Amplificador Estereo de 400W Complementario

Aquí tenemos un amplificador de audio estéreo de 400 vatios, de configuración complementaria. Utiliza transistores NPN y PNP. Como utiliza 4 transistores por cada una de las salidas (2 PNP y 2 NPN), permite el trabajo a 4 ohmios. Esto quiere decir que podemos colocarle 4 parlantes de 8 ohmios en total (2 parlantes en paralelo por canal). Otra de sus grandes virtudes es su gran potencia y baja distorsión armónica. Es ideal en negocio su videorockolas o uso doméstico.

NOTA: Si no tiene experiencia en el ensamble de circuitos electrónicos, le recomendamos comenzar con el Amplificador de 30 Vatios. Se encuentra en nuestra sección de Proyectos.
Este amplificador ha sido probado satisfactoriamente. El éxito o fracaso en el ensamble de este proyecto, depende de las bases y experiencia en electrónica que usted tenga. No podemos dar garantía de la calidad y metodología de su trabajo, a la hora de hacer éste o cualquiera de los circuitos de nuestro sitio Web. El costo aproximado de este proyecto 80 dólares, siempre y cuando se fabrique el transformador.

Materiales

Lo primero que debemos hacer es leer cuidadosamente este artículo. Y al final se encuentra el enlace de descargar de un archivo PDF. Éste contiene el diagrama eléctrico, circuito impreso y lista de materiales. Con la lista en mano, podemos ir a la tienda de electrónica de nuestra confianza, para conseguir todo lo necesario.
Con los dibujos que se encuentran en el archivo PDF, se puede hacer el circuito impreso (PCB) sobre baquelita o fibra. Entregamos los artes para que pueda hacer el PCB mediante la técnica de serigrafía,  planchado o papel fotosensible.
Si usted no desea hacer sus propios PCB, podemos recomendarle algunas empresas como: MicroledPCB, El Radar electrónico, PCB Microcircuitos.
Para las personas que se encuentran fuera de Colombia, les podemos recomendar tiendas online como: JLCPCB o Easy Eda.
La medida del circuito impreso de éste amplificador es 21.3 cm x 15.1 cm. Recuerde configurar bien su impresora, para que la impresión salga al tamaño correcto. Si así lo desea, también puede imprimir la máscara de componentes sobre el lado superior de la placa.

El Transformador

El Transformador que usamos en el prototipo que mostramos en el video tiene una tensión de 33-0-33 voltios AC. Quiere decir que al medir de extremo a extremo, tenemos 66 voltios AC, y al medir, de cada extremo al TAP central, obtenemos 33V AC. Con este voltaje se logra que el  amplificador nos dé una potencia total de 300W.
Si queremos obtener del amplificador los 400W reales (200W por canal), debemos usar un transformador de 40-0-40 voltios AC.
La razón por la que hicimos el proyecto con un transformador de un voltaje mas bajo, fue pensando en las personas que no tienen el dinero suficiente para un transformador grande. Así tendríamos una versión económica y también una más costosa, que proporciona mejor rendimiento.
En caso de conseguir un Transformador de un voltaje muy alto, de más de 45+45V AC y quiere acondicionarlo, puede quitarle unas vueltas de alambre, hasta obtener el voltaje adecuado para este amplificador. Otra opción aun mejor, es construir otro amplificador que utilice más voltaje, como nuestro Amplificador estéreo de 500W, que utiliza un transformador de 55+55V.
La corriente ideal para lograr un buen desempeño de este amplificador, es de 12 amperios. Recuerde que esto también depende de los transistores que utilice a la salida. En caso de usar transistores 2SC5200 y 2SA1943, éstos necesitan una corriente mínima de 1 amperio, por lo tanto le recomendamos usar un transformador de al menos 8 o 10 amperios.

