AMPLIFICADORES DE POTENCIAEl manual que encontrará a continuación es una síntesis de la experiencia que hemos acumulado a lo largo de estos años haciendo amplificadores. Hemos tratado de hacer este artículo basado en la práctica, sin tanta teoría. Usaremos como ejemplo varios amplificadores que podrá hacer y corroborar que lo aquí escrito es cierto. QUE ES UN AMPLIFICADOR? Se define como un amplificador, el circuito o sistema electrónico que recibe en su entrada una señal relativamente débil, a la que se le suma una corriente eléctrica, para entregar a la salida una señal más fuerte que puede excitar un parlante y de esta forma, esta onda de sonido podrá viajar a mayor distancia. Amplificador de 300W RMS con transistores tipo TO3 DE QUE CONSTA UN AMPLIFICADOR? Un amplificador está formado por tres bloques principales bien diferenciados que son: Fuente de alimentación preamplificación Planta de sonido La fuente de alimentación es la parte encargada de suministrar la energía eléctrica necesaria; para que el amplificador opere, es decir para que pueda aportar potencia a la débil señal de audio, es necesario que exista una fuente de corriente eléctrica lo suficientemente potente, al menos de un 30% mas que la potencia del amplificador. Ningún aparato electrónico puede trabajar sin energía, es imposible amplificar una señal eléctrica, sin un suministro externo de energía, porque precisamente la potencia que gana la señal de audio dentro del amplificador, es aportada por la fuente de alimentación. La corriente con la que opera un amplificador es corriente continua ( DC), como la que suministra la batería de un auto Solo que en muchas ocasiones el voltaje usado es mucho más alto que el proporcionado por una batería. La corriente continua es unidireccional y constante; viaja en un solo sentido y no fluctúa, es decir no aumenta, ni disminuye a lo largo del tiempo. La corriente que proporciona la toma doméstica de la línea comercial, es corriente alterna (AC). Todo lo contrario a la corriente directa, la alterna es bidireccional, es decir que tiene dos sentidos, va y viene, y fluctúa con el tiempo, aumentando y disminuyendo. Otro gran problema de la corriente de la red pública es que tiene muchos amperios y puede ser mortal si no se aísla con un Transformador. Por esto se coloca un transformador que se encarga de cambiar el voltaje de la red, al voltaje que necesite el amplificador, sin contar que se aísla la corriente de la red pública del circuito, permitiendo trabajar con tranquilidad. La fuente rectificadora recibe la corriente del Transformador para luego convertirla en corriente continua. Este proceso se conoce como rectificación y es llevado a cabo mediante 4 diodos semiconductores, que permiten el paso de corriente en un solo sentido. A este grupo de diodos se les conoce como puente de diodos. Dichos diodos convierten la corriente alterna a continua, pero no constante, para lograr este efecto, debe emplearse un filtro o condensador que ya entrega una corriente constante a la salida de la fuente. Ahora bien, las fuentes de los amplificadores pueden ser de dos tipos: Fuente simple o Fuente simétrica. La fuente simple entrega a su salida un voltaje positivo y un tierra o común, a donde llegan todos los electrones después de pasar por el circuito eléctrico, en este caso el amplificador. La fuente simétrica entrega a la salida un voltaje positivo, otro voltaje negativo y un tierra o común. Realmente la fuente simétrica es una fuente simple con un punto centro que tomamos como tierra. Por esa razón al medir se obtiene un voltaje positivo y otro negativo. Este tipo de fuente es la más usada en los amplificadores, ya que facilita el trabajo al momento de lograr un punto de reposo de cero (0) voltios. Finalmente toda fuente de alimentación está protegida mediante un fusible, que no es otra cosa que un alambre delgado que se funde cuando la corriente es excesiva. Preamplificación Las señales producidas por una fuente de sonido, como un micrófono, guitarra eléctrica, tornamesa, etc., son muy débiles, como para ser reproducidas por una planta de sonido. Por tanto es fundamental que en la cadena de audio, se utilice un Preamplificado que se encargará de elevar la señal; actuando sobre la tensión de la señal de entrada, ajustándola a un nivel lo suficientemente alto, como para que excitar el amplificador. Para que la señal salga del preamplificado, deberá haber alcanzado el nivel de línea, que es un estándar propuesto en los cero decibelios (0dB). Otra de las grandes cualidades de usar un Preamplificado es que por lo general vienen con un ecualizador de al menos dos bandas. A esto se le llama tonos. Los tonos permiten ecualizar las frecuencias al gusto del escucha, realzando las frecuencias que considere más agradables al oído. De esta manera se pierde la mezcla realizada por el ingeniero de sonido. una vez igualada enviarla a la siguiente etapa. provenientes de diversas fuentes de sonido (cada fuente de audio tiene un voltaje de salida diferente). Así.Por ejemplo el preamplificado que observamos en la foto tiene un ecualizador de tres tonos. como para ser reproducida por los parlantes. las cuales se pueden recuperar. ya que su música está comprimida en formato Mp3. mediante el ecualizador. o de uso en espacios grandes. Esto hace más versátil nuestro amplificador. se conoce con el nombre de Ganancia. Sin embargo se puede identificar fácilmente si un amplificador es de uso casero. El diseño de amplificadores o etapas de potencia es muy variado. válvulas. donde conectaremos el reproductor de sonido. La relación entre el nivel de salida y el nivel de entrada. El preamplificador toma las distintas señales de audio. Medios