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.

[ОРорин]

Радиаторы огромные, весом по 14 кг каждый. Там можно еще много чего разместить

Prophetmaster
Прикинул плату для ВК на N-м количестве транзисторов. Одной платой ВК не получается, только несколько плат - скажем маленьких ВК. Но как быть с силовым монтажом? С каждой платы: провода ОООС, входные и выходные провода, питание.

[Prophetmaster]

Прикинул плату для ВК на N-м количестве транзисторов. Одной платой ВК не получается, только несколько плат - скажем маленьких ВК. Но как быть с силовым монтажем? С каждой платы: провода ОООС, входные и выходные провода, питание.

Я уже тоже прикидывал плату для УМ с ОООС и с большим количеством выходных пар. Транзисторы в два ряда (ряд под плату, ряд за пределами платы), 2 платы круглые, на одной плате транзисторы одного плеча моста, выходной терминал - в середине платы. Не такие уж они и большие получаются (радиуса 12 см хватает), но зато расстояния от каждого транзистора до выходного терминала одинаковые.

Но это позже, сначала буду делать плату под оконечный каскад с трансформаторным УН, как придут трансформаторы.

[SAS-M]

если ещё точнее, неизменное входное/выходное сопротивление, с минимально возможными значениями?

Конечно, чем меньше абсолютная величина сопротивления РГ, тем меньше влияние паразитной ёмкости в заданном диапазоне частот.

---------- Сообщение добавлено 03:12 ---------- Предыдущее сообщение было 03:04 ----------

Понижение выходного, применительно к нагрузке, лишь во благо а реакция источника практически определится его нагрузочной способностью.Так ли важно при этом применение "Т-образных перекрытых звеньев (с постоянными входным и выходным сопротивлениями)" ? Ваш опыт шунтирования выхода регулятора гридликами скорее в пользу L-пад .

На практике РГ 600 Ом потенциометрического типа и лестничного типа имеют некоторые не драматичесие отличия в звучании, но, возможно, оно связано с разными типами резисторов.

Да, конечно, уменьшение величины гридлика именно и напоминает действие РГ L-пад...
Но выводы получаются, пожалуй, другими: чем больше гридлик, т.е. увеличивается общий резистор нагружающий источник, тем хуже звук.
Ведь ток сигнала уменьшается при этом, а величина паразитной ёмкости остаётся прежней.

Тут нужно подождать, когда Олег получит свои РГ, а тогда можно просто попробовать их у меня. И сравнить с другими заодно.

[Prophetmaster]

Приехали трансформаторы от А. Воробьева. Вечером сделаю фото и некоторые измерения.

[ОРорин]

Приехали трансформаторы от А. Воробьева. Вечером сделаю фото и некоторые измерения.

Очень интересно!
Со схемой уже есть какие-то наброски? Интересно, как будет исключена постоянка входной и выходной частей.

[Prophetmaster]

Очень интересно!

Пока только могу сказать, что сопротивление первичек около 7.5 Ом, вторичек - около 38 Ом, измеренный Александром входной импеданс на 100 Гц - в районе 370 Ом, экран сплошной, двойной: пермаллой + медь, полоса трансов до 450 кГц, коэффициент трансформации, приблизительно, 1:4.2

Со схемой уже есть какие-то наброски? Интересно, как будет исключена постоянка входной и выходной частей.

Задумки есть, но сначала буду трансы мучить - от результатов будет зависеть и схемотехника.

[antecom]

Вечером сделаю фото и некоторые измерения.

Олег, посмотри АЧХ хотя бы до 200кГц или реакцию на меандр при ненагруженной вторичке. Интересно сравнить с AGT-232, которые у меня в УМ Ульянова.

[vic57]

Олег, посмотри АЧХ хотя бы до 200кГц или реакцию на меандр при ненагруженной вторичке. Интересно сравнить с AGT-232, которые у меня в УМ Ульянова.

Сие есть важно лишь при параметрическом сравнении, звук- дело сугубо индивидуальное...

[Бурцев]

Пока только могу сказать, что сопротивление первичек около 7.5 Ом, вторичек - около 38 Ом, измеренный Александром входной импеданс на 100 Гц - в районе 370 Ом, экран сплошной, двойной: пермаллой + медь, полоса трансов до 450 кГц, коэффициент трансформации, приблизительно, 1:4.2 .

