Усилитель Prophetmaster Audio MCA-100

[Prophetmaster]

Этот УМ является третьей модификацией бюджетного усилителя, который был создан по просьбе моего друга, под его проект восьмиканального УМ для построения четырехполосной активной АС. Не знаю, будет ли продолжение в виде 8-ми канального аппарата в одном корпусе (друг остыл к многополосному усилению, как мне кажется), но вариант стерео получился интересный. Для создания данного образца был сначала заказан корпус на Али, а потом, чисто под него, разведена плата. В данном случае это необходимое условие, потому что весь усилитель (кроме силового трансформатора, сетевых фильтров, БП для РГ ATT-6 и селектора входов Максима Волобуева ATT-6) интегрирован на основной плате. На ней выпрямитель, электролиты и шунты фильтра питания, оптронная защита АС с реле, два канала усилителя, селектор входов (разведен на плате, а РГ ставится вторым этажом). Корпус был выбран такой: https://aliexpress.ru/item/327927612...65d94aa68d3AQX - симпатичный, но оказался стальным. Алюминий только лицевая панель - между отверстиями под терминалы АС нужно делать пропилы, по идее. Но я поленился (Сейчас они уже сделаны) Да и некогда было: заканчивал сборку перед самым началом Выставки РосХайЭнд 2021, на который хотел взять его с собой. Из комплектации корпуса не подходят разъемы RCA - у них гайка внутри, а нужны с гайкой снаружи, да и качество этих гнез RCA так себе. Акустические терминалы тоже "не айс", но их оставил.



Основная особенность УМ - отсутствие проводов в сигнальных цепях и короткий путь сигнала от входа до выхода. Как видно из фотографий - плата одевается прямо на входные и выходные терминалы.



Схема усилителя очень простая - ОУ с плавающим питанием и обычная двойка на выходе. В оконечном каскаде две пары Санкенов. Все. Однако он играет и очень неплохо, поэтому решил поделиться разработкой - могу заказать платы для желающих собрать самостоятельно. Плат всего две - сам усилитель и БП для РГ Antecom с встроенными сетевыми фильтрами от помех, от постоянного напряжения в сети, а также реле софтстарта, которое тоже управляется от контроллера Максима Волобуева. Можно использовать вариант от Максима - на его плате БП тоже все необходимое есть. Полный бюджет усилителя (с корпусом и комплектом АТТ-6 с ДУ от Максима Волобуева) получился около 40000 руб, но это на платах Резонит (с медью 105 мкм) с очень хорошей оригинальной комплектацией из магазинов Терра Электроника и Промэлектроника: ОУ - AD843, резисторы Wishay, Firstronics, TE-connectivity, реле Finder, Shcrack, Fujitsu, электролиты Hitachi Aic, Nichicon KA, KZ Muse, PW, FW, транзисторы Toshiba и Sanken, тор 450 Вт от Аудиоинструмент, пленочные конденсаторы Wima MKP и т.д. Катушка на выходе намотана моножилой 1 мм в лаковой изоляции, 12 витков на оправке диаметром 6 мм.
С Али - корпус с акустическими терминалами, гнезда RCA с родиевым покрытием и стальной экран для тора. Есть одна трудность при повторении сего девайса: так как выходные транзисторы стоят на плате вертикально, то для сопряжения их с радиатором охлаждения нужно дополнительно изготавливать П-образную медную пластину, "ноги" которой входят между транзисторами, а "крыша" притягивается к радиатору. В принципе, из меди толщиной до 2 мм её можно сделать дома, если есть тиски и молоток Нашел фото усилителя второй версии (с одной парой Санкенов на выходе), где хорошо видно эту пластину, как раз из меди 2 мм толщиной:



Усилитель имеет только один подстроечник - ток покоя. Нужно выставить 70-80 мА на пару и если все остальное верно собрано из исправных деталей, то аппарат сразу работает. Время задержки подключения АС задают R8 и C2. При указанных номиналах задержка составляет 5-6 сек.
Спектры снимал Александр (And$er) только с первой версии и были выявлены искажения на 1 кГц около 0.001%, у этой версии должны быть меньше. Сделаем измерения попозже. Сам я смог посмотреть несколько параметров:
- выходная мощность - 70 Вт\4 Ом и 40 Вт\8 Ом
- коэффициент демпфирования - 500 (4 Ом)
- полоса пропускания - 0 Гц - 2.5 МГц
- скорость нарастания выходного напряжения - около 150 В\мкс
- отношение сигнал\шум - более 110 дБ
- вес 12.5 кг

На плате усилителя, в цепи питания оконечных каскадов, установлено электролитов 48800 мкФ

Несколько прямоугольных сигналов с осциллографа (сняты с готового усилителя - сигнал подавался на вход RCA и снимался с выходных терминалов, то есть, все фильтры и РГ включены в путь сигнала):

1. Меандр 1 кГц:
2. Меандр 20 кГц:
3. Меандр 100 кГц
4. Ограничение сигнала:

Ограничение симметричное, но не очень красивое - следствие плавающего питания. Кстати, если убрать плавающее питание (это легко реализуется прямо на этой плате - не устанавливать R11, R12 и стабилитроны посадить на землю), то получится усилитель меньшей мощности, но с более красивыми осциллограммами. Если оставить питание ОУ +\- 18 В, то получится быстродействующий усилитель мощностью 30 Вт\4 Ом. Можно снизить питание оконечного каскада и увеличить ток покоя - до 1 А точно, термостабильность у усилителя хорошая. Чтобы загнать его в чистый класс А, нужно медную пластину согнуть из меди 2.5 мм, я думаю, или сделать цельный фрезерованный радиатор на заказ нужной формы. Только тогда придется делать пропилы под винты крепления транзисторов, чтобы радиатор можно было одеть сверху на вставленные в транзисторы винты крепления, на которых уже висят изолирующие прокладки. Иначе, очень сложно будет собрать всю эту конструкцию. Из-за того, что я между транзисторами добавил 4 низкоимпедансных электролита по 2200 мкФ, и так сложно надеть и держать гайки, когда прикручиваешь транзисторы к пластине, а если будет еще и радиатор сразу, то подлезть будет еще сложнее. Можно сначала прикрутить транзисторы к пластине, а потом впаять их - как вариант. Немножко помощнее паяльник понадобится.

Собранный в указанном выше корпусе аппарат выглядит так:



В дизайне корпуса две ручки, поэтому установлено два энкодера с кнопкой. Левому отдано включение усилителя и выбор входа (их 4 шт.), а правому - регулировка громкости и режим Mute.

Есть один нюанс на тыловой панели: обозначения акустических терминалов не соответствуют фактическому положению клемм - можно переделать тыловую панель или сделать свои надписи. А можно оставить так, если не мешает

В общем, если кому нужны платы, то пишите тут или в личку, тему в толкучке создал.


Видео с Выставки: https://zen.yandex.ru/video/watch/61...4cff1017239084 Играет этот усилитель с немецкой акустикой Fischer&Fischer

[pyos]

Еще раз повторяю: именно этот радиатор сделан для тихого компа, он не предусматривает вентилятор вообще.

Ещё раз повторяете глупость. Радиаторы такой конструкции ПРЕДУСМАТРИВАЮТ принудительный поток воздуха. Без какого-либо обдува он будет рассеивать хорошо, если 20 ватт при приемлемых температурах на подошве (~40°C), а будучи так несуразно расположенным (поток воздуха вообще заблокирован нижней крышкой) - не рассеет и этого. В итоге эффективность радиатора упадёт в 10 раз. Зато тяжёлый

---------- Сообщение добавлено 13:14 ---------- Предыдущее сообщение было 13:13 ----------

Нет, аккуратно просверлил насквозь две из 4-х и пропустил через отверстие латунный винт М5.