y Altos. El amplificador recibe la señal que le envía el preamplificador y le suma un voltaje y una corriente. de estudio o Hi Fi. para de esta forma unificar su tensión eléctrica. modular las frecuencias. Bajos. además de regular la tensión de salida. indica el nivel de amplificación de una señal. Esta ecualización no se usa en los equipos de alta fidelidad o Hi Fi. quitándole la identidad sonora a la canción ejecutada. Planta de sonido o etapa de potencia La etapa de potencia es básicamente el circuito amplificador sin ningún aditamento. que presenta una pérdida de frecuencias bajas y altas. Este tratamiento se efectúa en varias etapas usando transistores. La señal es elevada a una potencia lo suficientemente fuerte. ya que distorsionan la señal original. agrandando la señal original de manera notable. La etapa de ecualización que permite. llamada planta o potencia de sonido. la ganancia expresada en decibelios. circuitos integrados o la combinación de varios de estos. . y así. esto se requiere en el caso de las videorockolas. Además trae una entrada de micrófono y otra de línea. Un amplificador trae su entrada de señal por lo general con un conector RCA hembra. Cuando el amplificador es de uso comercial. En el caso de la videorockola. El amplificador también incluye los conectores de salida a los que se conectan los parlantes. En cambio los amplificadores de potencia tienen gran cantidad de transistores que los hacen robustos y resistentes grandes voltajes y bajas impedancias. Así evitaremos posibles filtraciones de ruido.Por lo general los amplificadores caseros usan integrados y no son de potencias muy elevadas. Esta es transportada por un cable y llega al amplificador en conectores del tipo RCA macho. la señal proviene de la tarjeta de sonido del computador y sale por un jack de 1/8. unas para señales provenientes de reproductores de sonido y otras para micrófonos. El cable que usemos para este menester debe ser apantallado y grueso. AMPLIFICADOR DE POTENCIA (parte 3) <<< 1 2 3 4 5 6 >>> FORMA CORRECTA DE CONECTAR EL AMPLIFICADOR Como ya dijimos anteriormente un amplificador posee unos conectores de entrada y de salida. . Los amplificadores Hi Fi pueden usar integrados híbridos tales como los STK de sanyo e incluso los hay con válvulas de vacío. y luego a los conectores de entrada del amplificador. Mediante un cable apantallado del tipo estereofónico que debe insertarse a la salida de la tarjeta de sonido del computador o del reproductor de sonido. en el que se inserta el cable proveniente de la fuente de señal. trae una gran cantidad de entradas. QUE PARLANTES SELECCIONAR Los parlantes se eligen de acuerdo a la potencia efectiva del amplificador. etc). rojo y negro. Un parlante que tiene en su etiqueta el un número de potencia seguido de la palabra MAX. El cable que lleva la corriente a los parlantes debe ser relativamente grueso y polarizado. quiere decir que esa potencia es potencia máximo pico y por consiguiente la potencia real de ese parlante es de un 40% del valor especificado en MAX. por lo regular es rojo = positivo y negro = negativo. Por esta razón si tenemos un amplificador con una potencia efectiva de 50W RMS por canal. Un parlante de 12 pulgadas con una bobina de 2 pulgadas es un parlante regular. Hay parlantes de mala calidad que llegan a entregar solo el 20% de la potencia que dice en su etiqueta.En los conectores de salida a parlante se insertan los cables de los parlantes. Por esta razón es importante ver el ancho de la bobina. Esto quiere decir que viene en dos colores. es realmente de 200W RMS. La polaridad de los parlantes. como la impedancia dada por el fabricante (4 ohmios. Por ejemplo: Un parlante que dice en su etiqueta 500W Max. muy seguramente va a entregar una buena potencia. es aconsejable utilizar parlantes de 200W MAX. pero si tiene 3 pulgadas. Se debe conectar respetando tanto la polaridad. 8 ohmios. Claro está que esto también depende de la marca. . Este tipo de amplificadores permite lograr potencias elevadas y son los favoritos para su desempeño en el campo de la alta fidelidad. Un amplificador discreto es aquel que está construido. no colocar sobre el amplificador dispositivos ni paños o elementos que obstruyan el paso de aire. con mayor razón. Al instalar el amplificador es conveniente que tales rejillas se comuniquen con el aire exterior. cada etapa transistorizada es independiente. acarreando que los transistores de salida. las partes que se calientan dentro del amplificador. se averíen. éste debe tener orificios que ayuden a la ventilación. con el propósito de dejar un buen margen de seguridad y prolongar la vida media de los parlantes. llamada híbridos. la cual permite que el calor del disipador y del transformador salga libremente al exterior. debidamente atornillado a los transistores de potencia. o transistores de salida. QUE CABLE UTILIZAR PARA LOS BAFLES Cuando los bafles están cerca al amplificador se puede usar un cable de calibre delgado. para que no existan pérdidas de potencia por culpa de la resistencia del cable. Si el amplificador va ubicado en el interior de un mueble. transistor por transistor. discretos e integrados y una tercera que es la combinación de las dos anteriores. Pero si los bafles están muy lejos del amplificador (más de 10 metros) es prudente usar cable duplex calibre 15 o 14 cuando menos. como por ejemplo un 18 según la tabla AWG. . Un amplificador de transistores puede llegar a tener muchos transistores y varias etapas de amplificación. pués la madera tiende a concentrar el calor en su interior. si el mueble es de madera. es decir. AMPLIFICADORES DE POTENCIA (parte 4) <<< 1 2 3 4 5 6 >>> AMPLIFICADORES DISCRETOS Y AMPLIFICADORES