Questo documento da per scontato che il lettore abbia una qualche esperienza nella riparazione di amplificatori di bassa potenza; una certa pratica, esperienza e pazienza (e fortuna ?) sono doti necessarie per lavorare su questo genere di apparecchi.
Per inciso, sono il FAQ Maintainer per i gruppi: comp.sys.m68k e comp.arch.bus.vmebus
Potete reperire queste FAQ e molte altre alla URL:
http://www.oritools.com/info/
Spero che questo documento fornisca informazioni utili a qualcuno. Buona fortuna!
Queste note si riferiscono agli amplificatori di potenza audio realizzati con componenti discreti (transistor), non a quelli costruiti con moduli, per esempio i moduli della serie STK. Sebbene molti dei concetti illustrati in questa sede siano anche idonei per gli amplificatori di potenza minore, la maggior potenza di alcuni amplificatori richiede l'utilizzo di tecniche particolari; un leggero difetto che potrebbe passare inosservato in un piccolo ampliicatore, potrebbe invece essere fonte di problemi in uno di grande potenza.
Ho sempre lavorato con amplificatori di potenza, ed ho sempre utilizzato come ricambi per lo stadio finale transistor di potenza della Motorola; quelli Giapponesi non sono mai durati abbastanza a lungo. Non ho nemmeno seguito le equivalenze suggerite nel databook ECG.
Come NPN ho utilizzato MJ15011 (10a,250v)
MJ15022 (16a,200v)
MJ15024 (16a,250v)
Come PNP ho utilizzato MJ15012, MJ15023, MJ15025
Si tratta di transistor in contenitore metallico TO-3. Per gli amplificatori che montano transistor con contenitori in plastica, molto probabilmente risulterà necessario procurarsi il componente originale.
Ho sempre avuto OTTIMI risultati con questi componenti. Ne esistono anche molti altri di ottima qualità, per esempio i componenti RCA, ma non è possibile reperirli con facilità da queste parti.
I transistor utilizzati nello stadio di uscita non sono molto costosi, a condizione di sapere dove acquistarli. I prezzi variano tra i 5 ed i 7 dollari qui in Canada; i prezzi ECG sono di molto superiori.
Il data disk Motorola è disponibile via ftp dal sito
nyquist.ee.ualberta.ca
nella directory
/pub/motorola/specinsecs
ed è denominato
spec6.zip (323KB)
Può essere di grande aiuto per selezionare i codici della
componentistica.
Non è molto importante la differenza tra un transistor da 10, 16 o anche 5 Ampere, ciò che conta è il parametro Vceo; valori compresi tra 200 e 250 Volt risultano appropriati per gli amplificatori di maggiore potenza. I transistor di uscita verranno collegati in parallelo utilizzando resistenze di emettitore di basso valore, cosicchè eventuali differenze di guadagno non rappresentano affatto un problema.
Nei più moderni amplificatori giapponesi vengono utilizzati come driver dei transistor ad alto guadagno; affinchè il circuito funzioni regolarmente, è necessario utilizzare componenti similari. Se nel databook ECG è indicato che si tratta di un transistor ad alto guadagno, molto probabilmente dovrete procurarvi il componente di ricambio originale.
Se avete a disposizione un variac, utilizzatelo; se testate l'amplificatore collegandolo direttamente alla rete, e l'apparecchio presenta ancora qualche problema, manderete immediatamente in fumo componenti del valore di centinaia di dollari. Se non possedete un variac, potreste utilizzare per il test una o due lampadine ad incandescenza di bassa potenza collegate in serie con il positivo e negativo dell'uscita dell'alimentatore. NON collegate le lampadine in serie con il cordone di alimentazione della rete elettrica; i condensatori interni potrebbero comunque caricarsi (sebbene più lentamente) fino a raggiungere livelli vicini alla piena potenza. Non utilizzate un regolatore di luminosità per lampadine ad incandescenza, percheè non risulta idoneo allo scopo.
Un oscilloscopio e un oscillatore audio sono pressochè d'obbligo, ma non è necessario che siano di elevata qualità. Vanno utilizzati per la ricerca di eventuali oscillazioni ad alta frequenza e per visualizzare la forma d'onda, in modo da assicurarsi che corrisponda a quella del segnale in ingresso. Possono anche essere utilizzati per la regolazione del bias.
Durante i controlli preliminari non utilizzate alcun carico sulle uscite; non ha senso aggiungere ulteriore corrente se l'amplificatore presenta ancora dei malfunzionamenti. Alcune volte un amplificatore progettato davvero male potrebbe oscillare senza un carico; in tal caso, aggiungete una resistenza di carico di valore relativamente elevato, intorno ai 100 Ohm.
