Проект Prophetmaster Tierra - моноблоки 50 Вт в классе А

[Prophetmaster]

Строятся УПТ моноблоки в классе А, с планируемой выходной мощностью 50-70 Вт/4 Ом. Tierra, в переводе с испанского, означает Земля - навеяло это название, когда в каждом моноблоке скопилось по Фараде
Поставил себе задачу попытаться сконструировать и изготовить усилитель не хуже по звучанию, чем имеющийся на BUF634T, но с более высокой выходной мощностью.
Уже больше года прошло с момента начала разработки моноблоков, но ввиду сложности задуманного и в связи с малым количеством свободного времени, все двигается гораздо медленнее, чем хотелось бы.
Сначала были изготовлены блоки питания, потому что в данном проекте это самая трудоемкая часть и есть необходимость делать железный макет УМ, так как одним симулятором не обойдешься, а макет нужно питать от полноценного БП, для получения достоверных результатов.
Разводка плат БП для левого и правого канала симметричная в силовой части и в части стабилизаторов УН и УМ, но зеркальная в области первички, несигнальных цепей и выпрямителя УН. При такой разводке, получаются "правый" и "левый" моноблоки. Хочется, чтобы было еще и красиво
Проект некоммерческий, поэтому все схемы в полном объеме будут доступны для просмотра.
Схема БП во вложении.
Что представляет из себя БП одного канала - это полностью стабилизированный блок питания мощностью 600 Вт, который имеет:
1. Силовые двухполярные линии питания с напряжениями +\- 25 В, от мощного тороидального трансформатора (550 Вт). Стабы - LT1083 (7.5 А), 8 шт, соединены по 4 в параллель. Суммарная площадь радиаторов стабилизаторов каждого канала 3000 кв.см. Нагрузка на каждый стабилизатор не будет превышать 1 А, так как ток покоя усилителя планируется около 4 А.
2. Две линии питания с напряжениями +\- 27 В и +\- 15 В для усилителя напряжения от отдельного трансформатора (50 Вт). Стабы - LM317/LM337, по 2 шт. Напряжения +\- 15 В формируются из уже стабилизированного +\- 27 В.
3. Отдельный трансформатор для несигнальных цепей (50 Вт).
4. Отдельный трансформатор для дежурки (5 Вт).
5. Все трансформаторы, кроме дежурки, изготовлены по моему заказу компанией Audioinstrument Все трансформаторы сфазированы по первичным обмоткам.
6. Суммарная емкость конденсаторов фильтра силовых цепей около 1 Фарады на канал, большая часть которых, находится после стабилизаторов.
7. Емкость конденсаторов в цепях питания УН - 27000 мкФ/63 В на напряжение +\- 27 В и 40000 мкФ/25 В на +\- 15 В.
8. Софтстарт во вторичной цепи, с временем заряда конденсаторов около 1 минуты. Так как при выключении питания вторичные силовые цепи отключаются от платы УМ, то для разряда электролитов предусмотрены нагрузочные сопротивления, которые полностью разряжают емкости в течении 20 минут.
9. Оптоэлектронная защита АС от постоянного напряжения встроена в БП и выполняет две функции:
- подает или снимает напряжение со схемы управления реле защиты, которая находится на платах самого УМ.
- обесточивает все вторичные цепи силового питания, в случае появления постоянного напряжения (свыше 1 В) на выходе УМ. Восстановление выходных напряжений происходит через 1 минуту после срабатывания защиты.
То есть, в аварийном режиме, одновременно блокируется нагрузка УМ (как и в предыдущей конструкции, реле защиты будет закорачивать выход на землю) и отключается питание силовой части. Без отключения не обойтись: пока разрядится Фарада, на плате УМ может все успеть поджариться после выключения сети
10. БП имеет трехэтажную конструкцию, что практически дало возможность укоротить многие соединительные шины БП или практически свести их длину к нулю.
11. БП имеет каркасную конструкцию из алюминиевого профиля и алюминиевого бруска, поэтому платы практически не являются несущими элементами, если только чуть-чуть.
12. Силовая разводка в БП произведена плоской медной моножилой 4 кв.мм, разводка земли - плоской медной моножилой 6 кв.мм. Земля на послестабовых силовых емкостях выполнена из листовой меди толщиной 0.7 мм.
13. Первичные цепи 220 В имеют R-C фильтры.
14. Энергоемкость каждого БП составляет 450 Дж для силовых цепей и 20 Дж для питания усилителя напряжения.
15. Все силовые реле производства Finder промышленных серий на 12 В. Все слаботочные - Takamisawa RY12W, также на 12 В, кроме входа включения питания от 5 В, который реализован на слаботочном реле Finder.
Конструктивно БП выполнен на трех платах - нижняя несет на себе всю первичку, основную часть БП несигнальных цепей и защиту. На втором этаже расположены софтстарт и выпрямители сигнальных цепей с частью емкостей, а также остальные несигнальные цепи. На верхней плате расположены вторая часть достабовых емкостей, все стабилизаторы для аудиочасти и послестабовые емкости. Шунтирующих полипропиленовых конденсаторов тут немного - основные шунты будут расположены непосредственно вблизи потребителей - на платах УМ.