INTEGRADOS Los amplificadores de potencia se construyen de dos formas. REFRIGERACIÓN DEL AMPLIFICADOR Todo amplificador de potencia está dotado por lo regular. pero por lo regular basta con seis (6) transistores para lograr la amplificación de potencia aceptable.Es decir hasta cuatro veces la potencia nominal del amplificador. es decir. El disipador se encarga de irradiar al ambiente el calor producido por dichos transistores. Tenga en cuenta que un ventilador debe tener un orificio o espacio por donde reciba aire del medio exterior. es aconsejable. o el transformador o en general. elevando la temperatura. construida elemento por elemento. de un disipador de aluminio anodizado. Además la tapa del amplificador posee unas ranuras que conforman una rejilla. Si es posible adicionar ventiladores al mueble o al amplificador. . Los amplificadores cuasicomplementarios pueden ser con transistores de salida NPN o PNP. a manera de excitador. en vez del tradicional par diferencial. no obstante pueden encontrarse eventualmente otras configuraciones. Lo hemos construido en las tres versiones diferentes.En la actualidad los modelos discretos son por lo general amplificadores complementarios o cuasi-complementarios. Es decir el transistor NPN se encarga de amplificar los semiciclos positivos y el PNP se encarga de los semiciclos negativos. Amplificadores Complementarios Un amplificador complementario es aquel que en su etapa de potencia tiene un transistor de base positiva y uno de base negativa y trabajan como complementos. A continuación ahondaremos un poco en los amplificadores complementarios y cuasicomplementarios y daremos como ejemplo un amplificador híbrido. que usa un circuito integrado a la entrada. Un transistor entre más potente. que es el 2SA1494. Para el oído normal suenan perfecto. Lo insólito es que si medimos el beta del transistor complementario del 2SC3858. El desempeño de un transistor NPN es mejor que el transistor PNP. pero si tienen mas ruido que los amplificadorescuasicomplementarios. tiene un beta aproximado de 180.Entre los dos forman el ciclo completo de la onda senoidal. En cambio un transistor 2SC3858 que es un transistor de gran potencia. se genera una distorsión llamada Distorsión de cruce. Quiero aclarar que no estoy diciendo que los amplificadores complementarios sean ruidosos. al momento de cruce de onda. A continuación explicaremos porque. aunque no son los más limpios en sonido. su beta es más bajo. como los semiciclos negativos. Amplificadores cuasicomplementarios NPN Se denomina amplificador cuasi-complementario aquel amplificador que tiene en su salida transistores de la misma polaridad para hacer.C. por el contrario son mas limpios que muchos amplificadores de integrados. Los transistores tienen una ganancia determinada por el fabricante. Esta recibe el nombre de hFE o Beta. pero así es. Claro que estoy hablando de un ruido que solo puede ser escuchado por un experto en sonido o visto con el osciloscopio. La idea original del amplificador complementario fue presentada por H. Esto es extraño. Su rendimiento es muy bueno y su fidelidad es aceptable. Los amplificadores complementarios son los más comunes en el mercado de amplificadores de potencia. tanto los semiciclos positivos. tiene un beta aproximado de 30. Lin y desarrollada gracias a la GENERAL ELECTRIC CO y otras empresas de la época. existe esa distorsión. encontramos que mide más o menos 100. que por mas que el diseño y la calibración de BIAS sea perfecta. En conclusión: Como el transistor NPN tiene una respuesta diferente al PNP. . Por ejemplo un transistor A1015 que es un transistor pequeño. que estaba entre el emisor del TIP42 y la salida. el cual cambiamos por un PNP. es cambiar la resistencia de 0. Tomamos el amplificador complementario y le hicimos unas pequeñas modificaciones.En este caso presentamos un amplificador cuasicomplementario con transistores NPN. Amplificadores cuasicomplementarios NPN Ahora tenemos un amplificador cuasicomplementario con transistores PNP. la resistencia pasa a estar entre el emisor del nuevo transistor y –Vcc. la resistencia pasa a estar entre el emisor del nuevo transistor y + Vcc. Lo que hay que hacer para convertir un amplificador complementario a cuasicomplementario PNP. Al cambiar el transistor PNP por uno NPN. pero en el semiciclo positivo. es cambiando la resistencia de 0. Con sólo esos cambios ya tenemos un amplificador cuasicomplementario NPN. . que era donde se encontraba el transistor NPN. para que los dos transistores queden PNP.22 ohmios que polariza el transistor NPN (R16). cambiando de sitio un par de resistencias y unas pistas. La base del transistor PNP iba al emisor del transistor impulsor TIP42. Esta resistencia se encuentra entre el emisor del transistor PNP y la salida.22 ohmios que polariza el transistor PNP (R17). Tomamos el amplificador complementario y le hicimos las mismas modificaciones que con el cuasi complementario NPN. Básicamente lo que hay que hacer para convertir un amplificador complementario a cuasicomplementario NPN. Ahora el transistor NPN lleva su base conectada al colector del TIP42 y la resistencia de 100 ohmios (R15). ahora va entre el colector y –Vcc. Esta resistencia se encuentra entre el emisor del transistor NPN y la salida. Al cambiar el transistor NPN por uno PNP. de manera que un amplificador a válvulas no suena tan chillón (agudo) como sucede con los amplificadores a transistores. OTRAS VERSIONES DE AMPLIFICADORES Aparte de los amplificadores híbridos formados por transistores e integrados. se produce un sonido ronco y muy desagradable al oído. provocando con ello sonidos más agradables al oído. ya que su respuesta de frecuencia es