Ещё и это. Даже если жидкость из них не вытекла сразу, мне почему-то кажется, что после сверления их не запаяли, в итоге ещё и 2 из 4 тепловых трубок можно теперь сдавать в цветмет.

---------- Сообщение добавлено 13:15 ---------- Предыдущее сообщение было 13:14 ----------

Скоро водянку будут ставить на все радиаторы в УНЧ.

В мощных усилителях (особенно ВЧ) ставят уже лет, примерно, 100

[MAXIM_A]

А если с вентилятором

[aganext]

pyos, Вадим, вот такой радиатор , по документации, рассеивает в пассиве до 65Вт. С двумя вентиляторами, более 200Вт, в зависимости от максимальной, рабочей температуры камня. Вес более килограмма. Брал под разгон, на тот момент, по эффективности мало уступал водянкемой системник
Слабым местом становиться теплосъём с процессора. Замена кпт-8, на более эффективную и дорогую пасту, снизила температуру на 10 градусов.

[Prophetmaster]

Даже если жидкость из них не вытекла сразу

Там сроду не было никакой жидкости.

Радиаторы такой конструкции ПРЕДУСМАТРИВАЮТ принудительный поток воздуха.

Он у меня работал без вентилятора в системном блоке с тихим БП на мощном процессоре Athlon.

В мощных усилителях (особенно ВЧ)

В винтаже таких полно, вот Revox B-251, Sansui AU D-707Extra, Marantz SM-8:



---------- Сообщение добавлено 12:48 ---------- Предыдущее сообщение было 12:46 ----------

А если с вентилятором

Шуметь будет и пыль собирать в войлок внутри корпуса.

[VladimirV]

площадь "пустоты" между ними существенно больше суммарной площади сечения пластин.

Пардон, но это тут вообще не при чем. Расстояние, требуемое для воздуха между пластинами прямо определяется скоростью потока и вязкостью воздуха. Если бы воздух обладал бы нулевой вязкостью, то Ваше сравнение было бы уместно. Но это не так. Чем меньше в мм расстояние между пластинами, тем бОльший перепад давления воздуха требуется для эффективного конвективного теплообмена. Это не зависит от масштаба изделия - хоть многометровый радиатор, хоть от компьютера - базовый размер между пластинами обусловлен вязкостью воздуха. По этой причине легко отличить радиатор, расчитываемый на естественную конвекцию от радиатора, спроектированного на принудительную конвекцию. Использовать последний в режиме естественной конвекции крайне неэффективно. Т.е. более, чем на порядок при прежнем градиенте температур падает рассееваемая мощность.

---------- Сообщение добавлено 13:12 ---------- Предыдущее сообщение было 13:08 ----------

Шуметь будет

Не обязательно. Определяется расходом воздуха в секунду по заданной площади сечения. При скорости менее 1 м/сек шуметь не будет

пыль собирать в войлок

Это да, будет обязательно. Но это не страшно - просто надо периодически чистить. Свой ноут за 10 лет чистил 4 раза.

[Prophetmaster]

Чем меньше в мм расстояние между пластинами, тем бОльший перепад давления воздуха требуется для эффективного конвективного теплообмена.

Тут 2 мм, что не так мало. Что спорить? Скоро включу и асе будет ясно.

[VladimirV]

Тут 2 мм, что не так мало. Что спорить?

Действительно - зачем спорить. У Вас же есть автомобиль? Просто посмотрите, какой там зазор у пластин радиатора мотора или кондиционера, рассчитанных на принудительную конвекцию - и Вам самому все станет ясно. Можно даже измерить - будет 1,5-2 мм.

[pyos]

А если с вентилятором

С ним такие радиаторы будут работать значительно, иногда в разы, эффективнее традиционных. Но вентиляторы шумят, особенно те, что с малым диаметром. 120мм современные для компьютеров есть уже практически бесшумные, и стоят недорого, от 4-5 евро.