Sostituite tutti i transistor di uscita, anche se alcuni di essi sembrano ancora in buone condizioni; i transistor potrebbero essere stati sottoposti a stress abbastanza intensi. Spesso utilizzo quelli ancora buoni per l'esecuzione dei vari controlli, nel qual caso sono ancora utilizzabili. Poichè i transistor di potenza sono collegati in parallelo, per i test iniziali potete utilizzarne solo uno della coppia NPN e PNP, per risparmiare denaro nel caso in cui dovreste bruciare tutto ancora una volta. Questo problema è ovviamente minimizzato con il variac, pertanto cercate di non far funzionare l'apparecchio a piena potenza per il momento.
Non è altrettanto imperativo sostituire i componenti dello stadio pilota; se i componenti non sono difettosi, secondo la mia esperienza è meglio lasciarli al loro posto, poichè una loro sostituzione significherebbe con molta probabilità andarsi a cacciare inutilmente nei pasticci. Per tali motivi, raccomanderei di lasciare le cose come stanno.
Controllate tutte le resistenze di potenza di basso valore ohmmico nei circuiti di emettitore dei transistor di potenza; i valori di resistenza sono minori di 1 Ohm e le potenze si aggirano su 2, 5 o 10 Watt. Cercate eventuali altri resistenze bruciacchiate; controllatele e cercate inoltre eventuali diodi in cortocircuito. Se l'amplificatore monta un piccolo transistor attaccato alle alette di raffreddamento come parte del circuito di bias, controllate questo transistor alla ricerca di cortocircuiti.
In realtà, come regola generale, i transistors e i diodi possono essere controllati molto velocemente utilizzando un ohmmetro, poichè la maggioranza dei componenti difettosi saranno del tutto in cortocircuito, piuttosto che presentare giunzioni in perdita. Per tali motivi, alcune volte un controllo dei componenti all'interno del circuito, senza smontarli, è tutto quanto necessario.
Utilizzate isolatori in mica e grasso di silicone di buona qualità - non esagerate col silicone. I transistor di potenza non dovrebbero raggiungere una temperatura maggiore rispetto a quella della propria aletta di raffreddamento quando l'amplificatore opera su un carico ragionevole.
Utilizzate puntali con pinzette per effettuare le connessioni, ricordando di lavorare ad amplificatore spento; è fin troppo semplice commettere un errore ...e....KA-POWW! (parlo per esperienza personale). Ciò è vero in modo particolare quando si fa funzionare l'amplificatore a piena tensione; a bassa tensione, il rischio di causare danni è minore.
Utilizzate anche i vostri sensi, cercate anomalie comuni come componenti bruciacchiati, puzza di bruciato, rumori scoppiettanti e componenti che cadono dallo chassis.
Non lavorate troppo a lungo su un amplificatore, specialmente se non riuscite a localizzare il guasto. Mettetelo momentaneamente da parte.
Tenete a portata di mano qualcosa per scaricare i condensatori elettrolitici di filtro del circuito di alimentazione; questi condensatori infatti immagazzinano la carica per lungo tempo. Una resistenza da 100 o 200 Ohm di potenza adeguata in serie ai loro terminali servirà allo scopo. Misurate il tempo richiesto per la scarica.
Alcuni amplificatori funzionano correttamente anche senza transistor di potenza e quando alimentano un carico ad alta impedenza; questa caratteristica risulta spesso utile per la riparazione dei problemi nei circuiti di pilotaggio, in modo da non doversi preoccupare per la eventuale distruzione dei transistor finali.
Non riparate gli amplificatori utilizzando delle cuffie piazzate sulle vostre orecchie.Mi raccomando, non fatelo! Se l'amplificatore inizia a funzionare ed il volume è regolato troppo alto, BANG!
Se fate tutto questo per lavoro, misurate e trascrivete il valore della potenza in uscita in watts RMS per canale sul conto da consegnare al cliente. Ai clienti piace leggere questo tipo di informazione, e a voi non costerà praticamente niente fornirla.
Ponete estrema attenzione, i condensatori e i transistor possono esplodere scagliando nello spazio circostante fumo e/o piccole parti in plastica. Nessuno inoltre vuole rimanere colpito da scosse elettriche.
Non siate superstiziosi, ma una preghiera può fare miracoli.
Se l'amplificatore dispone di un relè per la protezione degli altoparlanti, sarebbe il caso di ponticellarlo durante l'esecuzione dei test; non potete attendere che il relè scatti per vedere se l'amplificatore funziona oppure no. Se qualche componente dell'amplificatore è ancora guasto, nel tempo che vi occorre per regolare il variac al punto da far scattare il relè potrebbe succedere l'irreparabile.
Ponticellate i contatti del relè saldando due corti cavetti sui contatti; non utilizzate cavetti con pinzette, che potrebbero staccarsi al momento meno opportuno e forse mettere qualcosa in cortocircuito. Ricordate di non lasciare il relè in corto dopo aver terminato la riparazione. Il relè deve essere regolarmente attivato dalla circuitazione dell'amplificatore; se ciò non avviene, allora è segno che qualcosa non va.