limitada. eso trae problemas que hace que su sonido no sea agradable al oído de muchos músicos. estos pueden eventualmente introducir distorsión. de esa manera la válvula nunca alcanza la saturación. al no ser tan fieles para amplificar ciertas señales. Si bien las válvulas tienen el inconveniente de tener una impedancia muy alta a la salida que obliga a utilizar transformadores pesados y grandes a la salida. Ahora el transistor PNP lleva su base conectada al colector del TIP41 y la resistencia de 100 ohmios (R14) que estaba entre el emisor del TIP41 y la salida. . tienden a redondear los picos o las esquinas de las señales a amplificar. Razón por la que son los preferidos por los profesionales de la música sobre todo en amplificadores de bajos y guitarras. los cuales aventajan al transistor. Otra gran ventaja de saber convertir un amplificador de complementario a cuasicomplementario. Al final de este artículo encontrará un archivo PDF que muestra el mismo amplificador en las tres configuraciones. En ese momento tomé la decisión de modificar el circuito para usar solo transistores PNP y pude hacer el amplificador que necesitaba. mas sin embargo en la etapa de preamplificación utilizan válvulas de vacío. versiones de amplificadores de válvulas o tubos de vacío. ahorrando unos cuantos pesos. siendo esto otra razón de su sonido agradable. Deberemos comentar también que los transistores son muy fieles en la reproducción de los sonidos. Existe otra configuración que son los amplificadores clase D. Por ejemplo a mi me sucedió que fui a comprar transistores NPN y me dijeron que los PNP me los dejaban mas económicos porque esos los compraban menos y tenían muchos guardados. A este tipo de amplificadores se les llama “Híbridos”. Ahora seguiremos con el tema de los amplificadores.La base del transistor NPN iba al emisor del transistor impulsor TIP41. Conclusión A veces nos encontramos son un amplificador que nos parece muy bueno o simplemente se ajusta con las necesidades que estamos buscando y resulta que usa transistores de una polaridad que no conseguimos en el mercado local de nuestra ciudad. sobre todo para los guitarristas de rock o metal. es el conocimiento que se adquiere en el proceso de modificación del circuito impreso. Algunos amplificadores son básicamente a transistores. y esto es causa que no reproduzcan la señal original tan fielmente. ya que sus elementos están polarizados de manera adecuada para que esto no suceda. Esto no pasa con las válvulas. tanto en manejo de potencias muy altas. Otras veces simplemente encontramos transistores económicos de una polaridad distinta a la del amplificador que pensamos realizar. como en el hecho de que no producen recorte de señal. Cuando la señal se recorta en los amplificadores transistorizados. ahora va entre el colector y +Vcc. sin embargo los amplificadores a válvulas. Con sólo esos cambios ya tenemos un amplificador cuasicomplementario PNP. existen en la actualidad. la ganancia del amplificador y en si el diseño del mismo. porque los pulsos vinculan un número muy grande de armónicos. Para entender mejor el proceso de aumentar la potencia de un amplificador. AMPLIFICADORES DE POTENCIA (parte 5) <<< 1 2 3 4 5 6 >>> AMPLIFICADOR AMPLIABLE EN POTENCIA En la página anterior estudiamos una de las grandes ventajas de los amplificadores transistorizados. que es que un mismo amplificador complementario. Lo puede buscar con el nombre de Amplificador monofónico de 250 watts. En nuestra sección de proyectos ya tenemos publicada una versión de este amplificador con sólo 4 transistores a la salida. también se sabe que tanto puede ser ampliable en potencia. Esto permite que un amplificador de 100W pueda ser expandible en su potencia hasta 1000W o más. Hay otros puntos a tener en cuenta y es el modelo de transistor que usamos. No obstante esto ya ha sido superado por los fabricantes y hoy en día se encuentra una gran variedad de integrados clase D de muy altas potencias y que además trabajan con bajos voltajes. son ligeros. Lógicamente no es sólo colocar más transistores y listo.Estos operan con pulsos de muy altas frecuencias modulados. La otra gran ventaja es la posibilidad de aumentar su potencia con sólo colocar más transistores en paralelo. como en el caso de los amplificadores cuasi-complementarios. lo que no ocurre al trabajar con las señales senoidales. hasta cambiar algunos transistores y condensadores de la etapa excitadora. Eso depende del modelo de amplificador. hay que hacer varios ajustes en el circuito. la cantidad y calida de los transistores y la alimentación disponible. No obstante el empleo de pulsos de alta frecuencia acarrea problemas de ruidos. antes de entregarla a los transistores de salida. que pueden ser desde cosas básicas como cambiar el transformador por uno de más potencia. haciéndolos ideales para los amplificadores utilizados en los automóviles. En este caso veremos un amplificador de gran rendimiento que no tiene problemas ni cambios que hacer al aumentar su potencia. como con sólo transistores negativos. . compactos y muy potentes. Así que dependiendo del tipo de circuito. en ancho (PWM). La potencia del amplificador depende de: la calidad y potencia de los transistores. se puede convertir a cuasi-complementario. por unos más robustos. y en algunos casos se hace necesario reforzar el circuito impreso. vamos a tomar como ejemplo el amplificador cuasicomplementario con par diferencial a la entrada y zener de estabilización ue conocemos popularmente como "la espectrum". con sólo transistores positivos. Este amplificador tiene 4 etapas de amplificación. que van unidos por sus bases. es saber que transistores vamos a usar. Diagrama del