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.

[zeduparagvaia]

Prophetmaster, Вы мой кумир! Желаю успешного завершения проекта!

[MAXIM_A]

Prophetmaster, РГ Никитина пересчитанный на 600ом?
Сколько ступеней? Я тоже думаю такой делать...

[TarasBoolba]

да на такой агрегат уже смело можно проектировать водяное охлаждение имхо ето даже лутше по компоновке может получится, а тепло скидьівать на обьічньій радиатор отопления

[Vovk]

Фото до установки третьего этажа.

Советские КД213 (или скорее, КД2997) - все таки к использованию пригодны?

[SAS-M]

РГ Никитина пересчитанный на 600ом?
Сколько ступеней? Я тоже думаю такой делать...

Ещё лучше на 300 Ом. Предыдущий усилитель Олега на 300 Ом работал ещё впечатляющей.

[Prophetmaster]

А что за галетники? Безразрывные, разумные по цене?

Мне Ю. А. Макаров подарил несколько очень хорших, еще советского производства, на керамике. Сколько стоят такие, даже не знаю.

---------- Добавлено в 16:44 ---------- Предыдущее сообщение в 16:41 ----------

Желаю успешного завершения проекта!

Спасибо! Буду работать над этим!

Советские КД213 (или скорее, КД2997) - все таки к использованию пригодны?

КД213 (10 А 200 В, 100 А в импульсе) и КД2989 (20 А 200 В, 100 А в импульсе) очень даже пригодны, мало того, в питании силовых сигнальных цепей я их считаю одними из лучших. КД2997 я не пробовал ставить.

---------- Добавлено в 17:18 ---------- Предыдущее сообщение в 16:44 ----------

Ещё лучше на 300 Ом. Предыдущий усилитель Олега на 300 Ом работал ещё впечатляющей.

На 600 Ом мой источник, например, работать сможет, но для РГ 300 Ом уже нужен буфер.

да на такой агрегат уже смело можно проектировать водяное охлаждение имхо ето даже лутше по компоновке может получится, а тепло скидьівать на обьічньій радиатор отопления

Охлаждение будет пассивными радиаторами. Они соответствующего размера и весом 14 кг на моноблок

[Svin62]

Хороший вопроос Пока окончательного варианта нет, но РГ будет не более 600 Ом, дискретный, с постоянным входным и выходным сопротивлением (на Т-мостах).

Может Вы хотели сказать: - На Т-мостах с перекрытием? Как у Ю.А?

[Prophetmaster]

Может Вы хотели сказать: - На Т-мостах с перекрытием? Как у Ю.А?

Да, как у Юрия Анатольевича.

[Andrey Orloff]

А какие требования к БП смещения?

Требования довольно простые - чтобы выдвал стабильное напряжение и мог "прокачать током" базы транзисторов ОК. Думаю, в моем варианте обычного 7805 в корпусе ТО220 буде вполне достаточно. Сегодня делал ток покоя 1А - поднял напряжение смещения до 10В - так стабильность у каскада просто отличная и ничто никуда не плывет, само то для "А" класса.

[Svin62]

Олег, Вы наверное задумывались о параллельных стабах (как у Ю.А.) для усила? Я понимаю что это очень объёмно, и т.д. Хочеться услышать Ваше мнение о построении таких стабов для Вашего усила и почему это невозможно/возможно.... Спасибо.

[Prophetmaster]

Олег, Вы наверное задумывались о параллельных стабах (как у Ю.А.) для усила? Я понимаю что это очень объёмно, и т.д. Хочеться услышать Ваше мнение о построении таких стабов для Вашего усила и почему это невозможно/возможно.... Спасибо.

И у тех и у других есть свои преимущества и недостатки. Я в разное время, в разных конструкциях, использовал и параллельные и последовательные стабы. Самая удачная по звуку получилась на последовательных стабах, поэтому и в новом проекте именно они. Единственное, что при использовании последовательных стабов я придерживаюсь некоторых правил - входное напряжение существенно выше выходного (вольт на 10), нагружаю стаб процентов на 10 от его даташитовских возможностей.
Естественно, в этом БП можно было и параллельные стабы поставить, но я даже не рассматривал этот вариант.

[Александр Котов]

Радиаторы при такой расстановке нагревают друг друга излучением (к тому же они черные - это увеличивает теплопередачу излучением).
Вешать большие емкости после стабилизатора - занятие бесполезное (что можно посмотреть осциллографом).
Медная шина конденсаторов со временем потеряет хороший контакт с не медными болтами.

