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.

[Semigor]

Просто я подвёл к тому, что при такой большой суммарной ёмкости конденсаторов БП, в стабилизированном питании нет необходимости. Offтопик: Не хотел озвучивать сию "крамольную" мысль, дабы не расстраивать Олега.

Думаю, Олег не расстроится, поскольку наверняка слушал оба варианта, чего и всем советую проделать.

Совершенно верно, в этой части, но тогда после стабилизаторов вполне достаточно поставить по конденсатору 2000 мкФ, и параллельно плёночный на 20-30 мкФ.

Формально да, но тоже стоит послушать, прежде чем делать окончательные выводы..

[Prophetmaster]

Просто я подвёл к тому, что при такой большой суммарной ёмкости конденсаторов БП, в стабилизированном питании нет необходимости.

Идея совсем другая. Стабилизированное питание я сделал для того, чтобы свести к минимуму пульсации выпрямителя, что считаю необходимым. Для УМ в классе А, с током покоя 3 А, сколько нужно емкостей без стабилизатора, чтобы пульсации были не больше пары мВ? Далее, чтобы обеспечить энергоемкость БП на достаточно высоком уровне, ставлю большие емкости и до и после стабов, причем, энергоемкость достабового БП чуть больше, чем послестабового, чтобы было откуда взять энергию. Восемь стабов LT1083CP, с максимальным выходным током 7.5 А, образуют 4 независимые двухполярные линии питания, которые вполне в состоянии обеспечить быстрый переход энергии от достабовых емкостей к послестабовым конденсаторам и далее, к потребителю. Потребление энергии оконечным каскадом класса А тоже не постоянно. По рассчетам Юрия Анатольевича в фильтре питания каждого моего моноблока должно быть 8 Фарад, но чем богаты, как говориться. Мне столько не впихнуть в приемлемого размера корпус

Не хотел озвучивать сию "крамольную" мысль, дабы не расстраивать Олега.

Почему я должен расстраиваться от высказанных вслух мыслей? У меня есть усилитель, сделанный по этой же концепции питания - привезите другой усилитель с питанием по Вашей идеологии, а там видно будет, кому расстраиваться

Еще и в КПД проигрываем, о чём уже было сказано, в результате всё весьма не рационально

Мне это не важно. Если оглядываться на КПД, на рациональность, на энергопотребление, на габариты, на себестоимость и т.д., то нет смысла чего-либо создавать, проще купить и не париться.

тогда после стабилизаторов вполне достаточно поставить по конденсатору 2000 мкФ, и параллельно плёночный на 20-30 мкФ.

Достаточно для чего? Я считаю, что для УМ в классе А этого не просто недостаточно, это вообще ничто. У меня в УМ на буферах столько стоит после стабов на питание двух ОУ.

[audiomun]

Стабилизированное питание , чтобы свести к минимуму пульсации выпрямителя. Для УМ в классе А, с током покоя 3 А, чтобы пульсации были не больше пары мВ

Хорошо сие понимаю, поскольку сам когда-то увлекался идеей стабилизированного питания УМ. Отличный вариант в этом случае - трёхполосное усиление.

чтобы обеспечить энергоемкость БП на достаточно высоком уровне, ставлю большие емкости

Моё предпочтение - увеличение напряжения питания вдвое при тех же номиналах емкостей БП, при этом получаем выигрыш по энергоёмкости в 4 раза.

- привезите другой усилитель с питанием по Вашей идеологии, а там видно будет, кому расстраиваться

Спасибо за приглашение. Не хочу расстраиваться.....

Я считаю, что для УМ в классе А этого не просто недостаточно, это вообще ничто.

Для сглаживания импульсных всплесков на выходе стаба - достаточно, вполне.

[krulfa]

А в качестве регулирующего поставить Mosfet и радиаторы уменьшатся раза в три, так как рабочая температура может быть до 110-125 градусов.

И у вас получится точно такая же переходная характеристика регулирования, как у LM317/337. Впрочем, нет: не такая же. Хуже.

[Александр Котов]

krulfa, Знаешь, что такое Mosfet?

[В А Ш]

Моё предпочтение - увеличение напряжения питания вдвое при тех же номиналах емкостей БП, при этом получаем выигрыш по энергоёмкости в 4 раза.

в данном случае важнее ток, чем напряжение, так что запас по ёмкости лучше

[КСИВ]

чтобы пульсации были не больше пары мВ?

Если стабилизатор питания обеспечивает такого уровня пульсации при номинальном токе нагрузки при относительно
малой емкости после стабилизатора (например 2000 мкФ), то это означает, что конденсатор не разряжается (не теряет накопленную энергию).
Какой смысл накапливать нерасходуемую энергию?

По рассчетам Юрия Анатольевича в фильтре питания каждого моего моноблока должно быть 8 Фарад,

На форуме "АУДИОПОРТАЛ" было показано, что формула Юрия Анатольевича технически не обоснована.

столько стоит после стабов на питание двух ОУ.

С точки зрения потребляемой ОУ энергии в этом нет нужды.
Многие авторы на форумах пишут о необходимости огромных емкостей в питании усилителей. но никто не приводит
технического обоснования. Вместе с тем есть примеры (и их много) хорошего звучания усилителей, в которых это
"правило" не выполняется.
С уважением.

