एम्पलीफायर स्पीकर को कम शक्ति प्रदान करेगा।

बाजार में विभिन्न विकल्पों के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के स्पीकर भी उपलब्ध हैं, आम तौर पर 4 ओम, 8 ओम, 16 ओम और 32 ओम के साथ, जिनमें से 4 और 8 ओम स्पीकर सस्ते दरों में व्यापक रूप से उपलब्ध हैं। इसके अलावा, हमें यह समझने की जरूरत है कि, 5 वाट, 6 वाट या 10 वाट या उससे अधिक के साथ एक एम्पलीफायर आरएमएस (रूट मीन स्क्वायर) वाट है, जिसे एम्पलीफायर द्वारा निरंतर ऑपरेशन में एक विशिष्ट भार तक पहुंचाया जाता है।

तो, हमें स्पीकर रेटिंग, एम्पलीफायर रेटिंग, स्पीकर दक्षता और प्रतिबाधा के बारे में सावधान रहने की आवश्यकता है।

सरल 50W एम्पलीफायर का निर्माण

पिछले ट्यूटोरियल में, हमने 10 वाट पावर एम्पलीफायर, 25 वाट पावर एम्पलीफायर और 40 वाट पावर एम्पलीफायर बनाया था। लेकिन इस ट्यूटोरियल में, हम MOSFETs का उपयोग करके 50 वाट RMS आउटपुट पावर एम्पलीफायर डिज़ाइन करेंगे । पिछले ट्यूटोरियल में, हमने 25 वाट के लिए और 40 वाट एम्पलीफायर के लिए समर्पित पावर एम्पलीफायर आईसी, TDA2040 का उपयोग किया था, लेकिन इस डिजाइन में, हम 50Watt पावर आउटपुट प्राप्त करने के लिए मानार्थ जोड़ी N और P चैनल MOSFETs का उपयोग करेंगे। आउटपुट काफी स्थिर होगा और टीएचडी न्यूनतम होगा। हम इसके साथ 8 ओम लोड ड्राइव करेंगे।

हमने दो व्यापक रूप से लोकप्रिय पूरक MOSFETs IRF530N और IRF9530N का उपयोग किया जो व्यापक रूप से स्थानीय दुकानों के साथ-साथ ऑनलाइन स्टोर में भी उपलब्ध हैं।

उपरोक्त छवि में, बाईं ओर IRF530N और दाईं ओर IRF9530N है। दोनों एक TO-220AB पैकेज हैं।

उन दो MOSFETs 8 ओम 50 वाट आरएमएस स्पीकर को चलाने के लिए पुश-पुल ऑपरेशन बनाते हैं।

घटक आवश्यक है

सर्किट बनाने के लिए हमें निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता है-

1. वेरो बोर्ड (बिंदीदार या जुड़ा हुआ कोई भी इस्तेमाल किया जा सकता है)
2. सोल्डरिंग आयरन
3. सोल्डर तार
4. Nipper और वायर स्ट्रिपर टूल
5. तारों
6. 2 मिमी मोटाई और 50 मिमी x 30 मिमी आयाम के साथ ठीक एल्यूमीनियम गर्मी सिंक।
7. 35V रेल से रेल बिजली की आपूर्ति + 35V GND -35V पावर ट्रैक आउटपुट के साथ
8. 8 ओम 50 वॉट स्पीकर
9. प्रतिरोध (10R, 300R, 560R, 680R, 820R, 1.2k, 2.2k, 10k, 15k) - 1nos।
10. प्रतिरोध (2.7k, 4.7k, 47k) - 2nos।
11. 100uF 63V संधारित्र
12. 47uF 63V कैपेसिटर - 2 पीसी
13. 68nF 100V
14. 220 पीएफ 50 वी
15. 1 एन 4002 डायोड
16. IRF530
17. IRF9530
18. .1uH एयर कोर इंडक्टर 5 ए रेटेड
19. BC556 -2 पीसी
20. BC546 - 2 पीसी

