MOSFETы вместо реле в защите усилителя.

[Slava!!!]

Собственно, идея проста и позаимствована из маломощных твердотельных реле - два одинаковых мосфета соединены истоками, стоки являются входом и выходом, затворы запитаны от плавающего источника.

Сопротивление открытого силового транзистора составляет порядка сотых - тысячных долей ом (для сравнения - контакты РЭС22 имеют (по справочнику) сопротиввление в десятые доли ома), плюс отсутствие малосигнальных нелинейностей за счет окисления контактов.

Решение простое и очевидное. Вместе с тем прецеденты применения мне не известны. Возможно, есть некие неизвестные мне подводные камни?


Добавлено 02.10.2016

Давно чесались руки опробовать идею на практике. И вот наконец свершилось.

Схема приведена на рисунке



Обычно основным недостатком предлагаемой схемы по сравнению с традиционной релейной защитой считается повышенная нелинейность. В связи с этим были выполнены измерения нелинейных искажений, вносимых твердотельным ключом предлагаемой защиты. В связи с ожидаемой малостью гармоник было решено подвергнуть спектроанализу падение напряжения на ключе.

Измерения проводились на резистивную нагрузку. 30Вт на 8 Ом.

Результаты на рисунке.



Видно спадающий спектр искажений уровнем 0,007 %. Это на ключе. С учетом того, что напряжение на ключе примерно на 40 дБ меньше, чем на нагрузке, на нагрузке будет 0,00007%.

На слух ухудшения после установки рассматриваемой защиты в усилитель я не заметил.

[Yury Novikov]

Врожденная вредность подсказывает, что жечь реле будет не средний ток, а максимальный при комутации. На реактивной нагрузке может получиться некисло.

Для домашнего усилителя все эти токи это экстраординарная ситуация. Нет смысла на этом заморачиваться. А для ПРО усилителей есть выбор реле каких угодно.

[Walter]

Dieselboy, Весь дом-ойли, ойли. Максимум 5А предохран и весь дом?
Про десятки тыс. МКФ незабыл, а вот чуть ли не десятки фарад, как у некоторых деятелей-вот тут уже динамику будет полный форсмажор.

Добавлено через 4 минуты
Yury Novikov, ну я ж сказал вредность ;)
Да нефигу в "домашних" усилителях гореть. Выходники всеравно паралелятся, чтоб работать без спада h21. А импульсные токи смогут выдержать большие, чем печатка.

[Sound.ex]

С какими "вытекающими"? Усилитель сгорел - тут уже не до сохранности какогй-то релюшки!

Да и пусть горит!!!Если у Вас динамики от радиоточки,жаль усилитель.Если хорошие колонки,ни один усилитель,точнее его компоненты .того не стоят.Вспомните Quad 405.Это именно то решение,которое не имеет аналогов.А нелинейность тиристоров там и не обсуждалась.

[slpl80]

Кстати, на какой коммутируемый ток рассчитаны контакты рекомендованного ПКД12ПОДГ?

До 50 А абсолютно без искрения (хотя по паспорту всего лишь 10 А, заложенный военный запас сказывается). Контакты серебряные. Реле военные авиационные вибростойкие.
P.S. где-то я их встречал по 600 р

[Dieselboy]

МКФ незабыл, а вот чуть ли не десятки фарад, как у некоторых деятелей-вот тут уже динамику будет полный форсмажо

Динамику будет полный диффузор и от кроны, как мне кажется.

Да нефигу в "домашних" усилителях гореть. Выходники всеравно паралелятся, чтоб работать без спада h21. А импульсные токи смогут выдержать большие, чем печатка.

Не всё так просто, в первый раз, когда я решил в своём пионере покрутить сопр-е транзистора, задающего раб. точку, за секунду вышибло оба полевика IRF540 и 9540 (28 А и 19 А) в одном плече, баночки там там по 10k мкФ, сопровождалось всё это спонтанным и очень страшным гудением трансформатора, вспыхиванием предохранителя, чуть ли не подпрыгиванием трансформатора, очень сильной вспышкой проволочки в предохранителле и рассеивающимся сизым дымом из одного из транзисторов, а такжы в памяти ещё свежо впечатление догарающей красной провоолочки передохранителя. После чего я догадался сменить предохранитель и включить повторно усилитель, меня посетило стойкое чувство де жа вю, что где-то я это уже видел, только добавилось ещё немножко дыму. Защита ни хрена не сработала, а полевики получили по КЗ вместе с затвором. И тогда я решил поставить IRF3710 и 4590 (57 А и 74 А), снова решил найти эту самую точку, и с большим успехом добился того же успеха, только один транзистор загорелся, а между токосчитывающими сопр-ми (2 в ||) пролетела искорка, но после они тоже загорелись, и ещё одни раз спалил 3710 оставив его затвор в воздухе (конденсатор из затвора вырвал неудачно). После я больше так не экспериментировал, усилитель работает до сих пор, хорошо хоть без подключённой АС экспериментриовал, мне везло.

[Walter]

Dieselboy,
и от кроны раз на раз. Бывало горел динамик при выходе уся из строя(с кондером на выходе, оставшимся живым) При этом декларируемая мощность дина вдвое превосходила, то что мог выдать усь из-за питания.

за секунду вышибло оба полевика IRF540 и 9540 (28 А и 19 А)
во-первых, пуско-наладочные это не эксплуатация.
во-вторых корпус ТО-220 держит ватт 50, токи указаны для полностью открытого мосфита.

[Slava!!!]

Когда-то поднимал тему https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=11306

Несмотря на полученные отрицательные отзывы, давно чесались руки опробовать идею на практике. И вот наконец свершилось.

Схема приведена на рисунке.