Для включения БП не нужен мощный тумблер - достаточно слаботочного выключателя, который может коммутировать постоянное напряжение 12 В и ток 40 мА Как вариант, БП можно включать, подав на него 5 В - пятивольтовое реле может управляться с преда, например.

Во вложении: несколько фото БП, полная схема БП одного канала, РГ (http://khozmo.com/products_dale_shunt.html), трансформаторы для УН, изготовленные А. Воробьевым, пара фото первого из 4-х повторителей и схема повторителя.

[Prophetmaster]

Дело не в мощности, для хорошей термостабильности параллельного усилителя важно, чтобы тепловое сопротивление между транзисторами было как можно меньше. Ктоме того, оно должно быть меньше теплового сопротивления между транзисторами и радиатором. В противном случае ток покоя будет плавать от любого сквозняка.

Можно тогда, действительно, проложить под них небольшую медную пластинку? Медь тонкая (0.7 мм) есть у меня.

[audiomun]

для хорошей термостабильности параллельного усилителя важно, чтобы тепловое сопротивление между транзисторами было как можно меньше.

Разумею то, оно желательно.

Ктоме того, оно должно быть меньше теплового сопротивления между транзисторами и радиатором.

Желательное, но невыполнимое условие - при применении в параллельном ВК обычных транзисторов в неизолированных корпусах, даже если их просто скрутить вместе, без радиатора, без прокладки между ними не обойтись, которая всё и испортит.

В противном случае ток покоя будет плавать от любого сквозняка.

Offтопик:
Дык, просто не надо его устраивать.

Не настолько всё плохо - радиатор для того и есть, да и "гуляет" слегка ток покоя практически всегда и в любом усилителе, не криминально, считаю.

[Prophetmaster]

К тому же не "зелёнке" можно и фольгу потолще...

Шина земли сечением 40 кв. мм. Это уже далеко не фольга.

[antiluser]

У дискретного параллельника и динамическая стабильность плохая, не люблю их за это.

[audiomun]

Можно тогда, действительно, проложить под них небольшую медную пластинку? Медь тонкая (0.7 мм) есть у меня.

Если уж так желательно добиться высокой термостабильности, как вариант - прикрутить к радиатору медные уголки, на которых и закрепить парами(лучше всего сразу по четыре) транзисторы - напротив друг-друга, через пластину. Тогда путь прохождения тепла между транзисторами будет максимально коротким.

[forever_student]

Шина земли сечением 40 кв. мм. Это уже далеко не фольга.

На Ваших платах (по крайней мере на средней в нижнем ряду) собственно печать занимает небольшую часть платы. Вот эти куски сделать "зелёнкой" с толстой медью (imho, будет лучше, чем толстое лужение). А шины, их всё равно к чему прикручивать, хоть к голому текстолиту.

[Semigor]

Можно тогда, действительно, проложить под них небольшую медную пластинку? Медь тонкая (0.7 мм) есть у меня.

Тонкая не поможет, да и большое теловое сопротивление таких корпусов никуда не денется.

Желательное, но невыполнимое условие - при применении в параллельном ВК обычных транзисторов в неизолированных корпусах, даже если их просто скрутить вместе, без радиатора, без прокладки между ними не обойтись, которая всё и испортит.

Разумеется на общую пластину надо ставить транзисторы одной проводимости без прокладок.

Не настолько всё плохо - радиатор для того и есть, да и "гуляет" слегка ток покоя практически всегда и в любом усилителе, не криминально, считаю.