---------- Сообщение добавлено 15:07 ---------- Предыдущее сообщение было 15:06 ----------

Там сроду не было никакой жидкости.

Пожалуйста, не пишите о том, о чём не знаете. Если там не жидкости сейчас (после просверливания), то это не значит, что её не было в норме.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2...B1%D0%BA%D0%B0

н у меня работал без вентилятора в системном блоке с тихим БП на мощном процессоре Athlon.

Насколько я помню, "мощных" атлонов не было никогда, у них TDP не превышал 50Вт.

В винтаже таких полно, вот Revox B-251, Sansui AU D-707Extra, Marantz SM-8:

Замерьте расстояние между пластинами и сравните с имеющимся радиатором. <2мм и 5мм - это огромная разница для режима течения воздушного потока в таком канале. Это раз.
Два - хорошо видно, что под щелями между пластинами есть вырезы в днище. Без них даже этого неэффективного теплосъёма не будет.

pyos, Вадим, вот такой радиатор , по документации, рассеивает в пассиве до 65Вт.

Вот, спасибо за пример. Кстати, они немного лукавят, говоря про "до 65Вт" - оные 65 снять с него можно при выполнении ряда условий, в частности - ребра должны быть расположены вертикально и потоку воздуха ничего не должно мешать, ну и температура окружающей среды должна быть не выше 25°С
Пассивный радиатор из моего "сервера" рассеивает в пассиве 47Вт, будучи втрое менее тяжёлым и алюминиевым, а не медным, но 150-200Вт с него никак не снять при том же обдуве, что с твоего. Потому что, он лучше приспособлен к пассивному охлаждению, а твой - к активному, и сообразно этому их и применяют.

на тот момент, по эффективности мало уступал водянке
Слабым местом становиться теплосъём с процессора. Замена кпт-8, на более эффективную и дорогую пасту, снизила температуру на 10 градусов.

Это подтверждаю. Современные воздушные охладители мало чем уступают водяному охлаждению, а стоят дешевле и мороки с ними на порядок меньше. И не шумят они практически. И термопасты современные огромный эффект дают (но они дорогие и некоторые из них нельзя применять в контакте с некоторыми металлами).

[ANHO]

у меня корпуса два, но радиатор штатный есть один, а этот комповый лежит в подсобке уже лет 7 и я постоянно на него натыкаюсь - вот и решил его использовать, чтобы не искать подходящий ребристый. Ели даже относительная эффективность у него меньше, то площадью он больше вдвое - думаю, что его должно хватить на этот усилитель.

Сергей Агеев писал что для эффективной естественной конвекции необходимо чтобы расстояние между рёбрами радиатора было от 5-7 мм.
ИМХО в Вашем случае компьютерный радиатор будет охлаждать не намного лучше чем такой же по размеру кусок алюминия.

Можно прикрутить на него тихий вентилятор от компа. У него должно быть нормируемое давление и низкие максимальные обороты. У таких вентиляторов как правило широкие почти перекрывающиеся лопасти. Например:
https://www.nix.ru/autocatalog/arcti...in_392958.html
Если снизить на нём обороты до 400-500 об/мин, то с расстояния 50 см услышать его будет трудно.
Если подшипник в вентиляторе гидродинамический, то ось вентилятора нужно располагать горизонтально.

[sia_2]

Действительно - зачем спорить. У Вас же есть автомобиль? Просто посмотрите, какой там зазор у пластин радиатора мотора или кондиционера, рассчитанных на принудительную конвекцию - и Вам самому все станет ясно. Можно даже измерить - будет 1,5-2 мм.