Обычно основным недостатком предлагаемой схемы по сравнению с традиционной релейной защитой считается повышенная нелинейность. В связи с этим были выполнены измерения нелинейных искажений, вносимых твердотельным ключом предлагаемой защиты. В связи с ожидаемой малостью гармоник было решено подвергнуть спектроанализу падение напряжения на ключе.

Измерения проводились на резистивную нагрузку. 30Вт на 8 Ом.

Результаты на рисунке.



Как видно из приведенного рисунка, гармоники полностью утонули в шумах. В любом случае, никаких составляющих с частотой выше первой гармоники и уровнем выше -80 дБ не обнаружено. С учетом того, что напряжение на ключе примерно на 40 дБ меньше, чем на нагрузке, уровень гармоник, добавляемых в основной сигнал, не превысит -120 дБ, что имхо более чем достаточно.

Перемерял, чтобы снизить сетевые помехи. Теперь видно спадающий спеткр искажений уровнем 0,007 %. Это на ключе. На нагрузке будет 0,00007%.

[Wooferman]

А отключать нагрузку - это принципиальная позиция? Почему не шины питания?

[Sergo_PnL]

С учетом того, что напряжение на ключе примерно на 40 дБ меньше, чем на нагрузке, уровень гармоник, добавляемых в основной сигнал, не превысит -120 дБ, что имхо более чем достаточно.

А смысл? Защита с реле имеет еще лучшие показатели, по-моему, что-то около -150дБ.

[Slava!!!]

А отключать нагрузку - это принципиальная позиция? Почему не шины питания?

1. Хотелось попробовать именно так.

2. Добавление ключей в шины питания усложняет разводку ПП, увеличивает длину (и соответственно индуктивность) проводников к выходным транзисторам. Попробуйте, например, добавить их в СЛ Агеева, ничего не ухудшив.

[Sergo_PnL]

А отключать нагрузку - это принципиальная позиция? Почему не шины питания?

Вопрос в том - где быстрее сработает размыкание.

[Slava!!!]

А смысл? Защита с реле имеет еще лучшие показатели, по-моему, что-то около -150дБ.

1. Твердотельное реле не имеет повышенной нелинейности на малых токах. В механических реле наличие окислов на контактах вызывает значительное повышение сопротивления на малых токах. Как мне указали в данной теме https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=74771 , это актуально и для специальных реле с золочеными контактами.

2. Надежность. Твердотельное реле не подвержено свариванию контактов при размыкании больших токов. Хотя согласен, что для 30 Вт это не актуально.

3. Отсутствие деградации свойств в процессе эксплуатации. Размыкание механического реле в присутствии сигнала приводит к эрозии контактов.

---------- Сообщение добавлено 22:37 ---------- Предыдущее сообщение было 22:35 ----------

Вопрос в том - где быстрее сработает размыкание.

При использовании ключей в питании рвать надо непосредственно коллекторные цепи транзисторов, после всех конденсаторов.

[Sergo_PnL]

п. 1 - 3... Т.е. при правильной эксплуатации, все-равно лучше электромагнитное реле.

[Wooferman]

Вопрос в том - где быстрее сработает размыкание.

Вопрос не корректный, т.к. быстрее нужно для транзисторов ВК, а отключение нагрузки предохраняет ВК далеко не в любой аварийной ситуации. И наоборот, отключение шин питания ВК предохранит нагрузку без вариантов.

[Slava!!!]

п. 1 - 3... Т.е. при правильной эксплуатации, все-равно лучше электромагнитное реле.

Насчет п. 1 - чем электромагнитное реле лучше?

[Sergo_PnL]

Насчет п. 1 - чем электромагнитное реле лучше?

Наличие окислов - следствие неправильной эксплуатации.

---------- Сообщение добавлено 21:55 ---------- Предыдущее сообщение было 21:53 ----------

Вопрос не корректный, т.к. быстрее нужно для транзисторов ВК, а отключение нагрузки предохраняет ВК далеко не в любой аварийной ситуации. И наоборот, отключение шин питания ВК предохранит нагрузку без вариантов.

Согласен. Тогда надо отключать сами транзисторы, т.к. кроме "главных" конденсаторов питания еще чаще всего есть буферные емкости на платах УНЧ. А как это сделать без потерь? Будет еще хуже.

[Slava!!!]

Наличие окислов - следствие неправильной эксплуатации.

Поскольку реле, обычно применяемые в защите, имеют негерметичную конструкцию, окислы будут иметь место всегда.

[Sergo_PnL]

Поскольку реле, обычно применяемые в защите, имеют негерметичную конструкцию, окислы будут иметь место всегда.

Вопрос - на сколько dB окислы ухудшат ситуацию - дотянется ли это до разницы между новыми? Врядли. Окислы можно время от времени отчищать, а с твердотельным придется мириться всегда.

[Slava!!!]

Вопрос - на сколько dB окислы ухудшат ситуацию - дотянется ли это до разницы между новыми? Врядли. Окислы можно время от времени отчищать, а с твердотельным придется мириться всегда.

К сожалению, результаты измерений низкоуровневой нелинейности силовых реле с золочеными контактами мне не попадались. Самостоятельно осуществить указанные измерения в домашних условиях не представляется возможным. Но неоднократно сталкивался с утверждениями, что данный эффект влияет-таки на звук.

И как предлагается чистить окислы на контактах реле? Их конструкция обычно не предполагает выполнение сборки-разборки.

[Sergo_PnL]

И как предлагается чистить окислы на контактах реле? Их конструкция обычно не предполагает выполнение сборки-разборки.

Понятно, что это только в тех случаях, когда реле разборные.
С нормальными реле, где контакты из серебра с позолотой, этого вообще не нужно делать.