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AMPLIFICATORE MOBILE

PA 100 W

AMPLIFICATORE MOBILE

PA 100 Wdi Andrea Marania.marea1@libero.it

Ad essere sincero, questo fu unodei primi progetti che realizzai, nellontano tempo in cui toroidi in fer-rite e i nuclei a “doppia E”non erano di facile reperibi-lità. Oggi anche per i picco-li alimentatori da spina sipreferisce il tipo SMPS oswitching perchè più picco-lo e molto efficiente, masolo alcuni anni fa, la tecno-logia a commutazione era illupo cattivo, l’uomo nerodegli impianti di amplifica-zione mobile.È pure da dirsi che ancoroggi gli amplificatori vocedi tipo mobile, ovvero ali-mentati a 12 o 24 V, difficil-mente utilizzano tecnologiaSMPS ma quasi semprepush-pull di transistori pilo-tati da elettronica o da unsemplice trasformatoreinterstadio, ovviamente inuscita un trasformatoreaccoppia il carico. Ne con-segue che alimentando in bassatensione gli stadi piloti e amplifi-catori, è un gioco di induttori sfa-

satori in salita che garantisce un’e-rogazione in potenza notevole.Infatti, alimentando un amplifica-

tore a 12 V su carico di 4 ohm,essendo esso del tipo a ponte, nonpotremo raggiungere che 25 W;

con un sistema simile o uguale alnostro push-pull potremo averepotenza, non limitata dalla tensio-

ne, anche di 100 W RMS.Realizzati due circuiti comequesto, li nascosi per benesotto la cappelliera dell’au-to e con stupore mio e degliamici notai che, anche seproprio non considerabilihi-fi, suonavano propriobene. Da qui a sonorizzarevari pulmini e bancarelle fututt’uno.Una coppia di questi modu-li viene tuttora utilizzata indiffusori acustici per pisci-ne. In quel caso la normati-va non prevede, per motividi sicurezza, l’uso della rete230 V ma batterie a 12 V.

LO SCHEMA ELETTRICO

In figura 1 possiamo vederelo schema a blocchi del-l’amplificatore PA da 100W: sulla sinistra notate l’in-

gresso bassa frequenza che vieneiniettato in un amplificatoremonochip al quale chiederemo di

BASSA FREQUENZA

Un amplificatore dedicato non tanto alla sonorizzazione hi-fi, ma all’uso voceprofessionale di tipo mobile come l’amplificazione per banchi di venditaambulanti, motonavi, autocorriere, ecc. La possibilità di essere alimentato a 12 V o rende particolarmente versatile per amplificazioni “al volo”, la buona fedeltàconsente l’utilizzo due amplificatori in coppia per avere 100+100 W instereofonia, tutto alimentato a 12 V…

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erogare poco meno di 5 W, questopiloterà un trasformatore il cui pri-mario riceverà circa 3 V pep dal-l’amplificatore ed in uscita eroghe-

rà ben 12+12 V pep. Il secondarioa presa centrale comanderà dibase il push-pull di potenza: questiultimi semiconduttori piloteranno

a collettore comune un altro tra-sformatore innalzatore, sul cuisecondario preleveremo tensioneper il carico.

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Figura 1: Schema a blocchi dell’amplificatore

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In questo modo, dimensionandoopportunamente il trasformatore,potremo erogare la potenza chevorremo, da poche decine di Wattad oltre il centinaio.

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Figura 2: Schema elettrico

Elenco componenti

Sigla Valore

P1Potenziometro lineare47 kΩ

P2 Trimmer 100 Ω

R1, R2 15 Ω 1 W

R4, R5 10 Ω 1/2 W 5%

R3, R6 220 Ω 1/2 W 5%

R7 330 Ω 1/2 W 5%

R8 4,7 Ω 1/2 W 5%

R9 2,2 Ω 1/2 W 5%

C1 1 µF 100 V poliestere

C2,C10,C11

100 nF 100 V poliestere

C3 2200 µF 16 V elettrolitico

C4,C5, 22 µF 16 V elettrolitico

C9 22 µF 16 V elettrolitico

C6, C7 470 µF 16 V elettrolitico

C8 1 nF 100 V poliestere

TR1 BD138

TR2 BD676

TR3, TR4 TIP147

IC1 TDA7240A

D1 1N5400

DZ1 Zener 8,2 V 1 W

L1 Vedi testo

T1 Vedi testo

T2 Vedi testo

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In figura 2 vediamo lo schema elet-trico dell’amplificatore: il segnaleviene dosato da P1 e iniettato a IC1,un TDA7240A, capace di di erogarefino a 20 W 4 Ω a 12 Vcc, noi nelimiteremo il lavoro a poco meno di5 W. C4 e C5 sono condensatori diSVRR e by-pass che operano sullacircuitazione interna dell’integratoamplificatore. Sull’uscita bifasica o aponte abbiamo la cella di compen-sazione R9-C11, il limitatore resisti-vo R1 e R2 ed i condensatori C6 C7.Questi componenti sono necessariper accoppiare al meglio l’amplifi-catore con il trasformatore intersta-dio.L’uscita di questo trasformatore èsimmetrica, ogni estremo del con-trofase piloterà un darlington dipotenza PNP.Perchè PNP, vi chiederete?Ma sempre per non dover isolare lealette di raffreddamento o i finali,

