RCA 120W 파워앰프 CAN TR 조립 및 측정

 

RCA 120W 파워앰프 CAN TR 조립 및 측정 입니다.

드라이버 TR을 제외하고 모든 TR을 CAN 로 변경하여 테스트 해보았습니다.

초단 차동증폭단에서 VAS단 까지 TR은  TO-5 타입의 CAN로 사용했으며   NPN은  2N3440을, PNP는 2N5416을 사용했습니다..

초단 차동증폭단은 Q1, Q2는 2N3440을 hfe 페어매칭해서 사용했습니다.  TR의 페어매칭이 가장 중요한 곳이 초단 차동 증폭단으로 되도록이면 2% 편차이내애서 페어매칭하시기 바랍니다.   TR의  Vbe이나 hfe는 온도에 따라 달라지므로  이 두 TR은 서로 열결합하는 것이 이상적이나  TO-5 타입의 패키지는 케이스가 콜렉터와 접속되어 있고 절연하기가 쉽지 않아 열결합은 생략했습니다. 초단 차동증폭기의 에미터 바이어스 전류는 2.4mA 정도로 발열은 작으므로 Q1, Q2, Q3   방열판은 달지 않아도 됩니다.

 

 

 

Q4, Q5로 구성된 2번째 차동증폭기로 구성된 전압증폭단은(VAS)은 2N5416을 사용하였고 이것도 Q4와 Q5를 페어매칭하는 것이 좋습니다.  Q7은 이 두TR의 바이어스 전류  24mA의 정전류를 공급하며,  Q7  발열은  대략 24mA * 60V = 1.44W로 발열하고 Q4와 Q5도 대략 1.4W로 발열하여 방열판은 필수 입니다.  

 Q4, Q5, Q7은  아래사진과 같이 TO-5 타입용 방열판을 달아 줍니다.  PCB 아트웍상에서 실수가 있어서 Q4, Q5, Q7의 위치가  방열판을 달면 다른 부품과 닿게 되어  부적절하게 되어있습니다. 사진과 같이 TO-5 자리에는 콜렉터만 다리를 넣고 TO-220 자리에 에미터와 베이스 리드를 넣어서 조립하면 닿지 않게 할 수 있습니다.

방열판의 온도는 상당히 많이 올라갑니다.  사진의 방열판의 경우 Q7은 거의 82도 정도로 올라갑니다. derating을 고려하면, 케이스 온도 25도에서 5W가 정격이고, 이 정도 온도면 거의 절반인 2.5W 정도가 정격이 됩니다.  Q4, Q5의 경우도 80도 정도 올라갑니다. 케이스 온도가 25도일 때 10W가 정격이고, 이 정도 온도면 거의 5W가 정격이 됩니다. 약간 여유는 있지만  되도록이면 큰 방열판을 사용하여 온도를 낮는 것이 좋습니다.

 

TO-5 방열판 조립은 열에  강한  에폭시접착체로 붙여서 결합했습니다.  사진과 같이 TR의 옆면에 접착체를 바르고 결합합니다.

 

출력석은 구하기 쉬운  MJ15024를 사용했습니다. 개당 2700원 정도로 저렴하지만 250W 250V 16A의 최강의 성능을 가지고 있으며 secondary break down에 비교적 강건하고, 유명파워앰프에 널리 사용되는 소자입니다. 원래는 2N6262를 사용하려고 했으나 아직 입수가 안되어 일단 이걸로 갑니다. 방열판은 서울금속의 SU A1 사용했으며 가공도면을 첨부합니다. 출력석도 페어 매칭했습니다.

TO-3 타입의 출력석은 케이스가 콜렉터이므로 반드시 절연해야 합니다. 조립을 위해  절연지와 절연부싱, 러그판이 필요합니다. 운모(mica)  절연지에 실리콘 그리스를 발라서 절연하는 것이 열저항이 가장 적지만  묻는 등  번거로운 점 때문에 실리콘 고무 절연지를 사용했습니다.

 

3 * 12mm  볼트와 3mm  너트를 사용해서 고정합니다. 위 사진과 같이  2개 볼트 중 1개는 러그판을 사용해서 콜렉터 단자로서 납땜할 수 있게 합니다.  에미터와 베이스 핀은 엠파이어 튜브를 잘라서 끼워 주고 핀의 끝에 납땜할 수 있게 합니다.

RCA 120W의 출력석은 2개 병렬접속이며 콜렉터와 베이스는 서로 같이 접속하므로 아래  사진과 같이 콜렉터와 베이스는 같이 묶어서 배선하면 간단해집니다. 에미터는 각각  배선합니다.

 

온도 보상 TR Q6은 수축튜브를 사용하여 쇼트방지하고  방열판 뒤쪽에 장착합니다. 위 사진처럼 출력석의 나사 한쪽에 절연부싱 대신 온도보상 TR을 끼워서 조립했습니다. 3mm * 20mm 볼트를 사용합니다. 

방열판 조립 후 반드시 TR의 케이스(콜렉터)가 방열판과 절연되었는지 테스터기로 확인합니다. 방열판은 기판과 4mm 볼트를 이용해서 고정하며 방열판 밑면의 고정구멍은 4mm 탭을 내고 고정합니다.

출력석의 배선은 아래 사진 참조 바랍니다.

드라이버 TR Q10, Q12는 TO-220 타입은 C5171/A1930 을 사용했습니다.  소형 방열판을 장착하여 사용합니다.

아이들링 전류는 R13을 돌려서 조정합니다. 초기에는 반시계 방향으로 끝까지 돌려놓고 시작합니다. 출력석 바이어스 전류(아이들링 전류)는 위 사진과 같이 R24의 양단전압을  테스터기로 측정해서 전류를 잽니다.  0.5옴 저항이므로  전압값에 2를 곱하면 전류 값이 됩니다. 바이어스 전류는 40mA로 했습니다. 왜율계로 측정결과 40mA가 가장 적게 측정되었습니다. 바이어스 전류 조정은 무신호 상태에서 조정하고,  방열판 온도가 가열되면서 변화하므로 1시간 동안  중간마다 조정하여  최종적으로 목표로 하는 전류로 맞춥니다.

 

왜율을 측정해보았습니다. 20kHz 120W 출력에서 0.02% 정도로 괜찮게 측정됩니다. 몰드 타입을 사용했을 때보다 약간 좋게 측정되네요.

 

구형파 특성을 보면 약간의 over shoot가 있지만  안정적으로 잘 동작합니다..

slew rate는 15V/us 로 측정됩니다.

 

 

 요즘 생업에 정신없다 보니 측정과 조립이 늦었습니다. .. 혹시 조립시 궁금한 점이 있으면 댓글로 남겨주세요..