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.

[Mickhail]

Эх ,как бы набиться на прослушку готового аппарата? т.е жаль ,что мы не услышим начальника транспортного цеха
А в личку не кините ,где джамики брали? На волоколамке вроде только опт.
С уважением Михаил

[Prophetmaster]

Эх ,как бы набиться на прослушку готового аппарата?

Рано пока говорить об этом - до готового аппарата еще далеко Год, не меньше. Времени свободного мало.

Offтопик:

А в личку не кините ,где джамики брали?

58-й павильон на цокольном этаже Митинского рынка. Джамиконы (не поддельные) еще в нескольких местах на этом рынке продают, но конкретно у этих, измеряемые параметры заметно выше - видимо, поставки с другого завода. У них еще есть с клеммами под винт, но они втрое дороже такого же номинала с ногами под пайку. 22000 мкФ\63 В, к примеру, стоят 900 руб штука, если с винтом

[Prophetmaster]

Схемотехнические изыскания продолжаются
Насимуляторил композитный усилитель напряжения без коррекции и фильтров, получилось очень неплохо, но пока виртуально - частота единичного усиления около 98 МГц, скорость нарастания в районе 500 В/мкс, полоса по -3 дБ почти 11 МГц. На малом сигнале, при входном напряжении 1 мВ, меандр 100 кГц также без выбросов и Кг менее 0.001%.
Какие есть предположения у уважаемых форумчан, как это может работать в железе? И каким образом сюда лучше приделать оконечные каскады на транзисторах средней мощности, типа 2SC5171 + 2SA1930?

Схема:



Меандр 100 кГц при выходном напряжении близком к максимальному (шкала осциллографа 20 В на деление):



АЧХ:



Модель для Мультисим есть во вложении. Файл модели в архиве, так как в чистом виде не приаттачивается.

[SAPR]

Какие есть предположения у уважаемых форумчан

Мне не нравится. Прежде всего общая концепция, так сказать :
Для чего УНу, работающему в А и на линейную нагрузку такая полоса и скорость нарастания?. Причем достигается это скоростными ОУ и 3 - мя (!) петлями ОС.

[audiomun]

Мне не нравится ещё больше - сам принцип раскачки ВК по цепям питания ОУ нельзя назвать высоколинейным, даже если при этом сам ОУ отличный.

как это может работать в железе?

К сожалению, ассоциируется с Проект "Ультима ХХI"

[SAPR]

Неинверт на 843- это просто баг. В таком виде, как я вижу схемку, будет свист 100%.

Она и в инверте свистеть может начать. Даже симулятор на это намекает (см. на горбик АЧХ после спада - 3 дБ).
Но проблема не в этом:

Нет главного - концепта постороения УН.

Будь, так сказать, красивый концепт - тогда и куски схемы можно вылизывать.

[Prophetmaster]

Тогда как мой УМ на буфах работает без свиста? Даже без входного фильтра и без Цобеля?

[Alecs]

Схемотехнические изыскания продолжаются

Подключение делителей напряжения на Q2,Q5,предназначено что бы скомпенсировать погрешность утекания тока через базы транзисторов?Но при этом по питанию ОУ будет болтанка гдето в пол вольта,она конечно симетричная по питанию,но относительно входа это синфазная помеха частично связаная с выходным током.Вобще по входу там около пяти вольт может быть,AD811 вероятно проектировались для линий связи с амплитудой напряжения несколько вольт,но синфазка по паспорту у них невысокая.Практически наверное смотреть надо.Среднее напряжение на Q1,Q5, около 1,75в, это не много,работать будет,но как с параметрами быстродействия?

Для чего УНу, работающему в А и на линейную нагрузку такая полоса и скорость нарастания?. Причем достигается это скоростными ОУ и 3 - мя (!) петлями ОС.

Пока нет выбросов ,высокая полоса это хороше,слышно в пространственом разрешении.Две короткие,токовые петли по выходу,лучше чем только одна длиная.

[SAPR]

Две короткие,токовые петли по выходу,лучше чем только одна длиная.

А где там две короткие? По простому - там три: короткая, средняя и длинная.

высокая полоса это хороше,слышно в пространственом разрешении.

10 МГц что ли слышно?

[Alecs]

А где там две короткие? По простому - там три: короткая, средняя и длинная.

Ну имелось в виду отличия от стандартной концепции.

10 МГц что ли слышно?