avendo i collettori dei transistori amassa zero volt. Però per far sì cheuno stadio audio suoni bene e nontenda a surriscaldarsi, dovremo pre-vedere un circuito aggiuntivo dipolarizzazione compensata in tem-peratura, in definitiva per far lavora-re lo stadio in classe AB, tipica solu-zione audio che abbina bassadistorsione specie ai bassi livelli diascolto, limitando la distorsione dicrossover o d’incrocio ma mante-nendo la corrente di riposo dei fina-li entro parametri accettabili. A ciòci pensa TR2 e la componentisticaad esso collegata. TR1, zener, C9 edR7 sono un regolatore di tensionefissato a 7,5 V, utile per alimentaretutta la circuitazione relativa allapolarizzazione. TR2 deve essereposto a contatto dell’aletta e, inquanto darlington, viene utilizzatocome doppio diodo in serie, avendoil collettore non connesso. Tramite

P2 potremo regolare la corrente diriposo dello stadio finale e, qualoraTR3 TR4 scaldassero, TR2 per effet-to della deriva termica condurrebbemaggiormente, limitando in cor-rente la polarizzazione dei finali dipotenza. Il diodo D1 fa fondere ilfusibile in serie all’alimentazionequalora s’invertisse erroneamente lapolarità. I finali push-pull con collet-tore comune alimentano un grossotrasformatore multiuscita al qualepotremo connettere linee di sono-rizzazione a 4 e 8 Ω, oppure, altatensione impedenza costante 70 e100 V, tipiche dell’uso professionalemulti-diffusione e long-distance.Non potremo logicamente usareentrambe le tecnologie contempo-raneamente.

REALIZZAZIONE PRATICA

Come al solito montate prima icomponenti più piccoli, quelli di

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Figura 3: Circuito stampato scala 1:1 (lato rame)

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medie dimensioni, quelli polariz-zati ed infine i componenti attivi,per la verità molto pochi. Sullabasetta monteremo pure la bobinaantidisturbo L1 in serie al positivodi alimentazione, il potenziometroed il trimmer ma soprattutto i tra-sformatori, il piccolo T1 intersta-dio ed il grande T2 di uscita. TR3 eTR4 sono fissati all’aletta senza kitdi isolamento, avendo i collettori amassa, mentre TR2 sarà fissatoall’aletta con colla cianoacrilica edisolato con foglietto plasticoautoadesivo. IC1 necessita di par-

ticolare cura nel montaggio, dissi-pato da piccola aletta ad U, l’inte-grato ha sette piedini e le dimen-sioni simili ad un transistore dipotenza TO220, per cui le saldatu-re sono molto vicine tra loro ed èfacile determinare malfunziona-menti causati da sbavature oeccessi di stagno.Il trasformatore T2 ha connessionivolanti da fissare nelle appositepiazzole. T2 è fissato sulla basettatramite la sua copertura con flan-ge, viti e dadi. La bobina L1 è rea-lizzata su di un toroide in ferrite da

2,5 cm di diametro esterno, avvol-gendo circa 20 spire di filo smalta-to da 1 mm, leggermente distan-ziate tra loro. Il trasformatoreinterstadio T1 è realizzato su di unnucleo lamierini a grani orientatida 3-4 W con primario 32 Ω 4 V a1 KHz e secondario doppio in con-trofase con presa centrale da15+15 V 120+120 Ohm a 1KHz.Questi sono i dati per la realizza-zione, ma potrete servirvi di untrasformatore interstadio peramplificatore push pull “Paso,Monacor, RCF“ o altra marca.