В целом совершенно верно, но как всегда, есть нюансы. Первое - это длина ребер вдоль потока и температурный перепад ребро-воздух. При большом температурном перепаде (больше 60...80 градусов) и малой длине (до 50 мм) - даже для естественной конвекции оптимальный зазор (равно как и толщина ребер) оказываются небольшими, вплоть до 3...4 мм. А если естественная конвекция стимулирована воздуховодом, создающим заметную тягу - то и меньше. Основная проблема - пыль.
Второе - это чисто практические вопросы удобства изготовления и обращения с изделием. Не секрет, что оптимальная толщина ребер металлического радиатора для естественной конвекции весьма невелика, на конце вообще доли миллиметра - этого вполне достаточно, учитывая огромную разницу в теплопроводности воздуха и, скажем, алюминия. Но радиатор с такими тонкими ребрами сложно дёшево изготавливать и нельзя выставлять наружу - уж очень он "нежным" получается.
А так, да, беспроигрышный вариант - для конвекционного охлаждения ребро пару-тройку мм у основания, 0.5-0.8 мм на конце, и шаг ребер 8...12 мм (по средним линиям) в зависимости от их высоты (40...90 мм) и длины вдоль потока (50-160 мм). Закон простой больше радиатор - больше шаг. Длину вдоль потока больше примерно 150-180 мм делать не имеет смысла, растет гидродинамическое сопротивление конвекции, и теплосьем с радиатора перестает увеличиваться.

[pyos]

адиатор с такими тонкими ребрами сложно изготавливать

Не очень сложно, на самом деле, эти тонкие рёбра "настругивают" на специально станке с цельного куска алюминиевого или медного сплава. Но вот использовать его потом нормально нельзя, про нежность хорошо сказано И ещё момент - такие тонкие рёбра очень сильно звенят. Обычных толщин - тоже звенят, но тонкие - прямо немилосредно.

[ДимычСф]

А что у кого с постоянкой на выходе? У меня по 15мВ на разогретом. Это нормально? Или дохренаська и что-то ещё нужно смотреть?

так а кто-то ответит не про радиатор?

[sia_2]

Не очень сложно, на самом деле, эти тонкие рёбра "настругивают" на специально станке с цельного куска алюминиевого или медного сплава. Но вот использовать его потом нормально нельзя, про нежность хорошо сказано И ещё момент - такие тонкие рёбра очень сильно звенят. Обычных толщин - тоже звенят, но тонкие - прямо немилосредно.

Ну я про экструзию, "из цельного куска" - оно конечно можно, но нерационально, учитывая, что сплавы с хорошей теплопроводностью очень мягкие, и обрабатывать их приходится с очень малыми подачами на большой скорости. Тогда уж лучше сотовый или спиральный радиатор.

[Prophetmaster]

sia_2,
Сергей, влияет ведь еще и соотношение толщины пластин и расстояния между ними - у меня толщина 0.4 мм, а расстояние 2 мм.

---------- Сообщение добавлено 14:33 ---------- Предыдущее сообщение было 14:31 ----------

Сообщение от ДимычСф
А что у кого с постоянкой на выходе? У меня по 15мВ на разогретом. Это нормально? Или дохренаська и что-то ещё нужно смотреть?
так а кто-то ответит не про радиатор?

На разных экземплярах ОУ AD843 у меня получалось от 3-5 мВ до 22 мВ. Ничего страшного в этом не вижу.

[pyos]

сплавы с хорошей теплопроводностью очень мягкие, и обрабатывать их приходится с очень малыми подачами на большой скорости.

Так и делают. https://www.aliexpress.com/item/4000...%3A%22-1%22%7D извиняюсь, что ссылка на алиэкспресс, но технология там в видео показана хорошо.

"из цельного куска" - оно конечно можно, но нерационально

Ну как сказать, отходов от производства там немного, поэтому совсем нерациональным это не назвать. Для настоящих (не как у меня ) серверов, кстати, радиаторы - обычно медные! - именно так и делают. Причём там именно обсуждаемые радиаторы с малым межрёберным зазором, которым обязателен принудительный продув воздуха через них системой корпусных вентиляторов, в случае их неработоспособности сервер резко сбрасывает частоту работы процессора, чтобы он не перегрелся, а то и совсем выключается аварийно.

