Když si chtěl v dřívějších dobách člověk přehrát desku na gramofonu, nebo dnes pustit empétrojku na reprobedny, potřebuje k tomu zesilovač - zesilovač nízkofrekvenční a dostatečně výkonný. Během let jsem se setkal nebo postavil spoustu zesilovačů. Od těch primitivních až po relativně složité. Všechny hrály a dlužno říci, že hrály dobře. I primitivní zapojení hrála až překvapivě dobře. To v čem se ale mezi sebou výrazně lišily, byla jejich energetická účinnost a tedy i to, jak se při provozu zahřívaly.
V letech mého dětství, když bývaly polovodiče ještě velmi drahou záležitostí, se dal poměně levně postavit zesilovač elektronkový. Tím nemyslím nějaký velký kytarový zesilovač typu Marshall, ale něco jednoduchého pro hlasitý poslech v místnosti. Stereofonní zvuk v té době prakticky neexistoval, zesilovače byly jen monofonní. A tak stačilo do nějaké skříňky zabudovat síťový transformátor, výstupní transformátor, elektronky z nějakého staršího rádia, třeba v té době snadno dostupnou předzesilovací pentodu EF22, koncovou pentdu EBL21 a usměrňovací duodiodu AZ11. Schéma zapojení tohoto zesilovače bylo velice podobné obyčejné dvoulampovce. Hrálo to parádně, výkon zesilovače pracujícího ve třídě A byl poctivé 3 watty. Ty 3 watty byly skutečné, ne virtuální jako dnes a když jste si to pustili naplno, přišli na vás bušit sousedi. Zkreslení bylo okolo 10%. (Ano, čtete správně - zkreslení 10%, ale to si nepředstavujte jako nějaké chrčení. Lampové zkreslení se projevuje na ucho jako plný, na basech měkký a příjemný zvuk. Ale protože to není věrný originál vstupního signálu, musíme to označovat jako zkreslení.) Spotřeba byla okolo 30 wattů - tj. celková účinnost pouhých 10% a k tomu 90% tepelných ztrát. Žhavení elektronek, anodová ztráta, vákuový usměrňovač, ztráty v transformátorech, to všechno chce své...
Mé první pokusy použít místo elektronek tranzistory, mě neuspokojily. Dvoučinný zesilovač osazený čtyřmi tranzistory 103NU70 byl složitý, drahý, poruchový a výkonově zcela nedostatečný. Zesilovač s tranzistory GC511 a GC521 byl o něco výkonnější i stavebně jednodužší (protože neobsahoval transformátory), avšak co do výkonu stále nesplňoval moje potřeby a co chvíli shořel. Ale pak se smůla prolomila a mým oblíbeným typem, který nikdy nezklamal, se stal tranzistorový zesilovač Minimax. Byl jednoduchý a nezáludný, protože pracoval ve třídě A. Jednalo se o tři tranzistory v darlingtonově zapojení (KF508, KU611, KD606). Poslední z nich byl na pořádném chladiči. Signál z výkonového tranzistoru šel do masivní nízkofrekvenční tlumivky se vzduchovou mezerou, přes kterou procházel plný napájecí proud několika ampérů z 12V zdroje. (Jako tlumivka mohl posloužit i větší výstupní transformátor z elektronkového přijímače, ze kterého se odstranilo tenké primární vinutí a ponechalo se pouze silné vinutí určené pro připojení reproduktoru.) Signál pro reproduktor se zbavil stejnosměrné složky tak, že se vedl přes velký elektrolytický kondenzátor. Zesilovač byl citlivý na nastavení klidového proudu, ale když se to nastavilo správně, hrálo to jedna báseň. Samozřejmě topilo to jako kamna, ale výhodou na oplátku bylo, že se to přebuzením ani zkratem na výstupu nedalo poškodit. Klidový proud přes koncový tranzistor byl značný a tak se spotřeba ze zdroje pohybovala trvale okolo několika ampérů bez ohledu na vybuzení zesilovače. Celková účinnost byla okolo 40% a zbývajících 60% byly tepelné ztráty.
Třetí oblíbenou verzí domácího zesilovače byly všechny odvozeniny od notoricky známého zapojení Transiwatt. Prostě dva komplementární výkonové tranzistory, třeba KD606 a KD616, buzené několika dalšími tranzistory např. KF507, KU611. Jako začátečník jsem se vždy vyhýbal zesilovačům, které vyžadovaly symetrický zdroj a dával přednost asymetrickým zapojením, kde se signál do reproduktoru odděloval přes elektrolytický kondenzátor. Taková zapojení bývala v provozu mnohem odolnější. Rukami mi prošly i integrované obvody MBA810 či MDA2020. Mimochodem, na „osumset desítku DASku” nemohu říci jediné křivé slovo - zvládala neuvěřitelné věci. Spotřeba malá, účinnost dobrá a příjemný zvuk.
Někdy na konci sedumdesátých let minulého století začal můj velmi dobrý kamarád z Boskovic - Petr Veselý, pod odborným dozorem svého známého pana Mádleho, stavět „spínaný zesilovač”, tj. jednoduchou verzi zesilovače ve třídě D. Nemám k dispozici přesné schéma zapojení, ale pokud si matně vzpomínám, princip byl takový, že vstupní signál přicházející z magnetofonu vstupoval do komparátoru, který jej porovnával s pilovitým signálem, který generoval integrovaný obvod NE555. Tím vznikal šířkově modulovaný signál, který se následně upravoval pomocí schmittova obvodu a vzniklými obdélníkovými impulzy proměnné šířky se budil koncový tranzistor KU605 až do saturace. Následovala tlumivka a kondenzátor, na kterém pak opětovně vznikal nízkofrekvenční signál. Nějak to tehdy hrálo, ale žádná hitparáda. Na megafon nebo nějaký obecní rozhlas dobré, ale na hudbu ne. Problém byl nízký vzorkovací kmitočet. Jenže tehdejší součástky vyšší kmitočty moc dobře nezvládaly.