Cálculos del transformador

Para la construcción del transformador, usamos un núcleo de 3.8 centímetros, por 6 cm. Entrega una potencia aproximada de 519W. Esto se hace pensando en las posibles pérdidas por corrientes de foucault. Además para que quepa todo el alambre en la formaleta.
En los países que tienen un voltaje en la red pública de 120 voltios, se deben enrollar 221 vueltas de alambre calibre 19 en el devanado primario y 122 vueltas de alambre calibre 14 en el secundario. Recuerde que cuando un transformador tiene TAP central, es necesario detenerse a la mitad de vueltas del devanado secundario y soldar un cable de salida.  Luego sí enrolla la otra mitad de vueltas de alambre. Otra forma de hacer el transformador con TAP central, es enrollar 61 vueltas en alambre (mitad de vueltas totales). Sólo que en alambre doble. Esto lo enseñamos a hacer en nuestro video de Cómo hacer un transformador.
El número de vueltas de alambre pueden variar dependiendo del núcleo que consiga. (Lea nuestro artículo de calculo de transformadores). Para los países que tiene un voltaje de 220 en la red publica, es necesario dar 405 vueltas en el devanado primario y el calibre de éste, baja a 22. El devanado secundario es igual para los dos casos.

Las resistencias

Después de tener todos los materiales y haber fabricado el circuito impreso, se comienza por colocar todas las resistencias. Es importante saber leer resistencias (código de colores de las resistencias). El no saber esto, dificulta el trabajo, aumentando las posibilidades de fracasar en el proyecto.
Las resistencias se usan básicamente para limitar o derivar la corriente en los circuitos. Están compuestas básicamente de materiales conductores y resistivos, con un ajuste en la proporción de uno y otro, logrando así los valores deseados de resistencia.
En este caso las funciones de las resistencias son variadas. Unas se encargan de regular la ganancia del amplificador, otras polarizan los transistores y otras son de protección del circuito.

los Diodos

Se Procede a colocar los Diodos 1N4004.  Se doblan sus terminales y se colocan teniendo en cuenta la dirección mostrada en la máscara de componentes. Luego se proceden a soldar. El diodo es un componente electrónico con dos terminales el cual se comporta de manera ideal como un interruptor común, sólo que con la particularidad de que sólo puede conducir en una dirección.
Observe los diodos colocados. Los dos primeros diodos de izquierda a derecha se encargan de polarizar el transistor A1015 que hará las veces de regulador del par diferencial.
Los otros tres diodos que se observan a la derecha de la foto se encargan del Ajuste de BIAS. Se le llama ajuste de BIAS, a la regulación de la intensidad que circula por los transistores de salida cuando el amplificador se encuentra en reposo.
Para verificar que las BIAS están correctas se debe medir de la siguiente manera: Se coloca la punta negra del multímetro en tierra, y la punta roja en el ánodo del primer diodo. Luego la punta roja se coloca en el cátodo del tercer diodo. Deberá medir entre 0.7 y 0.8 voltios respectivamente.

Diodos de la fuente

Vemos los diodos rectificadores de 6 amperios. Se miden antes de doblar sus terminales, para que no entren forzados en el circuito impreso. Recuerde instalarlos con la guía de la máscara de componentes y dejarlos ligeramente levantados de la tarjeta.  Éstos calientan un poco, cuando el amplificador está funcionando en alto volumen.
La función de estos 4 diodos es la de conformar un puente rectificador, que acompañados de los dos condensadores de 6.800 uF, forman una fuente rectificadora simétrica o dual.
Antes de colocar los diodos es importante medirlos con el multímetro, para verificar que estén en buen estado. También verifique que sean diodos normales y no de alta frecuencia.
Alguna vez me dieron en la tienda de electrónica unos diodos de alta frecuencia y me tuvieron un par de horas buscando el problema. El amplificador se mantenía en corto y hasta que no cambié los 4 diodos no pude hacerlo funcionar.

Puentes de alambre o Jumpers

El puente o jumper, no es más que un conductor de alambre usado para el paso de la corriente por encima de la tarjeta. Estos puentes son necesarios, ya al momento de hacer el diseño del circuito impreso no fue posible unir las pistas por la parte inferior.
Para colocar los puentes o jumpers, mida la distancia sobre el circuito impreso (PCB). Luego doble un trozo de alambre sobrante de alguna resistencia o diodo, a la distancia requerida, haciendo que éste case en los orificios. luego se acomoda en su sitio y se suelda.