[belka]

Радиаторы при такой расстановке нагревают друг друга излучением (к тому же они черные - это увеличивает теплопередачу излучением).

+1. Да, эффективность этих самоваров при таком конструктивном расположении совершенно никакая. Естественная конвекция холодного воздуха равна практически нулю на внутренних радиаторах.

Вешать большие емкости после стабилизатора - занятие бесполезное

+2. Я даже больше скажу - никакие стабилизаторы выходному каскаду усилителя с оос просто не нужны. Не нужно слепо копировать принципы построения системы Ю.А. Юрий Анатольевич работает без цепей общих ООС, и это есть совсем другой коленкор.

Медная шина конденсаторов со временем потеряет хороший контакт с не медными болтами.

+3. Лудить пространство вокруг крепления болтов.

[audiomun]

Вешать большие емкости после стабилизатора - занятие бесполезное (что можно посмотреть осциллографом).

Не совсем уж и бесполезное - гарантирует, например, отсутствие ВЧ подвозбудов и наводок на выходе стабилизатора. В принципе, вообще необходимость применения стабилизированного питания УМ весьма спорна, одни за него, другие - против, и для обоих предпочтений есть на то свои аргументы.

[belka]

Не совсем уж и бесполезное - гарантирует, например, отсутствие ВЧ подвозбудов и наводок на выходе стабилизатора.

Нормально спроектированный стабилизатор ни при каких условиях не имеет никаких подвозбудов. Точка.

[Ulis]

+3. Лудить пространство вокруг крепления болтов.

Там вроде залужено, судя по фото.

Хотя штатные винты у банок никелированные обычно. Медь с никелем не гальванопара. Если хорошенько затянуть и герметиком капнуть неактивным - мне кажется все будет ОК и без лужения.

[audiomun]

Я даже больше скажу - никакие стабилизаторы выходному каскаду усилителя с оос просто не нужны.

Скажу даже больше большего - они вредны, ибо должны иметь собственное быстродействие лучше, чем запитанный от них УМ.

Offтопик:
Будем считать моё мнение условно OFF.

Нормально спроектированный стабилизатор ни при каких условиях не имеет никаких подвозбудов.

Вообще никаких подвозбудов нет только в очень сильно закорректированном стабилизаторе, но тогда не будет выполняться условие его необходимого собственного быстродействия.

[Prophetmaster]

Радиаторы при такой расстановке нагревают друг друга излучением

+1. Да, эффективность этих самоваров при таком конструктивном расположении совершенно никакая. Естественная конвекция холодного воздуха равна практически нулю на внутренних радиаторах.

Радиаторы подняты над платой на 10 мм. Разница между температурой крайних и средних будет несколько градусов, а сама рассчетная температура - не более 55 град.

Вешать большие емкости после стабилизатора - занятие бесполезное

Я даже больше скажу - никакие стабилизаторы выходному каскаду усилителя с оос просто не нужны.

Скажу даже больше большего - они вредны, ибо должны иметь собственное быстродействие лучше, чем запитанный от них УМ.

У меня другое мнение. И есть звучащий усилитель, построенный именно так.

Не нужно слепо копировать принципы построения системы Ю.А.

Вадим, где Вы нашли слепое копирование? Конструкция нового проекта делается по типу моего же усилителя на BUF634T, при проектировании и изготовлении которого (2008-2009 годы) я еще не был знаком с работами Юрия Анатольевича и с ним самим лично. В новом проекте все отличия в том, что больше мощность, больше энергоемкость БП, а структура блока питания точно такая же. Я не склонен менять основопологающие принципы конструкции при построении чего-то нового, если эти принципы показали очень хороший результат.

[Александр Котов]

Я даже больше скажу - никакие стабилизаторы выходному каскаду усилителя с оос просто не нужны.

С такой глубиной ООС, которую обеспечивают операционники на НЧ, достаточно 4700 мкф после диодного мостика и никакого фона не будет.
Хотя танцы с бубнами вокруг УМ на ОУ я вообще считаю пустым занятием, хоть бы до LM3886 в результате дотянуть по качеству звучания.

[_Сам_]

Я не склонен менять основопологающие принципы конструкции при построении чего-то нового, если эти принципы показали очень хороший результат.

Хороший принцип построения БП. Солидные конденсаторы после стабилизатора обеспечивают низкий выходной импеданс на ВЧ, снижая требования к быстродействию стабилизатора, который может спокойно заниматься своим основным делом – отфильтровывать треугольные 100 Гц пульсации после выпрямителя. Хотя КПД, конечно, оставляет желать лучшего, но видимо конечный результат стоит того.