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.

[forever_student]

...Посчитал общую площадь радиаторов стабов - 3000 кв.см.

Это общая площадь для двух каналов или для одного?

[Prophetmaster]

Это общая площадь для двух каналов или для одного?

На БП одного канала.

[Olegyurich]

Сотню Вт легко рассеют.

[audiomun]

Сотню Вт легко рассеют.

Если открытые свободному доступу воздуха, то тогда могут и все 150 Вт рассеять, а вот в корпусе - вопрос.

[Serge_L]

Offтопик:
viktor8m, Я понял что Вы имели ввиду, но "флуктацией перехода" это ну никак не называется!
А вопрос работы ООС разобран много где, вполне даже и в учебниках
Совершенно верно, что скорость нарастания фронта должна всё же коррелировать со средней частотой, иначе мы наблюдаем почти классическую реакцию на единичный импульс, что с ограничением скорости имеет мало общего.

А ещё один факт, который меня поставил в тупик при Вашей фразе состоял в том, что шло обсуждение схемы Олега (который Юрич), по-сути, SE , а тут Ваша фраза

[Olegyurich]

Если открытые свободному доступу воздуха, то тогда могут и все 150 Вт рассеять, а вот в корпусе - вопрос.

Ну сверху, там вроде ничего не мешает конвекции, а вот снизу не очень хорошо - да. Но опять же, даже при токе 20А и падении 4 В - это только 80 Вт, так что должно их хватить.

[forever_student]

Ну сверху, там вроде ничего не мешает конвекции, а вот снизу не очень хорошо - да...

Imho, там очень не хорошо, на что я и пытался обратить внимание ТС

[Olegyurich]

Ну, на самом деле надо их включить, нагрузить и посмотреть.

[Alex]

Скорость нарастания - абсолютно ненужный параметр. Имеет смысл приведенная к 1 вольту СН (ПСН)

Господи, и сюда уже с ПерлоПортала эта зараза перекочевала?!

[forever_student]

Ну, на самом деле надо их включить, нагрузить и посмотреть.

+1
...в корпусе и на несколько часов

[viktor8m]

Посчитал общую площадь радиаторов стабов - 3000 кв.см.

Вообще-то этот показатель (общая площадь радиатора) очень не надёжный для расчётов рассеиваемой мощности, т.к. подошва (с обеих сторон) рассеивает намного менее эффективно, чем рёбра, поэтому если, как у Вас, рёбер мало и в середине большое плоское пространство, это примерно (оценивая на глаз пропорции) где-то вдвое больше тепловое сопротивление, чем с полностью ребристой поверхностью с той же общей площадью радиатора, но точно только специальные программы могут оценить.

[SAPR]

но точно только специальные программы могут оценить.

т.е.

надо их включить, нагрузить и посмотреть.

не прокатит?

[viktor8m]

не прокатит?

Не прокатит для чего? Для той мощности рассеивания, что Prophetmaster сейчас заложил (т.е., если не ошибаюсь, при 0.7 А от каждого стабилизатора), прокатит, но увеличить мощность, как советуют, вряд ли на таких прокатит, несмотря на 3000 см2.

[Olegyurich]

Имеется в виду измерить тепловое сопротивление на практике.))

[SAPR]

на практике.

именно.

[Prophetmaster]

оценивая на глаз пропорции

По фото пропорции обманчивы - БП в реале гораздо больше размером, чем кажется. Радиаторы размером 100х75х25, с подложкой 5 мм, то есть, 8 штук таких, это как один радиатор 400Х150Х25 мм. Установка радиаторов над платой, на высоте 10 мм, это давно мной опробованный прием и конвекция отлично работает в такой конструкции, а в корпусе еще лучше, если в правильном месте сделать входные отверстия для воздуха - тяга получается, как в русской печи.
Радиаторы для моей конструкции были выбраны с большим запасом, чтобы не грелось больше 50-55 град. в штатном режиме (700 мА на стаб), даже в жаркий период. Радиаторы изолированы от дорожек платы, а LT1083CP прикручены к ним без каких-либо прокладок, через хорошую пасту, напрямую к железяке. В таком случае, температура радиаторов может быть и 100 град. Да и сами корпуса ТО-3Р могут не меньше 2 Вт рассеять без радиатора - итого 16 Вт на канал только сами микросхемы стабов могут отдать в тепло.
Так что, рассеять эти радиаторы могут много, только от них этого не потребуется, так как делать УМ с током потребления 20 А я точно не буду Это противоречит заложенной в БП концепции - использовать стабы на 10 % от допустимой мощности. Это тоже давно выяснено опытным путем - звук с недогруженными последовательными стабами гораздо лучше, чем с сильно нагруженными. Еще, использовать такое питание нужно только в А классе, я считаю. Для класса АВ лучше будут параллельные стабы или вообще нестабилизированное напряжение питания.

[Olegyurich]

Так что, рассеять эти радиаторы могут много, только от них этого не потребуется, так как делать УМ с током потребления 20 А я точно не буду

Ну и зря))

[Prophetmaster]

Ну и зря))

Олег, если бы я изначально планировал делать твою схему, то БП были бы мощностью по 2 кВт каждый, с несколькими Фарадами на борту (в каждом канале) и нестабилизированные - этот то БП чуть меньше ксерокса формата А3 по размеру получился (видно на одном из фото), а стабилизированный БП 2 кВт больше был бы похож на средний холодильник по габаритам Я пока не готов к такому.

[SAS-M]

Я пока не готов к такому.

Ну, и зря! (С)

Знаю места продажи очень хороших и недорогих стальных корпусов до 2 М высотой, а сечением 40х40 сМ.

[olecho]

Ну, и зря! (С)

Знаю места продажи очень хороших и недорогих стальных корпусов до 2 М высотой, а сечением 40х40 сМ.

Может поделитесь, как с сетевыми разъемами пятиштирковами АВВ?