El par diferencial

Los transistores A1015 se colocan teniendo en cuenta la posición mostrada en la máscara de componentes. El primer transistor de izquierda a derecha se encarga de regular el voltaje que llega a los otros dos transistores. Estos transistores están en una configuración llamada “Par diferencial”. Consiste en que los dos transistores están unidos por sus emisores y reciben un voltaje positivo DC. La señal entra por la base de un transistor y la ganancia se regula por la base del otro transistor. Los dos transistores entregan señal por sus colectores, a cada transistor de la siguiente etapa, también conocidos como pre-excitadores.
Al medir el voltaje DC en la unión de los emisores de los A1015, debe ser de 0.7 voltios aproximadamente.

NOTA:

Hoy en día los transistores A1015 los falsifican con regularidad. Esto hace que nuestro amplificador trabaje mal. Debemos garantizar que los transistores sean originales. Para esto es necesario medir el BETA o hFE de cada transistor. En el caso de los A1015, el hFE debe ser de 180 o menor. Si llegase a ser mayor, muy seguramente son falsificados. Puede aprender a medir el hFE de un transistor en nuestro artículo de Manejo del multímetro.
Cuando se hace imposible conseguir el A1015 con el hFE de menos de 180, puede reemplazarlo con 2N5401, que es un transistor muy bueno y muy utilizado en amplificadores de potencia.
El problema es que el colector y la base están invertidos de posición, con respecto al A1015. El emisor sí se encuentra en el mismo sitio.
Así que para poder usarlos debemos intercambiar los terminales base y colector. Esto demuestra que es posible reemplazar un transistor por otro que en teoría no es el reemplazo. En las tiendas de electrónica siempre nos ofrecen un reemplazo que tenga exactamente la misma distribución de pines y a veces lo que ofrecen es igual o peor de malo que el que buscamos.
La manera correcta de buscar un reemplazo es buscando un transistor que tenga un comportamiento similar, (voltaje, amperaje, hFE, etc), y si su distribución de pines no coincide, simplemente los organizamos al momento de colocarlo.

pre-excitadores e impulsores

Los transistores TIP41C y TIP42C se instalan en la posición correcta, siguiendo la guía de la máscara de componentes.
El TIP41C (NPN) y el TIP42C (PNP) son transistores de silicio epitaxial, que es el componente principal de los transistores de potencia. Están montados en una capsula A-220, de plástico. Se usan para aplicaciones de media potencia lineal, como impulsores y en conmutación. Estos transistores son complementarios entre sí.
Si desea aumentar la potencia de éste amplificador, puede alimentarlo con un Transformador de hasta 44-0-44 VAC, pero antes deberá cambiar los TIP41 y TIP42, por los transistores C2073 (NPN) y A940 (PNP), o por los transistores A1837 (PNP) y C4793 (NPN) que soportan más voltaje. También deberá cambiar los transistores de salida, por los 2SC5200 (NPN) y 2SA1943 (PNP).

Condensadores de poliester

Los condensadores de 0.1 microfaradios no tienen polaridad. Se encuentran 4 de estos condensadores. Dos de estos están en paralelo con los voltajes de alimentación, evitando corriente de rizado y los otros dos son parte de la RED de Zobel o bloqueo de oscilación.
Un condensador está formado por dos placas separadas por un aislante llamado dieléctrico. La principal función de los condensadores es la de almacenar energía eléctrica en forma temporal. Los condensadores de poliéster son mas precisos que los condensadores cerámicos. También soportan más voltaje.

Condensadores electrolíticos

Al colocar los condensadores electrolíticos, se debe tener en cuenta la posición dada en la máscara de componentes. Éstos sí tienen polaridad.
Los dos condensadores que se aprecian en la fotografía tienen como función: El de 2.2uF es el desacople de entrada de señal. Se encarga de no dejar pasar corriente parásitas DC al amplificador y viceversa y puede ser variado su valor, desde 1uF, hasta 4.7 uF.
El otro condensador de 47uF, es el condensador de derivación de tensión de la ganancia. Puede ser hasta de 100uF.

Condensadores cerámicos

Los condensadores de 330 picofaradios protegen el amplificador de posibles oscilaciones de alta frecuencia.
Si no consigue estos condensadores, puede usar de 270 picofaradios. La medida picofaradio, equivale a una billonésima de faradio (0.000000000001 F).
En el código japonés de condensadores se escribe 331. (ver nuestro curso básico de electrónica).

Continuemos aprendiendo a ensamblar nuestro amplificador estéreo de 400 Watts…

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