Тут лучше оперировать скоростью нарастания напряжения.И в линии обратной связи скорость корекции должна быть на много порядков быстрее рабочего сигнала,а также хороше иметь низкое сопротивление по выходу усилителя в широкой полосе,для подавления ЭДС акустики и наводок на кабеля.На слух большее быстродействие хороше заметно на акустике,на наушниках меньше.

[SAPR]

Тут лучше оперировать скоростью нарастания напряжения.И в линии обратной связи скорость корекции должна быть на много порядков быстрее рабочего сигнала,а также хороше иметь низкое сопротивление по выходу усилителя в широкой полосе,для подавления ЭДС акустики и наводок на кабеля.

Alecs, это УН, работающий в А и на линейную нагрузку.

[audiomun]

Тогда как мой УМ на буфах работает без свиста?

Видимо - чрезвычайно высокие их скоростные характеристики, вдобавок, подстраховка в виде резисторов по 330 Ом на входах BUF634 и по 10 Ом - на их выходах.

[Alecs]

Alecs, это УН, работающий в А и на линейную нагрузку.

Обратная связь у него к выходу будет подключена,она тоже будет определять что будет на выходе УМ. Не думаю что выходная часть будет многокаскадная,и влияние на УН по току будет.

[Nick]

Тогда как мой УМ на буфах работает без свиста? Даже без входного фильтра и без Цобеля?

Хочешь быть уверен что всё будет нормально, смотри петлевое. С буфами там у тебя всё нормальнно в этом плане было.

[audiomun]

Обратная связь у него к выходу будет подключена,она тоже будет определять что будет на выходе УМ.

Что, уже четвертая ООС? Явно - перебор.....

Не думаю что выходная часть будет многокаскадная,и влияние на УН по току будет.

Зато набежит фазовый сдвиг.

[Prophetmaster]

Мне не нравится. Прежде всего общая концепция, так сказать

А что конкретно не так? Я не такой мастер схемотехники, как Вы, поэтому критика только приветствуется

Для чего УНу, работающему в А и на линейную нагрузку такая полоса и скорость нарастания?. Причем достигается это скоростными ОУ и 3 - мя (!) петлями ОС.

Мне нужно иметь около 500 В/мкс, при выходном напряжении около 15-16 В (эфф.). Нужная скорость, по моему мнению, была задана еще в УМ на буфах. Тут выходное напряжение вдвое больше, поэтому и закладываю в ТЗ вдвое большую скорость нарастания выходного напряжения. Петли ОООС тут две, вроде, где третья то?

Мне не нравится ещё больше - сам принцип раскачки ВК по цепям питания ОУ нельзя назвать высоколинейным, даже если при этом сам ОУ отличный.

Чем конкретно? Питание УМ полностью стабилизированно и оно отдельно +\- 15 В для первого ОУ, +\- 27 В для второго ОУ и +\- 25 В для оконечных каскадов.
Мультисим показывает очень близкие к реальности результаты. УМ на буфах я моделировал через 2 года после завершения проекта и получил практически те же параметры, что и на железном варианте.

К сожалению, ассоциируется с Проект "Ультима ХХI"

И что тут есть общего? Я не вижу.

Мне совершенно не понятно, с чем Олег начал борьбу? Искажений малых у этой схемы не будет. Это будет -115 дБ и никак не меньше, хоть какой глубины будет накручена глубина ООС.

-115 дБ это очень маленькие искажения, если есть скорость внутри петли. - 160 дБ со скоростью 20 В/мкс звучать не будет, только идеальные стационарные сигналы покажет.

Входные искажения 843-й в неинверте сожрут всю перспективу по малым искажениям.

Именно в неинверте и не сожрут, точнее звучать будут.

Концепта нет. Тут бы разделить УН на две части, буфер+ собственно УН. Внедрить между ними идеологический регулятор громкости, дабы всякие гридлики больше не влияли на

РГ заказаны по 650 Ом, дискретные. На схеме, R7 именно РГ и замещает.

Скорость и малые искажения хочешь? Бери за основу УН от усилителя Зуева и пристраивай к нему корректор на ОУ по типу, как сделано в ZD-50 у Коли Ш. Получишь искажения стремящиеся к нолю и совершенно безумные скоростные характеристики.

Посмотрю и этот вариант, спасибо.

Неинверт на 843- это просто баг. В таком виде, как я вижу схемку, будет свист 100%.

Я далеко не первый раз использую этот ОУ в неинверте.