amplificador en configuración cuasi-complementaria En el diagrama eléctrico podemos observar que es un amplificador con par diferencial a la entrada. y por ese mismo punte de unión reciben un voltaje. Eso permite que si subimos el voltaje de la fuente. haciendo este amplificador muy estable. Luego de esta primera etapa encontramos otras dos etapas de transistores antes de llegar a los transistores de potencia. de lo contrario esto indicaría que hay un problema en el ensamble o un componente defectuoso y no se puede conectar el parlante hasta no solucionar el problema.Esta versión del amplificador está diseñada para permitir aumentarle bastante su potencia. en este caso A1015. . Lo primero al momento de hacer un amplificador como este. unidos por sus emisores. Esto hace que el amplificador sea de gran rendimiento y óptimo para manejar grandes potencias. NOTA: Los voltajes que se muestran en los recuadros verdes son los voltajes que debemos medir al momento de conectarlo por primera vez. Además toda esta primera etapa está alimentada por un diodo zener y un transistor C2229 que forman una etapa de regulación muy estable. A continuación veremos el proceso teórico y técnico para lograr un amplificador de gran potencia. siempre tendremos el mismo voltaje en el par diferencial. Este par diferencial tiene un refuerzo formado por otro par de transistores A1015. Por esto no trae la fuente ni los transistores de salida incluidos en la misma tarjeta. El par diferencial consiste en dos transistores PNP. A esto se le llama una tarjeta “Booster Ampliable”. Estos deben ser tal cual. Así que cada par de transistores adicionales aumentarán la potencia en 60W. la impedancia no puede bajar mucho. En este caso hemos colocado 10 transistores 2N3055 en paralelo. Recordemos que cuando se hable de aumentar la carga de parlantes. ya que cada uno hace medio ciclo de la onda de salida. Otro punto a tener en cuenta es la calidad de estos transistores y la carga en los parlantes que vayamos a usar. En fin. será suficiente con que el amplificador tenga dos transistores. voltaje. por lo tanto tendremos una potencia de 300W en total. Entre mas parlantes. se puede bajar la impedancia. la impedancia baja y por consiguiente pasa más corriente por los transistores de potencia. en configuración cuasi-complementaria no entregan 120W. pero si el voltaje es bajo y pocos transistores. Un amplificador monofónico con 8 transistores y un voltaje de +/-50VDC.Eso depende de la potencia que queramos y de nuestro presupuesto. hay que analizar las tres cosas. porque un amplificador con dos transistores 2N3055. En el caso del 2N3055 o del MJ15003. Un buen transistor de potencia tiene un beta o hFE bajo. debemos aumentar la cantidad de transistores en el amplificador. Habiendo verificado que nuestros transistores son originales y de buena calidad. Para esto lea nuestro artículo de Manejo del multímetro. No obstante también va ligado al voltaje que usemos. Así a medida que aumentemos la carga. puede soportar una carga de 2 ohmios. Si usáramos los transistores MJ15003 lograríamos una potencia de aproximadamente 650W. . Pero si vamos a usar un parlante de 4 ohmios o dos parlantes de 8 ohmios en paralelo. debemos determinar que carga de parlantes vamos a utilizar. Esto quiere decir que realmente podemos obtener con este transistor una potencia real de 60W. Ahora bien. el número de ohmios será mas bajo. Por ejemplo: si tenemos un parlante de 8 ohmios. En este caso usaremos como ejemplo el famoso transistor 2N3055. Si queremos lograr una potencia de 100W por cada dos transistores debemos usar los MJ15003. son 5 por cada semiciclo. debemos usar un mínimo de 4 transistores. para estar seguros de que son originales. cantidad de transistores y carga a la hora de hacer un amplificador de gran potencia. siempre y cuando los transistores sean de buena calidad. Esto también quiere decir que entre más transistores. estos 60W tampoco son una potencia tan real. esto varía un poco dependiendo del transistor. Este transistor tiene una potencia máxima de 115W pico. Es importante medir el hFE de los transistores. mayor manejo de corriente y por lo tanto se pueden colocar más parlantes. el hFE debe estar entre 25 y 50. Realmente entregan 60W entre los dos transistores. Si el voltaje es muy alto y hay pocos transistores. ya que todo transistor sólo puede ser forzado a entregar un 60% o 70% de su potencia máxima. y MJL21194. debemos tener en cuenta que son 140 voltios de extremo a extremo al salir de la fuente. Cantidad de Transistores Voltaje Máximo Impedancia Mínima 2 4 6 8 10 12 14 16 24 32 +/-55V DC +/-60V DC +/-65V DC +/-70V DC +/-75V DC +/-80V DC +/-85V DC +/-90V DC +/-92V DC +/-95V DC 8 Ohmios 8 Ohmios 4 Ohmios 4 Ohmios 4 Ohmios 2 Ohmios 2 Ohmios 2 Ohmios 2 Ohmios 1 Ohmios Es importante recalcar que el voltaje mostrado en la tabla es el voltaje DC o corriente continua. 