Už několik let se „spínané zesilovače”, tedy správně řečeno zesilovače pracující ve třídě D, prodávají jako cenově dostupný oživený modul. Podlehl jsem pokušení a jeden takový modul jsem si zakoupil prostřednictvím internetového obchodu. Nechtěl jsem troškařit a tak jsem si vybral modul XH-M543 s integrovaným obvodem TPA3116D2, který byl zapojený jako stereofonní zesilovač určený pro napájení 10 až 24V= s maximálním výkonem 2× 50W a kmitočtovým rozsahem 18Hz až 100kHz. Bylo mi sympatické, že je modul, narozdíl od některých jiných, opatřený chladičem. Razím totiž heslo: „Kdo chladí, ten hraje!” Bohužel jsem netušil, že právě chladič bude kamenem úrazu celého zesilovače.
Když balíček před vánoci dorazil, dychtivě jsem jej rozbalil. Mezi hromadou dalších objednaných součástek byl i plastový sáček s výše uvedeným zesilovačem. Přichystal jsem pořádné reprobedny, laboratorní zdroj jsem si nastavil na +12V= a na vstup zapojil signál z MP3 přehrávače. Odběr ze zdroje se prakticky žádný nekonal, ale to je bez signálu u tohoto typu zesilovačů normální. Postupně jsem začal přidávat hlasitost, ale ticho trvalo. Pak jsem s plošným spojem nedopatřením pohnul a místností to zaburácelo jako hrom.
Zjistil jsem, že aby to hrálo, musím mírně zatlačit na chladič. Ejhle - špatný kontakt!! Přinesl jsem si tedy plastovou modelářskou svěrku a chladič stisknul ke kuprextitu. Schválně jsem si pro testování vybral skladbu Barbarské pobřeží od skupiny Asonance. Kdo tuto skladbu zná, určitě ví proč - zvuk bubnu, který se ve skladbě vyskytuje, snadno odhalí chyby, pokud snad překombinované zpětné vazby v zesilovači nedokáží obdobné nárazové zvuky zvládat. Ale zesilovač to ustál a hrál docela dobře. Odběr ze zdroje se při běžné poslechové hlasitosti pohyboval v řádu stovek miliampérů. Ale když se tomu při 21V napájení řádně „okouřilo” až bedny poskakovaly, problikávala na zdroji i pětiampérová nadproudová ochrana. Chladič byl jen mírně teplý. Naopak nejnižší napětí, které ještě dostačovalo na spolehlivou funkci a dobrý poslech v místnosti, bylo okolo 8 voltů. Účinnost zesilovače je ve srovnání s třídou A nebo AB opravdu excelentní, výrobce udává až 95% a vynikne to kdekoli, kde potřebujete šetřit elektřinou z akumulátorů.
Prodejce uvádí, že vzorkovací kmitočet zesilovače je 1,2 MHz, což vůbec není špatné. Chtěl jsem vědět, jaké rušení produkuje zesilovač na středních vlnách. Ale dříve než došlo na nějaké pokusy, začaly se v chodu zesilovače objevovat výpadky. Špatný kontakt se zhoršoval a na chladič bylo potřeba tlačit čím dál větší silou. Nakonec chadič odpadl úplně - i s odtrženým integrovaným obvodem. Když jsem to uviděl, bylo mi jasné, že to nemohlo vydržet. Výrobce přilepil chladič na integrovaný obvod jedinou kapkou tmelu, aniž by podlouhlý chladič jakkoli zajistil proti houpání a vibracím (např. dvěma dalšími kapkami tmelu mezi chladič a plošný spoj). Celou váhu chladiče tak držely subtilní nožičky SMD integrovaného obvodu, což cínová pájka, při provozu namáhaná značnými proudy, nemohla zvládnout. Opětovně připájet to nebylo možné - pod chladič není přístup a odlepit integrovaný obvod z chladičě bez jeho zničení také nelze. Po půl hodině provozu tak byl modul zesilovače definitivně na odpis...
A závěr? Zesilovače třídy D skutečně hrají, a nezní to špatně. Energeticky jsou navíc velmi úsporné. Ale nekupujte si moduly zesilovačů, pokud nemají chladič upevněný šrouby! Asi je jedno, kde kupujete - zda třeba v Česku na Hadexu nebo přímo na Aliexpressu (bude to stejná Čína, stejný výrobce a stejná chyba). V takovém případě si raději kupte modul, který chladič nemá a opatřete si ho chladičem sami - dobře a kvalitně upevněným tak, aby mechanicky nenamáhal vlastní integrovaný obvod. Ušetříte si zbytečné rozčarování.
Jistě se teď najde někdo moudrý, který mi poradí zesilovač u prodejce reklamovat. Ale to je sporná věc - odeslán mohl být nepoškozený a viníkem může být dopravce PPL. Nejde to totiž ani prokázat, ani vyloučit. Každopádně modul je po mechanické stránce zkonstruovaný špatně, takže i při úspěšné reklamaci bych nakonec obdržel zase modul se stejnou chybou a to fakt nechci...
[autor: OK2TAR; datum: 25.12.2023; licence: CC-BY-ND]