Вобще по входу там около пяти вольт может быть,AD811 вероятно проектировались для линий связи с амплитудой напряжения несколько вольт,но синфазка по паспорту у них невысокая.

У меня нет модели, но вообще на место AD811 претендуют LME49713 в металле. Придется допиливать их на железном макете, если не удастся найти работающую модель LME49713 для Мультисим.

Видимо - чрезвычайно высокие их скоростные характеристики, вдобавок, подстраховка в виде резисторов по 330 Ом на входах BUF634 и по 10 Ом - на их выходах.

Резисторы 10 Ом на выходе для выравнивания выходных токов стоят и чтобы защита, которая работает на замыкание выхода на землю, не делала КЗ на буфах. А резисторы 330 Ом стоят, считай, параллельно друг другу (для раскачивающего ОУ)

Обратная связь у него к выходу будет подключена,она тоже будет определять что будет на выходе УМ. Не думаю что выходная часть будет многокаскадная,и влияние на УН по току будет

Выходная часть планируется из множества параллельных УМ на 2SA1930+2SC5171. На схеме показан один такой каскад, но на имеющихся моделях BD139+BD140. Моделей 2SA1930+2SC5171 не нашел.

Хочешь быть уверен что всё будет нормально, смотри петлевое.

Дык, вроде достаточное оно, особенно, если иметь в виду, что вместо AD811 будет LME49713.

Что, уже четвертая ООС? Явно - перебор.....

Петли ОООС будет две - одна, охватывающая AD811 (возможно, с выходным буфером), другая - AD843, оконечный каскад и все остальное внутри.

[Nick]

Дык, вроде достаточное оно, особенно, если иметь в виду, что вместо AD811 будет LME49713.

Достоточное петлевое это одно, а его фаза в районе 0дБ другое. Об устойчивости говорит второе. График, график надо построить и посмотреть.

[audiomun]

Петли ОООС тут две, вроде, где третья то?

Offтопик:
ОООС здесь одна - R17/R18. А вообще ООС - три: первая - R17/R18, вторая - R14/R4, третья - R12/R1.

И что тут есть общего? Я не вижу.

Проблемный проект, до сих пор не запущен.....

Резисторы 10 Ом на выходе для выравнивания выходных токов стоят

Согласен, и для этого тоже.

А резисторы 330 Ом стоят, считай, параллельно друг другу (для раскачивающего ОУ)

Они практически не влияют на это.

[Prophetmaster]

ОООС здесь одна - R17/R18. А вообще ООС - три: первая - R17/R18, вторая - R14/R4, третья - R12/R1.

Цепи ООС R17/R18 и R14/R4 можно обе называть общими, да и блок с AD811 может работать самостоятельно, а R12\R1 - это нечто другое

Проблемный проект, до сих пор не запущен.....

Дык, я еще и не пробовал запускать Делаю медленно, насколько позволяет наличие свободного времени.
А с проектом Ультима ХХI никто плотно не занимался пока, наверное. Андрей Константинович собрал, засвистело и отложил в сторону - может, ему сейчас просто возиться неохота с этими платами

---------- Добавлено в 08:15 ---------- Предыдущее сообщение в 07:44 ----------

Достоточное петлевое это одно, а его фаза в районе 0дБ другое. Об устойчивости говорит второе. График, график надо построить и посмотреть.

А как посмотреть фазовый сдвиг на АФЧХ без ОООС, при текущем Ку?

Она и в инверте свистеть может начать. Даже симулятор на это намекает (см. на горбик АЧХ после спада - 3 дБ).

Этот горбик на частоте 73 МГц и при уровне - 15 дБ.

[SAPR]

а R12\R1 - это нечто другое

А что другое?
R12\R1 - ОС, охватывающая выходной каскад U2 и весь дискрет.
R14\R4 - ОС для всего U2 и всего дискрета.
R17\R18 - общая ОС (охватывает все). Итого, три петли ОС, вложенных друг в друга. Есть простое правило для вложенных ОС (на стопроцентную точность не претендует, но позволяет навскидку определить устойчивость) - каждый последующий полюс (по частоте) петли с замкнутой осью должен быть раза в три выше по частоте предыдущего полюса.
Т.е., если полоса всей системы по - 3 дБ равна 10 МГц, то полоса для U2 + дискрет = примерно 30 МГц, полоса для ВК U2 + дискрет = 90 МГц.
Вопрос 1 - получятся ли в реале эти 90 мГц.
Вопрос 2 - если получится, для чего это надо?