Projetos eletrônicos

Amplificador de 100W valvulado

Veja o vídeo com detalhes no YouTube! → https://www.youtube.com/watch?v=WCfgsrxxwe8

Esse amplificador foi concebido tomando por base a ideia de sempre reutilizar materiais, muitas vezes e sucata, e baixo custo, acessível para o hobbysta.

A base foi outro projeto que fiz com o amplificador valvulado de 20W em outro artigo nessa página. E para um aparelho desse porte, foi necessário montar uma caixa acústica que respondesse à altura, então saiu também outro trabalho, comentado aqui nesse link.

Repito aqui o link do projeto original que me inspirou nesses dois. Recomendo dar uma olhada.

Toda a base da concepção foi a mesma do outro amplificador. Basicamente aumentei o número de válvulas de saída, usei transformadores e fontes de alimentação maiores.

A escolha das válvulas

Dessa vez tive que utilizar algum critério além da disponibilidade em mãos. E foi assim: são 12 peças, 10 na saída, a divisora de fase e a pré-amplificadora. Eu pretendia ligar os filamentos em série para não ter que utilizar um transformador específico para esse fim.

As válvulas Pxx tem filamento de 300mA e tensão maior. As PL36 ,por exemplo, precisam de 25V. Assim, só nessas 10 peças eu pecisaria de 25 x 10 = 250V! A fonte seria mais complicada. Então optei pela família Xxx, com 600mA de filamento e metade da tensão. Somando todos os filamentos em série, fiquei com:

· 10 x 12,8 (XL36) + 3,5(7AU7→veja diagrama) + 2,5(XF86) = 134V, coisa bem mais fácil de conseguir

O único porém é que essas peças são um pouco exóticas, precisei garimpar mais a internet para conseguir comprar.

O circuito

Clique na imagem para ampliar.

Fontes

São duas fontes separadas, uma não isolada para os filamentos e outra para prover as tensões de trabalho.

Antes delas, instalei um filtro para retirar o ruído de rede que pode ter origem de chaveamento de motores ou eletrodomésticos nas proximidades, formado pelo reator TR2, retirado de reator queimado de lâmpada e C15.

Fonte dos filamentos

A princípio, os calefadores são uma entidade independente do circuito eletrônico, mas eu fiz diversas experiências e sempre que usei tensão contínua percebi que o efeito hum (aquele ronco de 60 ou 120Hz) é muito menor. Então montei esse circuito não isolado para ter a tensão contínua conveniente e barata.

O capacitor em série (C21, 63uF) com a entrada tem duas funções:

· O capacitor do retificador (C13 e C14) é carregado com a tensão de pico, daria em torno de 180V e eu preciso de 134V

· A reatância do capacitor em série provoca uma queda de tensão interessante no pré-aquecimento, melhorando a vida útil das ‘meninas’

Para calcular o componente correto, utilizei as fórmulas comentadas no artigo que pode ser acessado clicando aqui. Acrescentei um pouco mais de capacitância para recuperar as perdas da retificação/filtragem.

Ainda, o capacitor em série são de motores, bem mais barato que os comuns. Associei em paralelo 4 peças de 7uF e um de 35uF. Espaço não é problema...

Após o capacitor série, a tensão é retificada pelos diodos D1 a D4 e filtrada no filtro π formado por C13, L1 e C14. Esse filtro reduz bastante o ruído de alta frequência gerado pela retificação.

L1 foi retirado de reator queimado de lâmpada fluorescente de 2x110W. Aliás, você pode encontrar peças interessantes nesses dispositivos.

ATENÇÃO: esse cálculo é para o circuito funcionar em 127V! Se for usar em 220V, a capacitância série deve ser revista sob pena de queimar os filamentos!

Fonte principal

Como todo circuito valvulado, a tensão é alta. Encontrei um transformador (TR1) industrial antigo que a princípio era redutor de 440V para 220V. Alimentei ao contrário, ou seja, usei o secundário como primário e pela proporção de 2, alimentando com 127V saiu 254V, que depois de retificado e filtrado chegou fácil aos 360Vcc! .

O retificador e filtro π são formados pelos diodos D5 a D8 e por C1, L2 e C2. Novamente, L2 retirado de reator de lâmpada e a escolha por esse filtro por proporcionar uma ótima redução de ruído de alta frequência do retificador.

A saída de +110Vcc regulada utilizada pelo pré-amplificador é feita com o regulador paralelo formado por R22, zener D11 e capacitores C17 e C18.

Finalmente, temos uma fonte de -51V utilizada para polarizar corretamente as grades das válvulas de saída. Esse sub-circuito é uma solução peculiar e bem interessante do autor original. Pega uma amostra da tensão alternada através do capacitor C3, retifica e filtra com D9, D12 e C4 e outro regulador paralelo com o zener D10 e R21. Cuidado com a polarização de C4, D10 e C19, por ser uma fonte negativa!

A tensão de todos os capacitores respeita a regra de ser em torno de 50% maior que o utilizado para garantir a vida útil.

Pré-amplificador

A XF86 foi desenvolvida para ser pré-amplificadora de áudio em receptores de TV e rádio, tem blindagem interna que pode ser aterrada nos pinos 2 e 7. Basicamente adapta os poucos volts que chegam na entrada para uma centena deles, necessário para a excitação das próximas etapas. Dessa forma, esse circuito não amplifica um sinal muito pequeno como cápsula de toca-discos ou microfone. Para isso é necessário outra etapa pré-amplificadora. Para o caso de toca-disco, montei um pré estéreo valvulado para essa finalidade,como está descrito nesse artigo.