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Figura 4: Posizionamento dei componenti

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Anche il trasformatore finale T2potrà essere sempre di recuperoda apparecchiature PA non funzio-nanti, a patto che si tratti di un100 W con uscita bassa impeden-za e tensione costante. Per chi siaccinge alla autocostruzione o acommissionare la realizzazione adun artigiano, il trasformatore fina-le ha primario 10+10 V 10 A esecondario 4/8 Ohm 100 W –70/100 V 100 W, tutto ad 1 KHz.Qualora si volesse usare il circuitoper sonorizzazioni hi-fi dovremorapportare queste specifiche ai100 Hz e non ad 1 KHz.Se autocostruirete T2 prendete unnucleo a lamierini con grani orien-tati da 20 W, sul primario avvolge-rete in controfase 15+15 spire difilo da 1 mm, sul secondario 20spire di filo da 1 mm per il 4 Ohm,altre 18 spire di filo da 0,6 mm pergli 8 Ohm, 60 spire di filo da 0,35mm per l’uscita 70 V ed infine 40spire di filo da 0,3 mm per l’uscita100 V.L’inizio avvolgimento, contrasse-gnato dallo zero, è comune per leuscite ohmiche quanto per le usci-te a tensione costante. Come avre-te certamente notato dalle foto-grafie i componenti sulla basetta,in particolar modo quelli pesanti oche potrebbero spostarsi con levibrazioni nell’uso mobile o inauto, sono fissati con collante ter-

mico, utilizzato anche dai costrut-tori d’oltre oceano per le apparec-chiature consumer hi-fi car, inquesto modo, scossoni e buchenon compromettono l’assesta-mento degli stessi, evitando falsicontatti e malfunzionamenti.

COLLAUDO

Benché il montaggio non impon-ga particolari cure e non presentigrosse difficoltà, si consiglia,prima di dare alimentazione allostadio di potenza, di effettuare icontrolli di rito, sulla polarità deicomponenti, sulle saldature e con-nessioni del trasformatore, sigledei transistori e isolamenti.Utilizzate sempre un fusibile da 12A in serie al positivo di alimenta-zione e cavi di notevole diametroantifiamma.Come sorgente di tensione utiliz-zate un alimentatore da 15 A 13,8V oppure una batteria auto bencarica.Collegate all’uscita un altoparlanteda 8 ohm 100 W (all’uscita previstaper questa impedenza) poi inietta-te in ingresso segnale audio prove-niente da un lettore CD o radio,con uscita di almeno 500 mV.Regolate P1 tutto verso la massa eP2 verso R3.Connettete in serie al positivo unamperometro e date tensione.Con P2 posto verso R3 avremo

valori di corrente di riposo parec-chio bassi. Regolate P2 per averecirca 70 mA di corrente di riposo,in assenza di segnale audio. AlzateP1 da massa e regolate per avere ilvolume di ascolto desiderato.Potete togliere l’amperometro inserie al positivo ed il gioco è fatto.Utilizzando l’oscilloscopio per lataratura potrete leggere l’onda sulcarico e iniettando in ingressosegnale sinusoidale di circa 10 mVpep, regolate P2 per avere unaperfetta sinusoide non divisa trasemionda positiva e negativa.Quando le due semionde sarannoperfettamente coincidenti, avre-mo minima distorsione di incrocioe perfetto funzionamento in classeAB. Queste prove vanno effettuatecon generatore sinusoidaleimpostsato a 1 KHz.Durante il funzionamento IC1potrebbe scaldare parecchio comepure TR3 e TR4.È perfettamente normale che T2,ad alti volumi di ascolto o concarico scollegato, emetta unsuono vibrante e distorto prove-niente dal pacco lamellare.Buon ascolto!

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LA TECNOLOGIA BASSA IMPEDENZA E 100 V

La tecnologia bassa impedenza è nota a tutti gli sperimentatori: si sa che ad una uscita da 100 W 8 Ohm potre-mo connettere un altoparlante da 100 W 8 Ohm, oppure due in serie da 4 Ohm 50 W, oppure due in paralleloda 16 Ohm 50 W, infine, fare gruppi parallelo/serie connessi tra loro ma sempre al fine di raggiungere il valoredi impedenza di 8 ohm e potenza di 100 W.Nella tecnologia professionale PA a tensione costante 100 o 70 V, potremo connettere quanti altoparlanti voglia-mo, fino a raggiungere i 100 W, tutti i parallelo tra loro, ad esempio: 10 da 10 W, 5 da 10 W + 1 da 20 W e 6 da5 W. Ogni altoparlante è dotato di attenuatore e trasformatore, quindi potremo disporre di volume indipenden-te per ogni diffusore. Questa tecnologia alta tensione facilita le lunghe tratte di sonorizzazione, non obbligandol’uso di cavi di grossa sezione. Gli impianti in tecnologia tensione costante possono essere ampliati ed espansi apiacere, al contrario del sistema bassa impedenza. In genere la tecnologia 100 V è di esclusivo uso voce e PA, labassa impedenza viene usata in discoteca, uso domestico e hi-fi.

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