सर्किट आरेख और स्पष्टीकरण

इस 50 वाट के ऑडियो एम्पलीफायर के योजनाबद्ध में कुछ चरण हैं। प्रवर्धन की शुरुआत में, एक कम पास फिल्टर उच्च आवृत्ति शोर को अवरुद्ध करता है। यह कम पास फिल्टर R1, R2 और C1 का उपयोग करके बनाया गया है। प्रतिरोधों आर 1 और आर 2 में दो ऑपरेशन हैं, पहला यह कम पास फिल्टर का एक हिस्सा है, दूसरा, यह एक वोल्टेज डिवाइडर और साथ ही एक वर्तमान सीमक है।

सर्किट के दूसरे चरण पर, Q1, और Q2, जो BC556 ट्रांजिस्टर हैं, एक अंतर एम्पलीफायर के रूप में काम करते हैं।

इसके बाद, पावर एम्प्लीफिकेशन दो MOSFETs, IRF530N और IRF9530 में किया जाता है। ये दो MOSFETs पूरक और मिलान जोड़ी हैं। दो MOSFET के विनिर्देशन समान हैं, लेकिन एक एन-चैनल है और दूसरा पी-चैनल है। यह सर्किट का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। ये दो MOSFETs एक पुश-पुल ड्रायवर (व्यापक रूप से प्रयुक्त प्रवर्धन टोपोलॉजी या आर्किटेक्चर) के रूप में कार्य कर रहे हैं। इन दो MOSFETs को चलाने के लिए, Q3 और Q4, BC546 का उपयोग किया जाता है। ये दो ट्रांजिस्टर MOSFETs को पर्याप्त गेट ड्राइव प्रदान करते हैं। R15 एक उच्च वाट क्षमता अवरोधक है जो कैपेसिटर 68nF के साथ क्लैम्पिंग सर्किट के रूप में कार्य करता है और 1 OhH प्रारंभ करनेवाला 8 Ohms लाउडस्पीकर को स्थिर प्रवर्धन प्रदान करने के लिए जोड़ा जाता है।

50watt एम्पलीफायर सर्किट का परीक्षण

हमने सर्किट के आउटपुट की जांच के लिए प्रोटीस सिमुलेशन उपकरण का उपयोग किया; हमने आभासी आस्टसीलस्कप में आउटपुट को मापा। आप नीचे दिए गए पूर्ण प्रदर्शन वीडियो की जांच कर सकते हैं

हम +/- 35V का उपयोग करके सर्किट को पावर कर रहे हैं और इनपुट साइनसॉइडल सिग्नल प्रदान किया गया है। आस्टसीलस्कप का चैनल ए (पीला) 8 ओम लोड के खिलाफ आउटपुट में जुड़ा हुआ है और इनपुट सिग्नल चैनल बी (ब्लू) में जुड़ा हुआ है।

हम इनपुट सिग्नल और वीडियो में प्रवर्धित आउटपुट के बीच आउटपुट अंतर देख सकते हैं: -

साथ ही, हमने आउटपुट वाट क्षमता की जाँच की, एम्पलीफायर वाट क्षमता कई चीजों पर अत्यधिक निर्भर है, जैसा कि पहले चर्चा की गई थी। यह स्पीकर प्रतिबाधा, स्पीकर दक्षता, एम्पलीफायर दक्षता, निर्माण टोपोलॉजी, कुल हार्मोनिक विकृतियों आदि पर अत्यधिक निर्भर है। हम उन सभी संभावित कारकों पर विचार या गणना नहीं कर सके, जो एम्पलीफायर वाट क्षमता में निर्भरताएं पैदा करते हैं। वास्तविक जीवन सर्किट सिमुलेशन से अलग है क्योंकि आउटपुट की जांच या परीक्षण करते समय कई कारकों पर विचार करने की आवश्यकता होती है।

