[原创]妙用STK6153做单端功率输出电路

locky_z · 发表于 2006-12-15 12:12

妙用STK6153做单端功率输出电路STK6153内部电路如图，<img src="http://www.hifidiy.net/bbs/Boke/UploadFile/176/2006-3/20063159262852515.gif" border="0" alt=""/>    如果将4-10、1-2之间的PN结击穿，就成为3个独立的模块：   7、9、10为PNP大林顿管   2、3、5为NPN大林顿管   4、1为Vbe倍增器

实际4-1之间的电压在1-15mA电流下，其两端电压为2.8-3.1V之间，可以作为一个电压源。在15mA下，用烙铁加热6153背面的铝板，V4-1电压就从3.1降到2.8V左右。因为这个Vbe倍增器是和两只达林顿管做在同一个基板上，因此能够十分灵敏地感应功率管的结温变化，实际电路的效果也很好。  功率输出电路由电子管的白氏跟随器电路转化而成，白氏跟随器电路如下：

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如果不存在电容C的话，那么U1B就可以认为是一个恒流源，是U1A的有缘负载。但在U1A屏极串联一个小电阻，并从屏极电阻上取出信号驱动U1B,这样U1B就能跟着信号电压动态调整电流。将这个电路变成晶体管，并直流化，就变成现在下面这个电路

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Q1 Q2就是STK6153里面的N、P达林顿管，Q3和Q1复合成PNP达林顿管，接成跟随器输出，R2是串联在集电极的一个小电阻，负载电流经过R2产生电压，经过Q4进行转换，驱动Q2进行推勉输出；Q4接成共栅方式，正好和R2小电阻匹配。Q4的栅极电压由Vbe倍增器提供。为了保证不同电压下的Vbe倍增器电压稳定，用恒流源对其供电。Q4用MOS管是为了不从Vbe倍增器吸收电流。一般MOS的Vgs开通电压为3V以上，而这里V4-1电压只有2.8-3.1V左右，所以MOS管用日立的2SK215MOS管，因为它的Vgs很低。   这个电路原工作原理是：  Ui↑->Iq1↓->Ur2↓->Ugs4↑->Iq4↑->Iq2↑->负载电流这时主要由Q2提供  Ui↓->Iq1↑->Ur2↑->Ugs4↓->Iq4↓->Iq2↓->负载电流此时主要由Q1提供。     实际上，无论正负半周，Q1自始至终都在工作，不会截至，工作在甲类下，因此可以认为是单端电路。但这个电路不象一般的单端输出效率这么差，一般单端静态电流等于最大输出电流或者最大输出电流的1/2（Zen4)。此电路的效率很高，静态电流和最大输出电流无关。     这个电路的静态电流就是由Q4控制，因此控制Q4栅极电压就可以控制静态电流。这里利用STK6153内和功率管做在一起的Vbe倍增器作为Q4的栅极电压，当功率管温度上升，V4-1电压下降，IQ4下降，IQ2也下降，静态电流也就下降了。  实际测试电路就是上面这个，用搭棚方式安装在一个12x4x4cm的散热器上，为简单测试，仅仅用单电源，Q3由两个电阻偏置在1/2Vcc下，Out端也是空载。改变电源电压，看看静态电流的稳定性：   Vcc  静态电流   静态功耗   24V   0.21A       4.8W   60V   0.2A       12W   70V   0.19A      13.3W   80V   0.19A      15W   因为散热片不是很大，测量中，随着散热器温度升高，看见静态电流缓慢地下降。可见这种内置温度传感的电路温度稳定十分高。   上面电路仅仅是功率输出，没有增益，前面需要一级电压放大级，为了贯彻自始自终的单端电路，电压放大级也采用一种较新颖的Norton电流差分电路：

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采用CA3046集成块，CA3046里面有1对匹配的差分管和3只同一硅片上的NPN管，Q1、Q4用差分对管，Q2用另外3只(实际上用1只好过3只)并联而成，因为CA3046的晶体管耐压较低，所以加了Q3沃尔曼方式降低他的电压，同时改善高频特性。Q3的负载也简单用恒流源代替。输出直接驱动上图的复合PNP管（去掉R6、R7）偏置。   电流差分稳定中点电压的原理是：   如果Q1Q2Q4匹配，那么流过R2、R3的电流就相等，R3偏执在1/2Vcc(或者GND），那么R2另一端电压也应该和R3相同等于1/2Vcc(或者GND)。电压增益等于R2/R6。这种电路的输入阻抗很低，等于R6。   但实际上电源电压变动时，输出端的电位也有小小变动。所以R3用可调代替。上述末级和前级分别调试没问题，但接起来后出现高频震荡，正在排查。还没实际试听，有STK6153的可以试一下这个末级电路，配合其他电压放大级应该没问题