2SC2922. Así coloque muchos transistores de estos en paralelo. el voltajeDC máximo siempre deberá estar por los +/-50VDC. Esto equivale a un transformador de 36+36 voltios AC. Lo que se puede es colocar mas parlantes en paralelo a medida que se aumenten los transistores y obviamente también se debe ir aumentando los amperios del transformador. aunque siempre revise la hoja de datos (datasheet) del transistor que piense usar.Otro punto importante es que la potencia de salida siempre estará relacionada directamente al voltaje y a la corriente que proporcione la fuente de alimentación. sin olvidar que debemos tener un margen por encima. voltaje máximo e impedancia mínima que puede ser utilizada con transistores 2SC5200.4141 = 99 voltios AC. se puede subir el voltaje a medida que e coloquen mas transistores. que asegura que el transformador no se va a calentar demasiado cuando el amplificador esté en su mayor exigencia. el voltaje máximo son +/-60VDC. Esto da un aumento de potencia considerable. para saber que voltaje debe tener el transformador y así lograr el voltaje indicado al salir de la fuente. A continuación tenemos una tabla de la cantidad de transistores. Si nuestro presupuesto da para comprar transistores mas costosos como los 2SC3858 o los MJL21194. Esto quiere decir que es el voltaje ya rectificado que sale de la fuente hay que aclarar que todo voltaje AC al ser rectificado se eleva en 1.4141 veces. NOTA: Los transistores 2N3055 No soportan un voltaje mayor a los +/-50VDC.4141 que es raíz de 2. Obviamente también a la carga (impedancia de los parlantes). además se debe considerar las pérdidas que existen en la fuente rectificadora. En el caso del MJ15003. Entonces tenemos que: 140VDC / 1. Ejemplo: Si necesitamos que el voltaje DC sea de +/-70V DC. 2SC3858. . tenemos que dividir el voltaje DC por 1. Entonces. Hay que detenerse en la mitad de vueltas (42 vueltas) del secundario para soldar un cable de salida que hará de TAP central y luego enrollar la otra mitad de vueltas de alambre. Recordemos que la potencia del transformador está determinada por varios factores. Esto es básicamente el transformador. Este último está ligado directamente con el calibre del alambre que usemos. Como no se consiguen en el mercado formaletas de ese tamaño. 70V DC / 1. El transformador debe tener una potencia de por lo menos un 30% por encima de la que queremos obtener del amplificador.5 cm. como son: el tamaño del núcleo. Hemos usado un núcleo de 3. pues no podemos sacar 300W del amplificador. fue necesario unir dos formaletas de 3.Esto es voltaje total. un puente de diodos y los condensadores. es necesario dar 251 vueltas en el devanado primario con alambre calibre 19. Para el secundario son 84 vueltas de alambre calibre 12.2 centímetros. Si el transformador tiene 200W. en este caso entrega 13 amperios. La corriente debe ser de 12 amperios como mínimo. por 11. El devanado secundario es igual en ambos casos.2 x 6. Necesitamos un transformador de al menos 400W o más. Si desea aprender a construir transformadores. es un transformador con TAP central de 36+36V AC. NOTA: El transformador aquí presentado es solo para usar con los 10 transistores 2N3055. es necesario enrollar en el devanado primario 137 vueltas de alambre calibre 16.4141 = 49. Para los países que tiene un voltaje de 220 en la red pública. Es decir que tiene tres cables de salida. serian 49. estudie nuestro artículo de cálculo de transformadores. Otra opción es enrollar el alambre en doble y sólo enrollar 42 vueltas. Ahora ahondemos en la fuente de alimentación. EL Transformador que construimos esta vez.5 voltios AC También se puede conseguir este mismo valor dividiendo el voltaje medio. Por eso nos dio 11.5 cms de largo. Al hacer el corte de las formaletas se pierde 1/2 centímetro. Para los países que tienen un voltaje de la red pública es de 120 voltios.5+49. .5V AC. Entre los extremos mide 72V AC y entre cada extremo y el cable del centro mide 36 voltios AC. Pero como necesitamos fuente simétrica. el voltaje que entrega en el devanado secundario y el amperaje. Como calcular la potencia de un amplificador de transistores Recordemos que hay dos clases de amplificadores. Además se reduce altura. ya que entre más bajas son las frecuencias. Existen varias formas de medir o calcular la potencia de un amplificador de audio. ya que un condensador de 15. Cuando vamos a alimentar un amplificador de gran potencia y además que trae muchos transistores. A los amplificadores con transistores se les llama amplificadores discretos. para un total de 6 condensadores. El amplificador le suma un voltaje a la señal de entrada. el filtrado debe ser bastante grande también. produciendo una potencia eléctrica que el parlante convierte en potencia acústica. Esta es una gran opción de fuente simétrica de alto rendimiento. los que tienen como componente principal circuitos integrados y con transistores. que sirve para hallar la potencia disponible. .Si piensa usar unos transistores que soporten más voltaje. La más común es la ley de Watt. se requieren bastantes amperios. No es posible saber que corriente y voltaje resiste sin revisar la hoja de datos (datasheet). Para estos casos se debe construir una fuente simétrica con un puente de diodos de 50 amperios y varios condensadores en paralelo. Pueden ser analizados de manera mas detallada que los amplificadores de integrados. Los otros amplificadores. La fuente que hicimos para este amplificador tiene tres condensadores por semiciclo. debemos descargar de Internet la hoja de datos del integrado y medir el voltaje y amperaje del transformador. mas esfuerzo tiene que hacer el amplificador para reproducirlas. Los amplificadores con integrados tienen una potencia determinada por el fabricante del circuito integrado.000 uF cuesta más que 3 condensadores de 4700 uF. debe calcular el transformador a su medida. Esto hace más económica la fuente. que muchas veces nos obliga a usar cajas o gabinetes muy altos. Comenzaremos por explicar algunos conceptos básicos. Tengamos en cuenta que la fuente de un amplificador es la potencia disponible y no necesariamente equivale a la potencia que entrega el amplificador en sus salidas. Como un integrado contiene en su interior muchos transistores y otros componentes muy pequeños. nivel de distorsión y lógicamente a un rango de frecuencias determinado. la palabra potencia se define como el nivel de volumen de audio que un amplificador puede entregar a la salida. formados en su estructura principal por