Hiraga-Endstufe

Klasse-A Endverstärker nach Jean Hiraga

Das Schaltungsdesign für diese Endstufe stammt noch aus den 70er Jahren, als eigentlich potente Kraftprotze mit mehreren hundert Watt modern waren.
Dieser Klasse-A Verstärker leistet aber nur etwa 10-15 Watt, klingt dafür aber erstaunlich gut.
Ursprünglich von Jean Hiraga entwickelt, wurde diese Endstufe mit 2 Batterien (Autobatterien) betrieben, die Elkos im Originaldesign sind nochmals deutlich "größer" als das, was ich in meinem Verstärker verwendet habe. Da der Verstärker in Relation zu dessen Ausgangsleistung geradezu "riesig" wirkt und dazu noch durch die Batterien ein enormes Gewicht aufwies, nannte man in "Le Monstrè" - "das Monster".
Mit einer Betriebsspannung von + / - 12 Volt erreichte der Verstärker gerade mal 8 W pro Kanal.
Ich verwende einen Trafo, der hinter dem Gleichrichter und den Elkos etwa + / - 24 Volt erreicht, daher ist die Ausgangsleistung bei mir "etwas" höher und auch der Ruhestrom ist mit 1,2 A schon ganz schön "happig". Der Verstärker verbrät so im eingeschalteten Zustand ca. 160W, ohne dass auch nur ein Mucks dabei herauskommt.
Das Design basiert dabei auf direkten Signalwegen ohne jede frequenzgangbestimmende zusätzliche Bauteile wie Kondensatoren und Filtern und überträgt daher von DC (Gleichspannung) bis zur Cutoff-Frequenz der Transistoren alles was man ihm vorgibt. Die Signalquelle sollte daher unbedingt gleichspannungsfrei sein, da sonst der Lautsprecher mit einer Gleichspannung beaufschlagt wird, oder die Schutzschaltung anspricht.
Der prinzipbedingte Dämpfungsfaktor des Verstärkers ist dabei recht gering, daher sollten möglichst keine impedanzkritischen Lautsprecher verwendet werden. Lautsprecher, die auch für Röhrenendstufen geeignet sind, erfüllen diesen Zweck ganz gut.
Klasse-A Endstufen haben naturgemäß einen hohen Ruhestrom in den Endtransistoren, der zwangsläufig dazu führt, dass diese Leistungen auch durch entsprechend groß dimensionierte Kühlkörper abgeführt werden müssen. Wer hier am falschen Ende spart, hat keine Freude mit dem Verstärker.
Zum Schutz empfindlicher Lautsprecher vor Einschaltknacksern und Gleichspannungen sollte man auf jeden Fall eine Schutzschaltung mit Einschaltverzögerung vorsehen, die mit einem ordentlichen Relais die Lautsprecher erst zuschaltet, wenn nach dem Einschalten alles ok ist.
Die Grundschaltung weist zur Siebung zwischen den Elkos des Netzteils Widerstände von 1 Ohm mit entsprechender Belastbarkeit auf. Man kann diese auch durch ausreichend dimensionierte Spulen ersetzen, um die Verluste zu verringern und den Siebfaktor zu verbessern. Noch besser ist aber eine Stabilisierungsschaltung, die auch Netzspannungsschwankungen wirkungsvoll unterdrückt. Dazu aber später mehr.

Es versteht sich quasi von selbst, dass an den Bauteilen nicht gespart werden sollte.
Auch sollte man bei den Transistoren darauf achten, Markenfabrikate zu verwenden und dabei nicht auf Fälschungen hereinzufallen. siehe dazu auch: http://www.planet-kuehne.de/martin/audio/counterfeit.htm
Gerade bei den Kühlern ist auf entsprechende Größe zu achten, da sich sonst die Transistoren leicht in Rauch auflösen können. Lieber etwas mehr als zu wenig.
Auch der Trafo muss die Leistung locker können und sollte etwas überdimensioniert werden. 300-400VA sollten es schon sein.
Ebenso bei den Netzteil-Elkos ist Sparen unangebracht.

