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Alimentatore Mosfet 220 watt

Alimentatore Mosfet 220 watt

Se avete realizzato l’ampli a mosfet da 220 watt presentato qualche settimana fa non vi rimane che approntare lo stadio di alimentazione. Allo scopo, proponiamo in questo articolo l’adeguato alimentatore da rete a tensione di uscita duale. Disponibile in scatola di montaggio.

Nel precedente articolo abbiamo presentato un finale a mosfet della potenza di ben 220 watt su 4 ohm. Per chi non avesse avuto modo di leggere l’articolo rammentiamo che l’ampli in questione è stato realizzato con due coppie complementari di mosfet Hitachi, per la precisione con i nuovi 2SK1058 e 2SJ162.

La configurazione in simmetria complementare dei mosfet consente al nostro circuito di erogare ben 220 watt R.M.S. su un carico di 4 ohm e circa 140 watt su 8 ohm, con una distorsione armonica totale inferiore allo 0,1% e un rapporto segnale disturbo di 102 dB. Dalle caratteristiche esposte si deduce che stiamo parlando di un prodotto in grado di dare molte soddisfazioni. La notevole potenza disponibile consente infatti di sonorizzare grandi ambienti e di ascoltare nel migliore dei modi ogni genere di musica, senza distorsioni e con una dinamica paragonabile a quella dei brani originali. I mosfet utilizzati hanno una timbrica simile a quella delle valvole, molto più “morbida” di quella dei transistor bipolari grazie al coefficiente termico positivo, tipico di tutti i mosfet, che limita automaticamente, senza brusche interruzioni, la corrente di drain all’aumentare della temperatura. Se queste prestazioni sono sufficienti per le vostre applicazioni non vi resta altro da fare che procurarvi il numero arretrato e passare alla realizzazione pratica.

Nell’articolo del mese scorso ci siamo occupati esclusivamente dello stadio amplificatore rimandando al mese successivo la presentazione dell’alimentatore; come promesso, ecco dunque la descrizione dell'alimentatore. Diciamo subito che per ottenere la massima potenza su 4 ohm, cioè i 220 watt R.M.S., l’alimentatore deve erogare una potenza di almeno 300-350 watt in quanto il rendimento del nostro amplificatore di potenza è di circa il 65%; per quanto riguarda la tensione, il nostro alimentatore deve fornire a vuoto una tensione di circa 62-65 volt per ramo che, per effetto dell’assorbimento di corrente, scende a circa 50-55 volt alla massima potenza.

mosfet_220_watt_schema_elettrico

Con tale potenziale è possibile ottenere in uscita una sinusoide di circa 84 volt picco-picco in quanto una parte della tensione disponibile cade tra drain e source dei mosfet. A questo punto è relativamente semplice calcolare la massima potenza disponibile presente sul carico: basta ricavare la tensione efficace dividendo la semionda per 1,41 (42:1,41= 30V) ed applicare la seguente formula: P = VxV/R dove V è la tensione efficace della sinusoide e R l’impedenza del carico (30x30/4 = 225 watt). Utilizzando un carico da 8 ohm in teoria la potenza si dovrebbe dimezzare; in pratica, però, la tensione dell’alimentatore, per effetto del minore carico, si “siede” di meno portandosi ad un potenziale di 55-58 volt da cui, con lo stesso procedimento appena visto, calcoliamo il valore massimo della potenza che l’ampli erogherà col nostro alimentatore: 140/150 watt. In pratica, con questo circuito possiamo alimentare un solo modulo se questo lavora con un carico di 4 ohm oppure 2 moduli se gli stessi pilotano carichi di 8 ohm. Il circuito elettrico è un classico nel suo genere: la tensione di rete viene abbassata da 220 Vca a 45+45 volt dal trasformatore toroidale TF1, un elemento da 350 watt.