[Olegyurich]

Вместе с тем есть примеры (и их много) хорошего звучания усилителей, в которых это
"правило" не выполняется.

Пример?

[aif.66]

Никитинский на полевиках.

[Semigor]

На форуме "АУДИОПОРТАЛ" было показано, что формула Юрия Анатольевича технически не обоснована.

Можно ссылочку, пожалуйста.

Никитинский на полевиках.

Это пример высокого инженерного искусства компромисса, без которого невозможно сделать серийное изделие.
А здесь речь идет о бескомпромиссном аппарате.

[aif.66]

Это пример высокого инженерного искусства компромисса, без которого невозможно сделать серийное изделие.
А здесь речь идет о бескомпромиссном аппарате.[/QUOTE]

В "высоком" аудио не бывает бескомпромиссных вариантов.
Никитин признавал окончательную настройку только на "слух", невзирая на некоторое ухудшение объективных параметров,
и я просто привел пример, что в Его усилителе емкости обидно-мелкие (так-же и трансформаторы).

[audiomun]

только на "слух", невзирая на некоторое ухудшение объективных параметров,

+1

я просто привел пример, что в Его усилителе емкости обидно-мелкие (так-же и трансформаторы).

Именно так, достаточно заглянуть практически в любой профессиональный усилитель, или активную АС - мы там увидим то же самое, а по звуку они переигрывают большинство здесь выложенных схем.

в данном случае важнее ток, чем напряжение, так что запас по ёмкости лучше

При высоком напряжении питания больше максимальная развиваемая в импульсе амплитуда выходного сигнала - это важнее, а не огромный, но не реализованный запас по ёмкости конденсаторов БП.

[В А Ш]

больше максимальная развиваемая в импульсе амплитуда выходного сигнала - это важнее

так не будет амплитуды без тока - просядет питание со всеми вытекающими

[Olegyurich]

в Его усилителе емкости обидно-мелкие (так-же и трансформаторы).

Это пример неплохо звучащего ОЧЕНЬ ДЕШЕВОГО изделия. Это не значит, что надо ставить маленькие емкости.

[Serg138]

У силового транса вторички по 27 В. Емкость между первичкой и вторичкой около 800 пФ, активное сопротивление первички 2.7 Ом, вторичек - по 0.1 Ом. Индуктивность первички 2.9 Гн, вторичек - по 130 мГн.
У транса для питания УН вторички тоже по 27 В, емкость между первичкой и вторичкой около 600 пФ, активное сопротивление первички 31 Ом, вторичек по 1.1 Ом. Индуктивность первички 2.9 Гн, вторичек - по 230 мГн.

Спасибо, Олег. Цифры емкости ожидаемые. Имхо это много. В моем клоне твоего усилителя будут применены 4 100w r-core с емкостью первичка-вторичка чуть более 100пФ.

[sewerin]

Offтопик:

А зачем измерять, и так просчитывается: АКБ на DC порядка 0.01-0.015 Ом, батарея 1Ф на 1-10 кГц 0.0005-0.001 в зависимости от исполнения разводки
10 мкФ пленки - "на погоны", они ничего не меняют.

Тогда зачем вообще городить любые стабы, если так легко доступны миллиомы, причём без активного регулирования?

[aganext]

Если стабилизатор питания обеспечивает такого уровня пульсации при номинальном токе нагрузки при относительно
малой емкости после стабилизатора (например 2000 мкФ), то это означает, что конденсатор не разряжается (не теряет накопленную энергию).
Какой смысл накапливать нерасходуемую энергию?

На форуме "АУДИОПОРТАЛ" было показано, что формула Юрия Анатольевича технически не обоснована.


С точки зрения потребляемой ОУ энергии в этом нет нужды.
Многие авторы на форумах пишут о необходимости огромных емкостей в питании усилителей. но никто не приводит
технического обоснования. Вместе с тем есть примеры (и их много) хорошего звучания усилителей, в которых это
"правило" не выполняется.
С уважением.

Имхо, однако референсной системой почему-то, является система SAS-M, с "необоснованно большой" ёмкостью в питании ум.

[derrik]

Offтопик:
Непонятно почему народ так возбудился. это просто пока блок питания

[КСИВ]

Пример?

57 страниц на форуме обсуждается Усилитель на LM3886 c хорошим звучанием: возвращение "LM3886 - второй заход".
Это конечно не идеальный усилитель, но автор темы уверен, что усилитель по звуку может конкурировать с усилителем Ю.Макарова.
Емкости там далеко не фарадные.

Можно ссылочку, пожалуйста.

Последние сообщения в теме про систему Ю. Макарова. Одно из них, если не ошибаюсь, от Михаила.К
Обоснования необходимости огромных емкостей так и нет. Довод "я слышу в моей системе" не убедителен. Достаточно почитать
обсуждение цифрового проигрывателя "PIONEER N-50" на этом форуме. Слышат все, но по разному. От "отличный звук", до "полное г.."

[derrik]

но автор темы уверен, что усилитель по звуку может конкурировать с усилителем Ю.Макарова.
Емкости там далеко не фарадные.

Автор той темы может быть так-же уверен ,что земля плоская.И что?