एम्पलीफायर वाटेज गणना

एम्पलीफायर की वाट क्षमता की गणना करने के लिए हमने एक सरल सूत्र का उपयोग किया -

एम्पलीफायर वाट क्षमता = वी ² / आर

हमने आउटपुट में एक एसी मल्टी-मीटर कनेक्ट किया। मल्टी-मीटर में दिखाया गया एसी वोल्टेज पीक टू पीक वोल्टेज है।

हमने 25-50 हर्ट्ज के बहुत कम आवृत्ति वाले साइनसुयडल संकेत प्रदान किए। कम आवृत्ति के रूप में, एम्पलीफायर लोड को अधिक वर्तमान प्रदान करेगा और मल्टीमीटर एसी वोल्टेज का ठीक से पता लगाने में सक्षम होगा।

मल्टीमीटर ने + 20.1V एसी दिखाया। इसलिए, सूत्र के अनुसार, 8 ओम लोड पर पावर एम्पलीफायर का आउटपुट है

एम्पलीफायर वाट क्षमता = 20.1 ² /8 एम्पलीफायर वाट क्षमता = 50.50 (50W लगभग)

50w पावर एम्पलीफायर का निर्माण करते समय याद रखने योग्य बातें

1. सर्किट का निर्माण करते समय, MOSFETs को पावर एम्पलीफायर चरण में हीटसिंक के साथ ठीक से जोड़ने की आवश्यकता होती है। बड़ा हीटसिंक एक बेहतर परिणाम प्रदान करता है।
2. बेहतर परिणाम के लिए ऑडियो ग्रेड रेटेड बॉक्स टाइप कैपेसिटर का उपयोग करना अच्छा है।
3. ऑडियो संबंधित एप्लिकेशन के लिए पीसीबी का उपयोग करना हमेशा एक अच्छा विकल्प होता है।
4. अंतर एम्पलीफायर के निशान कम करें, और इनपुट ट्रेस के जितना संभव हो उतना करीब।
5. शोर सिग्नल लाइनों को ऑडियो सिग्नल लाइनों से अलग रखें।
6. निशान मोटाई के बारे में सावधान रहें। जैसा कि यह 50 वाट का डिज़ाइन है, एक बड़ा वर्तमान पथ आवश्यक है, इसलिए ट्रेस चौड़ाई को अधिकतम करें।
7. सर्किट में ग्राउंड प्लेन बनाने की जरूरत है। ग्राउंड रिटर्न पथ को यथासंभव छोटा रखें।

बेहतर परिणाम प्राप्त करें

50 वाट के इस डिज़ाइन में बेहतर आउटपुट के लिए कुछ सुधार किए जा सकते हैं।

1. सकारात्मक और नकारात्मक शक्ति ट्रैक में कम से कम 63V रेटिंग के साथ 220uF डिकम्प्लिंग कैपेसिटर जोड़ें।
2. बेहतर स्थिरता के लिए 1% रेटेड एमएफआर प्रतिरोधों का उपयोग करें।
3. UF4007 के साथ 1N4002 डायोड बदलें।
4. ROS को 1k पोटेंशियोमीटर के साथ बदलकर बिजली MOSFETs में अर्ध-विद्युत धारा को नियंत्रित करें।
5. .25uH 5A के साथ एयर कोर के बजाय टॉरॉइडल इंडक्टर का उपयोग करें।
6. आउटपुट में फ्यूज जोड़ें, यह स्पीकर ओवरड्राइव या आउटपुट शॉर्ट सर्किट स्थिति पर सर्किट की रक्षा करेगा।

इसके अलावा, अन्य ऑडियो एम्पलीफायरों सर्किट की जाँच करें:

• TDA2040 का उपयोग करते हुए 40 वाट ऑडियो एम्पलीफायर
• 25 वाट ऑडियो एम्पलीफायर सर्किट
• 10 वाट ऑडियो एम्पलीफायर Op-Amp का उपयोग कर