Sappiate che l'amplificatore dissipa la maggior parte del calore a circa 1/3 della sua piena potenza di uscita, lavorando con un'onda sinusoidale in ingresso. Vero! - un'avventura di calcoli matematici lo dimostra. Fate funzionare per un certo tempo l'amplificatore in queste condizioni operative, si tratta di un buon test per controllare il funzionamento di ventole automatiche e protezioni contro il surriscaldamento.
La caduta di tensione attraverso i resistori di emettitore è troppo alta; normalmente dovrebbe essere compresa tra 10 e 30 mv. 10 Volts rappresentano un valore sicuramente troppo alto. I resistori di emettitore sono i più voluminosi, e hanno valori minori di 1 ohm. Le alette di raffreddamento dell'amplificatore tenderanno a scaldare in modo eccessivo. Al massimo, le alette dovrebbero "appena" scaldare. Alcuni costruttori fanno funzionare di proposito i propri amplificatori a temperature eccessive, ma dovreste comunque essere in grado di poggiare la vostra mano sulle alette di raffreddamento senza scottarvi.
Non è possibile accorgersene ad orecchio, ma l'oscilloscopio le metterà chiaramente in luce, senza contare che in queste condizioni l'amplificatore diventa bollente anche senza segnale in ingresso. La tensione di emettitore è troppo alta. Alcune volte si ascolta un rumore nell'altoparlante. Questo problema è molto più comune di quanto si possa pensare, e potrebbe distruggere l'amplificatore e/o gli altoparlanti, in particolar modo i tweeter. Oltre a ciò viene sprecata tantissima energia che non si trasforma poi in musica; ho visto amplificatori da 250 Watt che all'atto pratico non erogavano oltre 15 Watt agli altoparlanti.
Il clipping avviene a diversi livelli di segnale sulla parte superiore ed inferiore della forma d'onda; la cosa è anormale. In genere, dovrebbe essere possibile aumentare il segnale in ingresso fino a saturare l'amplificatore senza causare alcun danno; se l'amplificatore si brucia, probabilmente c'è qualcosa che non va. Come prova finale di funzionamento, offro ai teenager che ascoltano rock metal la possibilità di fare questa prova per ogni amplificatore riparato.
E' molto facile commettere un simile errore. Per finalità di test, potete regolare il bias a zero, o lasciare semplicemente i controlli nella loro posizione originale nel caso alzate il livello invece di abbassarlo.
Di solito il mio controllo finale consisteva nel far funzionare l'amplificatore a piena potenza e mettere in cortocircuito l'uscita utilizzando un cacciavite; l'amplificatore doveva sopravvivere, forse dopo aver semplicemente bruciato un fusibile. Ho perso questa abitudine, i moderni amplificatori Giapponesi sono dei veri e propri rifiuti, secondo la mia modesta opinione. Non sono robusti come dovrebbero.
La regolazione del bias non è così critica, come qualcuno vi potrebbe aver fatto credere; la regolazione dell'offset è invece leggermente più critica. Una tensione (alternata o continua) sulle uscite dell'amplificatore, senza nessun segnale in ingresso, indica un qualche malfunzionamento. La maggioranza degli amplificatori non dispone nemmeno più di tale regolazione; se c'è una tensione continua (forse 0.3 Volt o più), allora c'è un qualche problema nel circuito.
Il problema negli amplificatori di grande potenza è l'ammontare di corrente negli alimentatori. Ho trovato i transistor di progettazione americana (Motorola, RCA) molto più robusti degli equivalenti Giapponesi o Asiatici. La componentistica Europea è di qualità molto superiore, ma è difficile da reperire in Nord America.
I transistor di uscita devono sempre essere leggermente attivi, in modo tale che, quando un transistor cessa di condurre ed un altro inizia a condurre, la transizione sia fluida.
Se il bias è troppo elevato, l'amplificatore diventa bollente e consuma potenza per niente. Se il bias invece è troppo basso, i suoni a basso volume risulteranno distorti, mentre i suoni forti non saranno poi così male. L'effetto del bias troppo basso si osserva all'oscilloscopio come una inflessione o protuberanza al punto di voltaggio zero sulla forma d'onda in uscita dall'amplificatore.
Il bias può essere aumentato a questo punto fino a che questa inflessione appena scompare, non oltre. Alternativamente, il bias può essere regolato per una bassa caduta di tensione ai terminali delle resistenze di emettitore dei transistor di uscita. Queste resistenze hanno valori di resistenza molto bassi, di solito 1 Ohm o ancora meno; la caduta di tensione dovrebbe essere abbastanza bassa, da 0.01 a 0.03 Volt o roba del genere. E' difficile stabilirlo con esattezza, ecco perchè preferisco utilizzare il mio oscilloscopio.