transistores. dada por el fabricante. Además para mantener un voltaje estable cuando la carga es muy alta. Potencia: En audio. Esto va ligado a la impedancia del parlante. Así que para saber que potencia entrega un amplificador con circuitos integrados. Debo aclarar que no uso como ejemplo la fuente que usé en el amplificador de muestra. viene aprender a leerla e interpretarla correctamente. la potencia será de 700W por canal. En el caso de tener un amplificador estereo. La potencia entregada por el amplificador al parlante. a partir del número de transistores y la potencia de cada uno por independiente. podemos calcular la potencia de salida del amplificador. Lo primero que debemos hacer es descargar de Internet la hoja de datos (datasheet) que provee el fabricante del transistor. multiplicado por los 10 Amperios = 1400W. 2SC5200 TOSHIBA TRANSISTOR SILICON TRIPLE DIFFUSED TYPE Power Amplifier Applications Complementary 2SA1943 Recommended for 100W High Fidelity Audio Frequency Amplifier Output Stage. Para esto basta con escribir la referencia del transistor y seguido la palabra datasheet. . Esto quiere decir que así aumentemos la cantidad de transistores a 8. que quiere decir que tiene TAP central. 16. que es lo máximo que soportan los transistores 2N3055 y quiero hacer el ejemplo con un transistor que soporte mas voltaje como el 2SC5200. A esta fuente se le llama fuente simétrica. 12. no puede ser mayor a la potencia entregada por la fuente de alimentación.La potencia disponible es aquella potencia que está en capacidad de entregar la fuente de alimentación. Esta es el resultado de multiplicar el voltaje por la corriente que entrega por la fuente. El buscador nos enviará a una página donde se encuentra esta hoja de datos en formato de archivo PDF. Tenemos que 70V + 70V = 140V de extremo a extremo de la fuente. ya que esta entrega sólo +/50 voltios DC. Este cálculo es para un amplificador monofónico.70 voltios DC. NUNCA se aumentará la potencia por encima de la potencia que entrega la fuente de poder. Reitero que usaremos como ejemplo el transistor 2SC5200 (NPN) ya que permite un voltaje mas alto que el 2N3055 que usamos en el amplificador de muestra. Después de descargar la hoja de datos. 24 ó más. Teniendo en cuenta esto. Ejemplo: W=VxI Potencia = voltaje x amperaje Para el ejemplo usaremos una fuente que entrega 10 amperios y +/. MAXIMUM RATINGS (TC = 25°C): Caracteristic Collector–Base Voltage Collector–Emitter Voltage Emitter–Base Voltage Collector Current Base Current Collector Power Dissipation (Tc = 25°C) Operating Junction Temperature Storage Temperature Range Symbol VCBO VCEO VEBO Ic Ib PC Tj Tstg Rating 230 230 5 15 1. serian 1800 Vatios de potencia. . Lo ideal es usar una fuente que entregue el 60% del voltaje máximo de los transistores. Ahora. para el ejemplo colocaremos 8 transistores en paralelo. por lo tanto el voltaje de la fuente no debe exceder este voltaje y por seguridad tampoco debe estar muy cerca de este. que lo redondeamos a 8. es decir. depende de los amperios que entregue el transformador. el 2SC3858 0 el MJL21194 que entrega hasta 200W máx. Si queremos colocar más transistores o hacer dos etapas monofónicas. para saber cuantos transistores podemos colocarle al amplificador. y esto es imposible de lograr con un transistor. debemos dividir su potencia entre el voltaje medio: I = W/V tenemos que.4. que es de 230V.4 Amp. debemos usar transistores mas potentes como el 2SC2922. el voltaje máximo entre emisor y colector. que en este caso equivale a unos 100W aproximadamente. Recordemos que la cantidad de transistores que podemos colocar. por lo tanto este dato no se puede tomar como referencia para calcular la potencia del transistor. Esto quiere decir que debemos calcular la corriente de colector.4 Amp. Si queremos obtener más potencia por cada transistor. El valor es de 150W. Al seguir leyendo la hoja de datos (datasheet) encontraremos otro dato que dice disipación de potencia máxima (Collector Power Dissipation). No debemos olvidar que un transistor no debe ser forzado a trabajar con el 100% de su potencia. Como nuestra fuente de ejemplo es de +/.70 Voltios y una potencia de 700W por canal. Ahora para saber la corriente de colector que realmente soporta cada transistor.5 150 150 -55~150 Unit VDC VDC V A A W °C °C Como se observa en la tabla. sería perfecto. en este caso. cada una con 8 transistores.14 transistores. En este ejemplo tendríamos que una fuente de entre 120V (+/-60V) y 140V (+/-70V). ya que si fuera así. En este caso nuestro transformador es de 10 amperios. lo ideal es ponerlo a trabajar al 70% de su potencia máxima. que es el consumo de cada transistor. 10/1. 4 en +Vcc. También debemos tener en cuenta que la corriente máxima de colector ( Collector Current) que soporta este transistor es de 15 Amperios. estaríamos hablando de que 15A por 120 voltios de fuente de extremo a extremo. podemos colocar varios transistores. y 4 en –Vdd. Esta corriente es corriente de pico. serian 7. debemos usar un transformador que entregue más corriente ( I). para de esta manera lograr un amplificador estereo. 