---------- Сообщение добавлено 15:37 ---------- Предыдущее сообщение было 15:36 ----------

Сергей, влияет ведь еще и соотношение толщины пластин и расстояния между ними - у меня толщина 0.4 мм, а расстояние 2 мм.

Практически не влияет. Расстояние между пластинами сильно влияет на число Рейнольдса. Толщина самих пластин - нет.

Скрытый текст

Есть ряд специфических случаев, когда толщина начинает влиять, но косвенно, за счёт того, что слишком тонкие пластины изгибаются под действием избыточного давления и/или перепада температуры, и часть зазоров становится уже, а другая - шире, и тщательно пойманные режимы течения среды нарушаются, сильно влияя на теплосъём - то есть даже тут ключевым фактором остаётся расстояние между пластинами. Но это актуально не для обсуждаемой темы, а для пластинчатых теплообменников, где потоки между соседними пластинами чередуются (в сабже же - везде один и тот же поток). И тут встаёт дилемма, или увеличивать толщину пластин (растёт тепловое сопротивление между потоками, плюс увеличить её не всегда можно технологически), или уменьшить габарит по длине теплообменника, чтобы понизить гибкость пластин за счёт меньшей их длины (тогда приходится соединять несколько теплообменников последовательно, что жутко неудобно с точки зрения закупок, эксплуатации и Plant layout), или, наиболее часто применяемый метод - охватывать теплообменник обратной связью в АСУТП по перепадам давления и разницам температур между потоками, чтобы он работал в оптимальных для себя режимах всегда.

[свернуть]

[MAXIM_A]

Если пластины рёбер радиатора тонкие, то а каком передаче тепла можно говорить...

---------- Сообщение добавлено 16:14 ---------- Предыдущее сообщение было 16:10 ----------

И, ещё вопрос, как лучше дуть, от радиатора, или в сторону радиатора. ?

---------- Сообщение добавлено 16:30 ---------- Предыдущее сообщение было 16:14 ----------

завтра поставлю, посмотрю какой радиатор эффективней.

[pyos]

Если пластины рёбер радиатора тонкие, то а каком передаче тепла можно говорить...

На самом деле, более чем можно, если вовремя это самое тепло от них отводить т.е. возвращаемся к тому, что для активного охлаждения лучше тонкие из соображений компактности, а для пассивного - недостаточно толстые просто не будут работать.

И, ещё вопрос, как лучше дуть, от радиатора, или в сторону радиатора. ?

В идеале - вдоль рёбер если так не получится, то лучше дуть на радиатор - вентилятору так будет проще работать.

[Валет]

Ребристый радиатор в условиях естественной конвекции воздуха должен располагаться ребрами вертикально, а при наличии обдува — боковой поверхностью ребер по направлению потока воздуха. Рассто¬яние между ребрами должно быть не менее 7—10 мм при естественном охлаждении радиатора и не менее 5 мм при принудительном обдуве. Сопротивление движению воздуха зависит от расстояния между реб¬рами и их длины, следовательно, для длинных ребер и шаг должен быть больше.
А для коротких, соответственно, меньше.

[sia_2]

На самом деле, более чем можно, если вовремя это самое тепло от них отводить т.е. возвращаемся к тому, что для активного охлаждения лучше тонкие из соображений компактности, а для пассивного - недостаточно толстые просто не будут работать.

В идеале - вдоль рёбер если так не получится, то лучше дуть на радиатор - вентилятору так будет проще работать.

Насчет толщины пластин - в пассивном варианте она как раз желательна ещё меньшей, чем при обдуве - поток тепла вдоль пластин без обдува в разы меньше, но проблема в чисто конструктивной их прочности. По теплопроводности металлы превосходят газы на несколько порядков, поэтому толщина пластин как правило, определяется технологическими и конструктивными соображениями, не теплотехникой.

[pyos]

sia_2, придётся согласиться