La tensione alternata viene raddrizzata dal ponte di diodi PT1 e filtrata dai condensatori elettrolitici C1-C4, quattro elementi da 4.700 µF/100V ciascuno. Complessivamente su ciascun ramo è presente quindi una capacità di 10.000 µF. Pur essendo lo stadio di alimentazione la parte meno “critica” del nostro impianto di amplificazione, è importante, nella realizzazione pratica, il rispetto di alcuni accorgimenti. Per prima cosa il trasformatore, che deve essere di tipo toroidale e deve disporre della potenza necessaria (almeno 350 watt). In caso contrario il circuito funziona ugualmente ma la potenza massima risulta sicuramente inferiore; inoltre peggiora notevolmente il rapporto segnale/disturbo a causa del maggiore livello di ripple. Il ponte a diodi deve essere largamente dimensionato in quanto i picchi di corrente sono piuttosto elevati; lo stesso ponte deve essere opportunamente dissipato.

Alimentatore Mosfet 220 watt - La Realizzazione

Per la realizzazione pratica dell’alimentatore occorre per prima cosa realizzare il circuito stampato con il metodo della fotoincisione utilizzando la traccia rame proposta in scala 1:1 in queste pagine. Il percorso delle piste e le piste stesse non vanno modificate in quanto il master è stato studiato tenen do conto delle notevoli correnti in gioco.

alimentatore mosfet_220_watt_pcb

Realizzata la basetta, possiamo procedere al montaggio dei componenti partendo da quelli più bassi, nel nostro caso il resistore, il LED, i portafusibili e il ponte raddrizzatore a cui avremo precedentemente fissato una adeguata aletta di raffreddamento. Al fine di assicurare un buon contatto elettrico e per evitare una saldatura “fredda” occorre stagnare il ponte a diodi (che ha i terminali di tipo faston) allo stampato utilizzando un saldatore piuttosto potente. Dovremo inoltre far sì che il simbolo “+” stampigliato sul bordo del ponte coincida con quello presente sulla serigrafia della basetta.

A questo punto, possiamo ultimare il montaggio inserendo i condensatori elettrolitici. Anche in questo caso il “+” indicato sul componente deve coincidere con quello dello stampato. Colleghiamo ora il secondario del trasformatore agli ingressi del ponte: la presa centrale va a massa (morsetto B), mentre le due uscite vanno ai morsetti A e C. Il primario del trasformatore andrà collegato alla tensione di rete utilizzando un cavo munito di spina, interponendo un interruttore unipolare da 250 volt (S1) ed eventualmente un fusibile di protezione.

Collaudo e tarature

Prima di procedere al collegamento tra alimentatore e finale a mosfet è consigliabile verificare il valore della tensione continua presente in uscita; tra la massa (0 V) ed il terminale +V dovremo misurare un potenziale compreso tra 60 e 65 volt mentre tra la massa ed il terminale -V dovremo misurare una tensione compresa tra -60 e -65 volt. Anche il led LD1 deve accendersi. Se tutto funziona correttamente, potremo effettuare i collegamenti verso il finale. Togliamo alimentazione, attendiamo circa 5 minuti per far scaricare i condensatori e colleghiamo i punti siglati V0, V- e V+ ai rispettivi morsetti del finale utilizzando cavi con diametro non inferiore a 1,5 mm. Fatto ciò occorre procedere alla taratura dell’impianto, ricordando che durante questa fase i morsetti di uscita dell’ampli devono rimanere liberi (senza casse acustiche o altro carico) e che i morsetti di ingresso devono essere cortocircuitati. Prendiamo un tester, disposto per la misura di correnti continue con fondo scala 500 mA, e posizioniamolo in serie al ramo positivo di alimentazione (il puntale “+” rivolto all’uscita dell’alimentatore).

alimentatore_duale_220watt

Diamo ora tensione e regoliamo il trimmer R16 (vedi piano cablaggio finale a mosfet) finché la corrente assorbita non raggiunga i 100 mA. Spegniamo l’alimentatore, attendiamo un po’ affinché si scarichino i condensatori, togliamo il tester e ripristiniamo il collegamento originale. Poniamo ora il tester (regolato su tensioni continue con fondo scala 2 volt) all’uscita dell’ampli con il puntale “-” connesso a massa e riaccendiamo l’alimentatore. La tensione di offset misurata deve essere di circa 50 millivolt, positivi o negativi; agiamo eventualmente su R4 (vedi piano cablaggio finale a mosfet) per regolarla. Terminato il collaudo possiamo rimuovere il tester e il corto circuito sull’ingresso, colleghiamo le casse acustiche e ... buon ascolto.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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