locky_z · 发表于 2006-12-15 23:33

这个就是末级接线图，

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记得要将STK6153的4-10、 1-2的PN结烧断，方法就是用充满12V电的2200u电容接4-10脚（和1-2脚，要注意正负)，然后用模拟表验证是否断路了。  如果没有2SK215,用其他MOS管如IRF610等也可以，不过要加大4-1脚之间电压，例如串联1到2只二极管或者发光二极管就可以，目的使10K电阻上的压降达到5V左右。    以前用标准电路6153容易烧，一个可能就是他的倒置大林顿电路，推动级和功率级共用铝基板，这是一个热的正反馈， <img src="http://www.hifidiy.net/bbs/Boke/UploadFile/176/2006-3/20063159262852515.gif" border="0" alt=""/>  由于末级管升温，导致Q1 Q2的Vbe降低，但因为V1-4电压固定了，结果Q1Q2电流上升，又导致末级管电流增大，温度更高，这是一个热正反馈；虽然有Vbe倍增器反方向进行抑制，但不一定能完全抵消，结果导致烧管。  另一个原因就是3个管接成倒置大林顿，开环增益非常大，闭环后可能不稳定自激烧坏。  所以要想利用好STK6153,就要彻底抛弃内置的倒置大林顿电路，烧断了两个PN结就可以当两个独立大林顿管使用，内置的Vbe倍增器做温度传感在这里一举两得。用单端方式又迎合潮流，效率又高又稳定。

dbw · 发表于 2006-12-15 22:08

景仰楼主这样完全走科学路线的高人！

hohoho · 发表于 2006-12-15 20:36

记得电子报有文章说过，把 2、10 脚接个电阻到地，具体值可以几十K到几百K，静态电流由此而变从几十mA到几百mA，可以调成甲类，这样声音比原来的乙类应用软很多，有天壤之别

ahao · 发表于 2006-12-15 20:26

考。牛B

j10 · 发表于 2006-12-15 19:51

很感兴趣.

小菜 · 发表于 2006-12-15 15:17

上把我正好有好个几个6153

locky_z · 发表于 2006-12-15 14:58

这是我一个电路构思，因为现在流行单端甲类，因此提出这样一个所谓“高效率单端甲类”电路。  电压放大级我用洞洞板、末级我用搭棚方式分别验证过，可以工作，但没有仔细调试。并且为简化，所有恒流源都用Idss在5mA左右的2SK373场管代替，较高电压时可能会超出场管的功耗。  电压放大级的电源适应能力也不是很好，在单电源（空载)37V下，调节中点输出1/2Vcc,但提高电压到80V时，中点偏离到0.59V,降低电压到20V,中点偏离到了-0.24V。如果用于OTL问题不大。搭棚也太丑陋了，也就不上实物图了。

小菜 · 发表于 2006-12-15 13:45

不是很明白，LZ在详细点，最好有成品图

aeon · 发表于 2006-12-15 13:25

不错的主意.

j10 · 发表于 2006-12-16 20:46

<div class="quote">以下是引用hohoho在2006-12-15 20:36:00的发言： 记得电子报有文章说过，把 2、10 脚接个电阻到地，具体值可以几十K到几百K，静态电流由此而变从几十mA到几百mA，可以调成甲类，这样声音比原来的乙类应用软很多，有天壤之别 </div>俺早做了,好象天壤之别 似乎并没有.现在想试楼主的方案,但把集成电路从双面板上搞下来太难了.

xr000 · 发表于 2006-12-16 15:56

牛，

wzzmj · 发表于 2010-8-11 17:18

这个电路学学下。

sunmin19620571 · 发表于 2010-8-11 18:55

若干年前也对6153作了改造。当时的《电子报》发表了多篇6153的改良文章，受其中一篇个人认为有问题的OP+6153文章的启发，制作了一台MC1536直推6153的JJ，当然，6153是被开膛坡肚了的。考虑到6153中的达林顿对管是共生在同一块基板上的，犹如一对大功率的孑孓管，配对应该不错，故认为做成推挽较为合适。最后的结构是MC1536+外置可调的Vbe倍增电路+6153中的达林顿功率对管，并且将对管的上、下臂作了对换，以获得较低的输出阻抗。JJ的声音比较直白，既没有明显的优点，也没有明显的缺点，最大的特点就是没有特点。

百事可乐℃ · 发表于 2010-8-12 19:57

十年前（10元块还3048）初初玩音响时做过 7、9、10为PNP大林顿管
2、3、5为NPN大林顿管
作功放放（10！个人觉还不错！现在送给朋友了！见到6153有点想念

wei20062706 · 发表于 2010-9-9 12:08

好主意，支持lz!

topgungz · 发表于 2022-12-18 20:03

虽然时隔12年，这样的高技术贴要顶一顶！让后来者也能看到 ~~

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