Reparando amplificadores de potência (ART1013)

Escrito por Newton C Braga

As altas potências manuseadas pelas etapas de saída de amplificadores de áudio acima de 100 Watts tornam estes equipamentos bastante críticos quanto ao processo de diagnóstico e reparação. Qualquer descuido pode causar a queima de novos componentes que, dependendo de sua função, podem ser justamente os mais caros do aparelho. Como proceder na análise e reparação de equipamentos de áudio de potência é o assunto deste artigo, bastante importante para os técnicos e instaladores ou mesmo montadores de amplificadores de áudio de alta potência.

 

Por se tratar de artigo de 2000, as técnicas descritas são aplicadas nos amplificadores analógicos da época.

 

Ao lado dos amplificadores de áudio de alta potência que trabalham com circuitos integrados comuns e híbridos como os da série STK existem os tipos tradicionais e ainda mais comuns que operam com transistores bipolares.

Estes amplificadores, normalmente com saídas complementares como a mostrada na figura 1, utilizam transistores de altíssima potência (acima de 60 Watts na maioria dos casos) e que ainda operam em condições extremas de corrente e tensão.

Transistores como os da Motorola da série MJ15011, MJ15022 e MJ15024 para os NPN e MJ15012, MJ15023 e MJ15025 para os PNP com correntes de 10 a 16 ampères são os mais usados nos grandes amplificadores usados em conjuntos musicais e salões de baile.

 

Um amplificador de alta potência com transistores bipolares.
Um amplificador de alta potência com transistores bipolares.

 

Esta modalidade de operação os torna especialmente sensíveis a sobrecargas, curtos e outros problemas que podem tanto ocorrer durante o funcionamento como até num processo de diagnóstico de defeitos.

 

COMO REPARAR

Os principais pontos que devem ser observados quando se trabalha com estes equipamentos numa bancada de reparação são os seguintes:

 

a) Uso da lâmpada de série

Um erro comum que se comete ao se analisar este tipo de equipamento numa bancada é ligar lâmpadas em série com a alimentação, como mostra a figura 2.

 

Uso incorreto da lâmpada de série no teste de amplificadores.
Uso incorreto da lâmpada de série no teste de amplificadores.

 

Nestas condições, se o aparelho não tiver componentes em curto que façam com que a lâmpada acenda com máxima intensidade revelando o fato sem causar danos maiores, os capacitores da fonte vão se carregar praticamente com a máxima tensão.

O correto para a análise deste tipo de equipamento é ligar duas lâmpadas em série com o positivo e o negativo das alimentações contínuas que normalmente são simétricas, como mostra a figura 3.

 

Maneira correta de se usar as lâmpadas de série com amplificadores de potência.
Maneira correta de se usar as lâmpadas de série com amplificadores de potência.

 

 

b) Carga

Os testes preliminares de um amplificador suspeito devem ser feitos sempre sem carga. Existem casos em que amplificadores com configurações não muito bem elaboradas podem oscilar quando ligados sem carga. Neste caso, uma carga de baixa corrente, ou seja, uma resistência maior do que a impedância com que ele funciona pode ser usada. Um resistor de 100 Ω x 10 W pode ser usado para esta finalidade em lugar do alto-falante.

c) Nos amplificadores de potência muito elevada é comum termos diversos transistores do mesmo tipo ligados em paralelo para aumentar a capacidade de corrente das etapas de saída, conforme mostra a figura 4.

 

Ligação de transistores em paralelo numa etapa de alta potência.
Ligação de transistores em paralelo numa etapa de alta potência.

 

Se for encontrado um desses transistores com problema, o correto é trocar todos do mesmo ramo. No processo que levou a queima de um dos transistores pode perfeitamente ocorrer que os outros tenham sido afetados e com isso suas características estejam mudadas.

Não será interessante para o montador ter o transistor novo queimado novamente (e também os outros do mesmo ramo) ao fazer a reparação.

 

d) Resistores de emissor

Os emissores dos transistores das etapas de saída de alta potência normalmente têm ligados resistores de baixas resistências (entre 0,1 e 2,5 Ω) e altas potências (1 a 10 Watts de fio).