100W/70V = 1. debemos dividir los amperios que entrega el transformador por 1. teniendo en cuenta de no superar los 150W. quiere decir que el transistor puede llegar a soportar picos de 15 amperios por tiempos muy cortos que no superen un segundo de duración. menos el 20% de perdidas. se pueden usar como impulsores unos transistores de potencia como los 2SC5022 o 2SC3858. y así sucesivamente. en algunas ocasiones podría bastar el aplicar disipadores de calor apropiados a los mismos. debemos averiguar el voltaje W= VAC ² /R El voltaje del que hablamos en esta fórmula. AMPLIFICADORES DE POTENCIA (parte 6) <<< 1 2 3 4 5 6 >>> Un detalle importante que debemos tener en cuenta está relacionado con la etapa que maneja a los transistores de salida. Por esta razón una buena tarjeta Boster Ampliable ya viene con transistores de potencia suficiente. estos se podrán sobre calentar e incluso dañar por lo que será necesario cambiarlos por unos que puedan manejar mayor potencia. Ello tendrá como consecuencia que si no se cambian los transistores que proveen la corriente a la base de los transistores de salida. teniendo en cuenta de colocar cada componente en el sitio y posición correctas y habiendo construido el transformador y la fuente. es lógico que los requerimientos a los mismos se incrementen. Un dato importante es que por lo regular el voltaje que obtenemos a la salida del amplificador en máximo volumen sin distorsión. debemos preparar los transistores de salida colocándolos en los disipadores. tenemos que: 50V al cuadrado = 2500 y dos parlantes de 8 ohmios en paralelo dan una impedancia de 4 ohmios. como para moverhasta 24 o mas transistores sin problema alguno. Si por ejemplo obtenemos 50 Voltios. presente en la salida a parlante o parlantes y R es la resistencia del parlante o lo parlantes. Ejemplo: Colocando el amplificador a volumen máximo sin distorsión y se mide la salida usando el multímetro en la escala de voltaje AC. El resultado de esta operación es 625W de potencia. ya que si aumentamos la cantidad de transistores de salida. En algunos casos. entonces serán 55 voltios aproximadamente los que obtendremos a la salida a parlante. pero si la exigencia de la etapa de salida es mayor será completamente necesario reemplazarlos. .5 amperios. tenemos una potencia de 470W salida RMS. tal como se aprecia en la fotografía. Montaje de la tarjeta amplificadora Colocando los transistores en los disipadores Después de tener armada la tarjeta amplificadora. esto es igual a W = 2500/4. Así estos trabajan descansados. es lógico que si incrementamos a 2 la cantidad de transistores el transistor impulsor que los maneja deberá entonces ser capaz de entregar 1 amperio. y tenemos 2 parlantes de 8 ohmios conectados en paralelo en la misma salida. Supóngase que para trabajar un transistor requiere 0. normalmente coincide con la mitad del voltaje total del transformador Es decir: si el transformador es de 55x55VAC.Ahora. cuando la cantidad de transistores supera los 32. es el voltaje AC. que según nuestro ejemplo es de 1400W y otra cosa es la potencia de salida. Para saber la potencia de salida. debemos diferenciar la potencia disponible o de alimentación. Si piensa colocar 24 transistores o más. Lo que hemos hecho es colocar los transistores en paralelo. Claro está que esto es para menos de 16 transistores.Los transistores deben estar bien aislados del disipador con aislantes de mica. convirtiendo los 5 transistores en uno solo que soporta muchos más amperios. En el archivo PDF que podrá descargar al final de este proyecto se encuentran las tres configuraciones. Esas resistencias pueden ser desde 1 ohmio hasta 4. Es decir que todos los transistores son NPN. con pasa muros y bien ajustados con sus respectivos tornillos y tuercas.7 ohmios. no use de impedancias mas altas de lo contrario se pierde ganancia el amplificador. Luego de colocar las resistencias se unen con un cable tal como se aprecia en la fotografía. puede ser un calibre 16 según la tabla AWG. Amplificadores cuasicomplementarios NPN Las conexiones entre la tarjeta amplificadora y los transistores es sencilla.33 ohmios y a 5 vatios. Los emisores también llevan su resistencia de polarización. Estas deben ser de entre 0. lo mejor es que use un cable calibre 14 o 12. pero de mucho cuidado. cuasicomplementario NPN y cuasicomplementario PNP y cada una se conecta diferente.22 y 0. . complementario. Hay que tener en cuenta que el amplificador que presentamos aquí es cuasicomplementario NPN. Cada base de cada transistor lleva su propia resistencia de protección. Luego debemos unir todos los colectores con cable de buen calibre. Otra recomendación importante es colocar un ventilador que mantenga fríos los disipadores. Si todo está correcto puede probarlos con un parlante de al menos 300W y luego de revisar la temperatura puede comenzar a colocar más parlantes. -Vcc = Alimentación negativa. se debe usar una serie con un bombillo incandescente de 100W. La verdad es que suena bastante fuerte a pesar de que el voltaje no es muy alto por usar transistores 2N3055. . dependiendo de la cantidad de transistores que utilice. a salida a parlantes permite conectar varios parlantes. Personalmente estoy trabajando este amplificador con 4 parlantes de 500W max a 8 ohmios y 15 pulgadas y dos cornetas de 350W. Recuerde que siempre que se va a encender un amplificador por primera vez. -B = Salida a las bases de los transistores del semiciclo negativo. Esta es una alternativa bastante buena y económica. Esperamos que este proyecto y la parte teórica aquí expuesta sea de gran utilidad para todos. Salida = Salida a parlantes. revise muy bien cada conexión y haga las mediciones pertinentes. Las mediciones de este amplificador las puede estudiar en el artículo del Amplificador mono de 250W que se encuentra en nuestra sección de proyectos. Claro que hay que tener en cuenta que para dos etapas el transformador debe ser del doble de amperios.La tarjeta boster tiene 6 terminales de salida que son: +Vcc = Alimentación positiva +B = salida a las bases de los transistores del semiciclo positivo. solo es hacer dos etapas amplificadoras idénticas y las alimenta con la misma fuente. Si desea hacer este amplificador estereo. Cuando tenga terminado el amplificador. GND = tierra o común.