Тут другой случай - усилитель в классе А.

[audiomun]

на общую пластину надо ставить транзисторы одной проводимости

Разной проводимости. Если речь идёт о параллельном повторителе.

Тут другой случай - усилитель в классе А.

В том и дело - в классе А ток покоя более стабилен, по сравнению с АВ.

[Semigor]

Нет, именно одной проводимости, иначе не обеспечить хорошую тепловую связь между тразисторами.

[Andrey Orloff]

Еще повысить термостабильность можно, если применить плавающий источник смещения, типа как на картинке.

В отличие от той же заратустры сия схема более стабильная, да и от одного источника смещения можно раздавать ток смещения через резисторы хоть на сотню-другую параллельных каскадов
Защита же вообще делается тривиально - вырубаем плавающий источник и схема выключается.
Намедне итун безосный мучил по такой архитектуре - ток покоя стоит колом, хотя транзисторы там и в пластмасовых корпусах применены (MJE15030/15031).

[Prophetmaster]

На Ваших платах (по крайней мере на средней в нижнем ряду) собственно печать занимает небольшую часть платы.

Это первичка, сверху на ней стоят 4 транса, занимая половину площади платы, защита АС и управление софтстартом.Толстая медь тут и не нужна.

[Prophetmaster]

Еще повысить термостабильность можно, если применить плавающий источник смещения, типа как на картинке.

В отличие от той же заратустры сия схема более стабильная, да и от одного источника смещения можно раздавать ток смещения через резисторы хоть на сотню-другую параллельных каскадов

Интересный вариант, не приходило в голову такое, но резисторы 6.8 Ом не слишком малы?

[Serg138]

у ребят из Аудиоинструмента прекрасного качества моточные изделия

Олег, а емкость первичка-вторичка этих моточных изделий известна?

[Prophetmaster]

Олег, а емкость первичка-вторичка этих моточных изделий известна?

Я их купил больше года назад и все мерял тогда, но уже не помню. Возьму с собой RLC метр на работу и могу измерить еще раз, если надо.

[Semigor]

Занимался параллельным повторителем давно, но достаточно плотно.
На мой вслух варианты нагрузки входного повторителя в порядке возрастания качества звука следующие:
1. ИТ
2. Управляемый ИТ.
3. Вольтдобавка.
4. Просто резистор.

[Prophetmaster]

Занимался параллельным повторителем давно, но достаточно плотно.
На мой вслух варианты нагрузки входного повторителя в порядке возрастания качества звука следующие:
1. ИТ
2. Управляемый ИТ.
3. Вольтдобавка.
4. Просто резистор.

Нельзя сказать, что я плотно занимался параллельным усилителем, но в простом варианте с резисторами он играет лучше, на мой слух, чем с вольтдобавкой.

[mr_RBG]

У меня есть вопрос по компановке: не наводит ли тор помех на элементы стоящие над ним на оси? Там конденсаторы и стабы, насколько я вижу. Или это все не важно?

[Prophetmaster]

У меня есть вопрос по компановке: не наводит ли тор помех на элементы стоящие над ним на оси? Там конденсаторы и стабы, насколько я вижу. Или это все не важно?

Прямо над ним второй этаж - плата силовых выпрямителей, на которой половина площади является землей, а стабы выше, на третьем этаже, и до них около 10 см. Верх тора закрыт стальной крышкой толщиной 1.5 мм, которая прикручена к аллюминиевому каракасу, являющемуся землей при окончательной сборке.

[Serge_L]

Prophetmaster, Олег извини, прочитал вчера и забыл тебя поздравить с очередным монстриком ! исправляю упущение сегодня!

[Prophetmaster]

Олег извини, прочитал вчера и забыл тебя поздравить с очередным монстриком ! исправляю упущение сегодня!

Спасибо, Сергей!
Только Монстрикам еще долго на стапеле быть - слишком много в них деталей и работы. Про корпуса я вообще молчу - буду заказывать по факту того, что получится с окончательными размерами моноблоков. Корпуса будут очень большие, моноблоки очень тяжелые Один БП в сборе весит около 20 кг. Радиаторы - 14 кг на моноблок, а еще сами платы УМ и корпуса. Надеюсь, что с весом каждого моноблока в 50 кг уложусь, а то получатся неподъемные совсем - как тогда на прослушки ездить?