Estes resistores podem abrir com a queima do transistor e isso normalmente não deixa sinal visível de queima na maioria dos casos. Faça um teste em todos eles.

Os resistores de menores dissipações também podem queimar quando os transistores da etapa de saída queimam. Neste caso, para os tipos de carbono, sinais de escurecimento podem ser uma boa pista para um componente danificado.

 

e) Isoladores

Um ponto importante no reparo é o referente a reinstalação dos transistores de potência em seus dissipadores.

Em condições normais de funcionamento o transistor não pode estar muito mais quente que o próprio dissipador. Se isso ocorrer é porque o calor não está sendo convenientemente transferido do transistor para o dissipador.

O ponto crítico é justamente o isolador que deve ser mica e untado com pasta térmica. Não deve ser usada pasta em excesso, mas apenas o suficiente para garantir que toda a superfície do transistor e do dissipador possam ficar em contacto com o isolador, conforme mostra a figura 5.

 

Como montar um transistor de potência num dissipador de calor.
Como montar um transistor de potência num dissipador de calor.

 

f) Se for realizar medida de tensões (com o aparelho ligado, portanto) tome muito cuidado. Sempre ligue antes as pontas do voltímetro usando garras apropriadas e somente depois a alimentação do amplificador.

Um simples descuido pode colocar componentes em curto e como as correntes disponíveis nestes circuitos são elevadas as consequências podem ser muito graves.

 

g) Não use fones de ouvido para fazer testes no amplificador. Se ele voltar a funcionar repentinamente no máximo volume ou houver um curto nas etapas de saída que produzam um estalo no fone ele pode ter consequências bastante desagradáveis conforme mostra a charge da figura 6.

 

Não user os fones de ouvidos para o teste.
Não user os fones de ouvidos para o teste.

 

 

O QUE PROCURAR

Alguns pontos importantes nas medidas de corrente e tensão, verificação de funcionamento e oscilações podem ser importantes para os leitores:

 

a) Correntes de polarização - para verificar as correntes de polarização dos transistores de potência de saída é suficiente medir a tensão sobre os resistores de emissor.

As tensões devem ficar tipicamente na faixa de 10 a 30,mV. Tensões acima deste calor indicam problemas com os transistores os as etapas em que estão estes componentes.

 

b) Oscilações de alta frequência - certos amplificadores podem oscilar o que pode ser constatado pelo exame do sinal no osciloscópio. A oscilação faz com que uma boa parte da potência seja perdida com uma redução do volume nos alto-falantes.

 

c) Clipping - o corte dos sinais causando distorção conforme mostra a figura 7 é um problema bastante comum nos amplificadores.

 

Corte do sinal por saturação ou problemas do circuito.
Corte do sinal por saturação ou problemas do circuito.

 

Se o sinal de entrada não estiver distorcido desta forma ou ainda não saturar o circuito o problema pode estar no próprio circuito.

 

COMO AJUSTAR A POLARIZAÇÃO

Os transistores de saída devem estar polarizados de modo que uma corrente circule por eles mesmo na ausência de sinal quando operam nas etapas em simetria complementar.

Nestas etapas quando um transistor conduz o outro fica no corte e vice-versa.

Se os transistores estiverem com corrente excessiva de polarização teremos perdas por aquecimento e se a corrente for muito baixa teremos distorções com sons de baixo volume.

A polarização correta pode ser observada no osciloscópio sendo ajustada para o ponto em que a alteração na forma de onda conforme mostra a figura 8 muda.

 

Em (a) o sinal distorce por problemas de polarização.
Em (a) o sinal distorce por problemas de polarização.

 

 Esta polarização deve ser ajustada para que uma tensão entre 10 e 30 mV seja obtida nos resistores de emissor.

 

CONCLUSÃO

Os cuidados principais, conforme vimos referem-se ao problema de se evitar que descuidos causem correntes intensas indevidas queimando outros componentes ou mesmo os componentes que tenham sido substituídos.

Com potências na faixa de 100 a 500 W muitos amplificadores trabalham com tensões e correntes muito altas que podem causar grandes danos em componentes delicados. Por este motivo o máximo de cuidado em qualquer medida, reparação ou teste é fundamental para se manter a integridade do equipamento levando-o de volta ao funcionamento normal.