Folgende Vorgehensweise sollte man beachten:Bevor irgendein Loch ins Gehäuse gebohrt wird oder etwas gelötet wird, legt man die großen Teile (Trafo, Elkos, Kühler und Platinen) so ins Gehäuse um zu sehen, wie die Platzaufteilung am besten ist. Man sollte möglichst kurze Kabelwege bevorzugen und den Netztrafo nicht direkt neben die Endstufenplatinen setzten. Da bietet sich eigentlich nur an, die Kühler an die Gehäuserückwand zu setzen mit entsprechenden Durchbrüchen für die Transistoren. Innen dann die Platinen an die Kühler. Dann kommen die Elkos nebeneinander, der Gleichrichter und dann ganz vorne der Trafo. Platz sollte man noch für die Einschaltverzögerung sowie die Schutzschaltung und für eine evtl. nach zurüstende Spannungsregelung vorsehen. Bei mir sieht das dann so aus:

Hiraga-Endstufe

Die Endstufenplatinen sind Bausätze, die es bei eBay für wenig Geld zu kaufen gab. Leider gibt es diese offenbar seit einiger Zeit nicht mehr. Alle Teile, die auf diese Platinen (die Roten im Bild oben) müssen, sind in den Bausätzen enthalten. Es fehlt nur noch die Stromversorgung und das "Drumherum".
Die linke Einschaltverzögerung ist Marke Eigenbau und ist nötig, da der Trafo aufgrund seines geringen Innenwiderstandes und der dicken Elkos sonst die Sicherung in der Hausverteilung auslöst. Und dann steht man im Dunkeln.
Die rechte Einschaltverzögerung mit Schutzschaltung stammt aus der Zeitschrift "elektor" und wurde ursprünglich für den "Crescendo" entwickelt. Diese überwacht die Ausgänge des Verstärkers und schaltet diese bei einer Gleichspannung über etwa 1,5V ab, um die Lautsprecher zu schützen. Das Relais ist ein recht stabiler Typ eines deutschen Herstellers mit ordentlichen vergoldeten Kontakten und einer 12V-Spule.
Als Bedienelemente gibt es nur einen Wippschalter, der die Netzspannung zweipolig schaltet (kein Standby-Gedöns) und eine LED, die bei Betrieb leuchtet.
Man kann auch einfach 1-2 Minuten nach dem Einschalten warten, dann kann man auch an den Kühlern fühlen, dass der Verstärker läuft ;-)

Einschaltverzögerung

Die Versorgung der linken Einschaltverzögerung geschieht über einen eigenen kleinen Printtrafo, der über ein RC-Glied einen Transistor verzögert einschaltet und damit den Serienwiderstand vor dem großen Trafo nach einigen Sekunden überbrückt. Der Widerstand ist mit 18 Ohm und 30 W recht "dick" bemessen, da er im Einschaltmoment die volle Netzspannung abbekommt. Auch begrenzt er den Einschaltstrom auf max. 12A.

Schutzschaltung

Um die Versorgungsspannung für die Schutzschaltung zu erzeugen, wurde von einer weiteren Sekundärwicklung des großen Trafos einfach zwei Dioden auf die Platine geschaltet und zusätzlich ein kleiner Siebelko angelötet. Der Elko ist im Bild nicht sichtbar, er befindet sich unter der Platine.

Die Endstufentransistoren müssen isoliert an den Kühler geschraubt werden, da die Kollektoren auf Betriebsspannungspotential liegen. Ich verwende dazu Silikonscheiben, man kann aber auch Glimmer oder Keramik verwenden.

Endstufentransistor

Ganz fertig ist der Verstärker noch nicht, da ich das Gehäuse noch lackieren will und auch noch ein paar Anpassungen gemacht werden (Spannungsstabilisierung).
Schaltpläne gibt es dann auch noch.