Potência

Essa parte começa na 7AU7, um duplo triodo responsável por separar o semiciclo positivo do negativo e entregar às duas metades do push-pull. Se o circuito fosse transistorizado, isso seria desnecessário pois usaríamos componentes complementares na saída (transistores NPN e PNP por exemplo). Como nas válvulas isso não existe, ela é necessária. O autor original usa uma 12AX7, famosa nos cubos valvulados e pedais de efeito para guitarra e baixo. Eu só tenho um exemplar desse em um osciloscópio valvulado (que funciona!), optei pela outra e sinceramente não percebi grandes diferenças entre elas testando o circuito final.

7AU7

Saindo do inversor de fase, o push-pull é formado por 5 pares de XL36. O legal desse arranjo é que podemos iniciar com apenas um par e ir ampliando o “poder” adicionando mais pares ,a medida que, as condiçõe$$ permitirem... Nesse caso, coloquei resistores de 22Ω x 10W entre os pinos 2 e 7 dos soquetes que ainda não têm válvulas para fechar o circuito série. A medida que novas peças são colocadas, retiro os resistores.

Caso você resolva montar, faça sempre aos pares, o circuito fica desbalanceado se um lado –semiciclo- tiver um número diferente de válvulas do outro e o som não fica bom.

Encontrei essas peças no Mercado Livre ao preço de R$35,00 cada.

O transformador de saída é outro detalhe importante. É absolutamente necessário para adaptar as impedâncias. Explico: no caso dos transistores que trabalham com tensão baixa e corrente alta, entregam a potência diretamente aos alto-falantes sem muita cerimônia, porém para nossas amigas esquentadas que trabalham com centenas de volts e poucos miliampères, o uso do transformador para baixar a tensão e subir a corrente é fundamental.

O ideal seria uma peça de 100W com primário de 4KΩ + 4KΩ e secundário de 8Ω, porém como ultimamente os valvulados voltaram a ser modinha, custa muito caro.

Dessa forma, como a necessidade é a mãe da criatividade, usei um transformador de comando elétrico de 100VA, 110+110V / 24V. Provavelmente se usasse a peça correta, o volume final e até a qualidade seriam diferentes. De qualquer forma, fiquei positivamente surpreso com o resultado.

Fotos da construção

Placa de alumínio furada para as válvulas e caixa para 5 canais ao fundo.

Todos os soquetes rebitados em seus lugares.

Componentes soldados.

Povoado com as válvulas.

Esquentando.

Amplificador em teste com a caixa.

Lista de material

Semicondutores

D1 a D8, D9 e D12 = diodos retificadores comuns 1N4007 ou similar

D10 = Zener para 51V ou 52V x 1/2W

D11 = Zener para 110V ou 120V x 3W

Válvulas

U1 = XF86 → pêntodo pré-amplificador

U2 = 7AU7 ou XCC82 → duplo diodo

U3 a U12 = XL36 ou 13CM5 → pêntodos de potência

Transformadores/Indutores

TR1 = transformador com entrada 127V ou 127/220V e saída com 250V e pelo menos 120VA de potência (*veja texto).

TR3 = reator para eliminar ruído de rede elétrica, retirado de reator de lâmpada (*veja texto).

TR3 =

ideal → transformador de saída para válvulas, primário com center-tap 4KΩ + 4KΩ e secundário com 8Ω. Potência de 100VA.

o que usei → transformador de comando elétrico, primário 110+110V e secundário 24V ligado de forma que o primário funcione como se tivesse center-tap (veja o esquema). Potência de 100VA.

L1 e L2 = 4mH (*veja texto)

Capacitores eletrolíticos – como a tensão é alta, não economize nesse quesito

· observação – procure comprar componentes de boa qualidade, esses são os de vida mais curta. Uma sugestão de fabricante muito bom é Epcos.

· Capacitâncias maiores e/ou tensões maiores podem ser usados, nunca menores.

C6 = 22uF x 25V

C19, C22 e C23 = 22uF x 100V

C7 = 22uF x 150V

C10 = 22uF x 450V

C4 = 100uF x 100V

C18 = 100uF x 200V

C1 e C2 = 150uF x 450V

C13 e C14 = 330uF x 250V

Capacitores de cerâmica e/ou poliéster

C5 = 10nF x 150V

C9 = 22nF x 450V

C20 = 100nF x 100V

C8 = 100nF x 150V

C16, C17 e C24 = 100nF x 250V

C11 e C12 = 220nF x 500V

C21 = 63uF x 250V (*veja texto)

C3 e C15 = 330nF x 600V

Resistores

R19 e R20 = 10R x 5W †

R3 = 100R x 1/8W

R25 e R26 = 100R x 3W †

R10 = 1K x 1/8W

R2 = 1K8 x 1/8W

R22 = 2K2 x 2W

R14 = 5K6 x 1/4W

R4 = 10K x 1/8W

R15, R16, R17 e R18 = 10K x 3W †

R1 = 22K x 1/8W

R11 e R21 = 22K x 1/2W

R5 = 47K x 1/8W

R8 e R9 = 100K x 3W

R6 = 390K x 1/8W

R7 = 1M x 1/8W

R12 e R13 = 3M3 x 1/8W

† - veja esquema para aumentar proporcionalmente os componentes marcados ao número de válvulas usado

Potenciômetro

VR1 = 1M log (1MA) – de preferência log

Outros

2 – Conectores fêmea para P10 – fixação em painel

1 – Placa de alumínio de 300 x 420cm

10 – soquetes octal para válvula – solda com fio

2 – soquetes noval para válvula com shield (caneca) – solda com fio

Madeira para confeccionar o gabinete

Fios, cabos, solda, ponte de terminais, knob, etc.

Em eterna construção