高保真厚膜功放ＳＴＫ４０２－１２０

廖建興

STK402-120是日本三洋電機(jī)公司生產(chǎn)的新型厚膜IC，它是一種高保真的雙聲道音頻放大器，每聲道額定輸出功率120W。電路內(nèi)集成了兩個性能指標(biāo)完全相同的功率放大器，具有優(yōu)良的動態(tài)性能和完善的保護(hù)功能，尤其適用于家庭影院Hi-Fi放大器、有源音箱等音響設(shè)備。

引腳功能及特點(diǎn)

STK402-120采用15腳SIP15厚膜封裝形式，外形尺寸如圖1所示。封裝采用了三洋公司獨(dú)特的金屬基片絕緣工藝技術(shù)，比同尺寸的集成功率放大器減小60%的管耗，因此僅需要較小的散熱器即可滿足其散熱要求。

STK402-120內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，電路內(nèi)置新研制的寬頻直流耦合放大電路（OCL功放電路），前置級由差動放大電路組成，可單輸入，也可平衡輸入；輸出級系達(dá)林頓互補(bǔ)式。這種結(jié)構(gòu)有利于提高放大器對信號低頻的控制力度和減小非線性失真。附表為STK402-120的引腳功能。

主要電氣參數(shù)及保護(hù)功能

STK402-120的主要電氣參數(shù)如下：在20Hz ~20kHz、RL=6/8Ω的條件下，THD為0.1%時，每聲道連續(xù)輸出功率PO為80W；THD為1%時，每聲道連續(xù)輸出功率PO為120W；電源電壓Vcc為±39 ~±65V，典型值為±57V；每聲道最大輸出峰值電流IOMAX為15A；總諧波失真THD（PO=0~50W，f=20Hz ~20kHz）為0.01%；靜態(tài)電流Icco為40mA（典型值） ；立體聲分離度為70dB ；輸出噪聲電壓VNO低至1.2mVrns；輸入阻抗Ri為55kΩ；電源紋波抑制比為55dB；輸入靈敏度VINL為750mV；信噪比SNR為100dB；中點(diǎn)電位偏移VN為-70 ~ +70mV；頻率響應(yīng)f為20Hz ~20kHz；負(fù)載阻抗RL典型值為6Ω；工作溫度Top在-30 ~ +125℃。

STK402-120具有以下完善保護(hù)功能：⑴超溫限制。當(dāng)厚膜塊結(jié)溫（Tj）達(dá)到或超過150 ℃時自動關(guān)閉輸出。⑵過壓斷開。電源電壓超過±65V，過壓保護(hù)電路開始動作。⑶短路保護(hù)。輸出端與地、輸出端與VCC之間短路時有過流限制保護(hù)。

應(yīng)用電路

由STK402-120組成的2×120W立體聲功率放大器電路如圖3所示。電源電壓+Vcc從IC1的4腳、8腳施加，-Vcc通過IC1的9腳、12腳施加，13腳接地，3腳不用。左、右聲道信號分別經(jīng)過R1、C1、R2、C3和R17、C15、C14、R16、C12組成的低通濾波電路，通過IC1的1腳、14腳輸入放大器，IC1的6腳、7腳和10腳、11腳輸出直接驅(qū)動左、右揚(yáng)聲器負(fù)載RLL、RLR（6Ω/8Ω）。

R3、C4、R9、C7和R13、C10、R15、C13組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，適當(dāng)降低高頻端增益來保證放大器頻響特性曲線的平直。放大器的閉環(huán)電壓增益GV=31dB，增大負(fù)反饋電阻R9和R13，可提高放大器的增益，但不宜片面追求末級電壓增益，過高的電壓增益易引起放大器自激。R7、R8和R1、R12為功率輸出管射極負(fù)反饋電阻，其作用是減小輸出信號的非線形失真。C6、C8、C9、C11為濾波電容，要求它們盡量靠近IC相應(yīng)的管腳（不大于2cm），以降低電源紋波電壓。C23、C24用于消除電源中的高頻噪聲，防止放大器產(chǎn)生自激。電感L1、L2主要作用是減小揚(yáng)聲器線圈或分頻濾波器等容性負(fù)載對反饋回路的影響，保證放大器的正常工作。R5、C5和R19、C16組成RC消振電路即“茹貝爾”網(wǎng)絡(luò)，阻止放大器振蕩。

μPC1237H及外圍元件組成喇叭保護(hù)電路，其工作過程如下：當(dāng)接通功放電源時，繼電器JK延遲一段時間將喇叭接入功放；而斷開功放電源時，μPC1237H的4腳檢測到關(guān)機(jī)信號立即使繼電器JK斷開喇叭，因此放大器在開/關(guān)機(jī)時徹底消除了大電流對喇叭的沖擊。當(dāng)STK402-120工作異常或者意外損壞而導(dǎo)致輸出中點(diǎn)電位過高（高于1.8V）時，繼電器JK失電，常開觸點(diǎn)跳開，喇叭與功放斷開，有效地保護(hù)喇叭不受損壞。

元件選擇 IC2采用NEC公司生產(chǎn)的μPC1237H喇叭保護(hù)專用芯片。R4、R18選用4.7Ω/10W水泥電阻；R20、R21選用五色環(huán)500Ω/2W金屬膜電阻，其余電阻均用0.5W五色環(huán)金屬膜電阻。L1、L2可采用Φ1.2mm的漆包線在R4、R18上密繞33匝制成。D1~D4選用20A/100V的橋堆；D5、D6均用1N4184型開關(guān)二極管。C1、C3、C7、C10、C12、C15選用高頻特性較好的CBB電容；C5、C16選用0.1μF溫度特性較好的聚脂薄膜電容；C2、C14采用漏電小、精度高的鉭電解電容，其容量不大于3.3μF（取C2=C14=2.2μF），以獲得最佳的防沖擊聲效果；C17、C18選用10000μF/68V“黑金剛”系列大電解電容，其余電容只要耐壓大于68V即可。JK選用JQX-27F型繼電器。變壓器B選用功率大于400W的優(yōu)質(zhì)環(huán)牛，次級輸出為45V×2。

安裝調(diào)試IC1應(yīng)安裝在長200mm、寬80mm、厚5mm的鋁制散熱器上，并在IC1的背面均勻加涂一層導(dǎo)熱硅脂，讓IC1與散熱器有良好的接觸，以利于散熱，同時應(yīng)保證散熱器與電路板上的其它元件絕緣。開機(jī)時，測得電源電壓應(yīng)在±57V左右，正、負(fù)電壓的偏差應(yīng)小于0.5V。通電約5秒鐘后，繼電器JK吸合，此時測得放大器的中點(diǎn)電位應(yīng)在100mV以內(nèi)，靜態(tài)電流約20~80mA。一般只要元件質(zhì)量良好，焊接無誤，通電即可正常工作。

注意事項STK402-120的負(fù)載阻抗應(yīng)不低于4Ω(典型值為6Ω)，否則在大動態(tài)時有“軟腳”的現(xiàn)象，而且放大器發(fā)熱也比較厲害。