7.5*100/370 = 2Гц (это при условии запитывания от источника с нулевым выходным сопротивленим)
sqrt(2*450000) = 947Гц (центральная частота транса, т.е. нулевой фазовый сдвиг)


С уважением.

Алексей Бурцев

[Prophetmaster]

Вот, пока только фотки сделал

[Prophetmaster]

Олег, посмотри АЧХ хотя бы до 200кГц или реакцию на меандр при ненагруженной вторичке. Интересно сравнить с AGT-232, которые у меня в УМ Ульянова.

По НЧ более-менее удалось посмотреть сегодня:

Выход генератора 50 Ом

10 Гц – 0.2 дБ
4 Гц – 1.6 дБ
1.8 Гц – 3.5 дБ

Меандр 1 кГц с небольшим выбросом и наклоном, но это генератор не тянет такую индуктивность в нагрузке и низкое активное сопротивление, видимо, потому что на входе трансформатора меандр точно такой же, уже с искажениями:

Сигнал с генератора на входе трансформатора 1 В/дел:



На выходе трансформатора 5 В/дел:



Для исследования ВЧ части АЧХ нужны другие провода - по НЧ смотрел, подключая трансформатор проводами от старого тестера, они были с зажимами на концах и ими проще было подключть проводочки На работе возьму завтра что-нибудь получше.

---------- Сообщение добавлено 01:20 ---------- Предыдущее сообщение было 01:19 ----------

7.5*100/370 = 2Гц (это при условии запитывания от источника с нулевым выходным сопротивленим)

Где-то близко с Вашими рассчетами получается. На нем частоту ниже 1 Гц уже видно
Выходное сопротивление буфера перед трансами будет ниже, чем у генератора.

[antecom]

На выходе трансформатора 5 В/дел:

Отличный результат. При таком меандре полоса выше звукового диапазона будет ровной. Правда повышенное сопротивление генератора способствует демпфированию резонансов транса. Желательно смотреть в реальном каскаде.

[Prophetmaster]

Отличный результат. При таком меандре полоса выше звукового диапазона будет ровной. Правда повышенное сопротивление генератора способствует демпфированию резонансов транса. Желательно смотреть в реальном каскаде.

В общем, со своим генератором я не могу нормально измерить на ВЧ - выходной каскад генератора не тянет этот транс. АЧХ на ВЧ, которую предоставил А. Воробьев: до 300 кГц 0 дБ, 500 к Гц - 3 дБ. По НЧ наши измерения более-менее совпадают.

[Latvian]

Там многое будет влиять: и сопротивление нагрузки-входное след. каскада и емкость монтажа - вх. емкость усилителя.При тестировании моего трансформатора был выброс на меандре- следствие резонанса на 360 кГц,а в реальной схеме уже этого не было.

[Prophetmaster]

Желательно смотреть в реальном каскаде.

Там многое будет влиять: и сопротивление нагрузки-входное след. каскада и емкость монтажа - вх. емкость усилителя.При тестировании моего трансформатора был выброс на меандре - следствие резонанса на 360 кГц,а в реальной схеме уже этого не было.

Да я уже понял, что смотреть АЧХ трансов нужно в конкретной схеме. По крайней мере, перед первичной обмоткой должен быть реальный буфер, который и будет использоваться в дальнейшем.
Трансформаторы получились действительно уникальные: полоса 2 Гц - 500 к Гц (- 3 дБ) при достаточно высоком выходном напряжении, плоский участок АЧХ по уровню 0 дБ почти от 10 Гц и до 300 кГц. Я раньше никогда не видел таких трансформаторов для большого сигнала.

[belka]

Я раньше никогда не видел таких трансформаторов для большого сигнала.

Здесь многие нормальных трансформаторов не видели вообще никогда.

[Prophetmaster]

Там многое будет влиять: и сопротивление нагрузки-входное след. каскада и емкость монтажа - вх. емкость усилителя.При тестировании моего трансформатора был выброс на меандре- следствие резонанса на 360 кГц,а в реальной схеме уже этого не было.

А какие параметры Вашего трансформатора, есть данные?

[Latvian]

Сопротивление первички 7 Ом, вторички 23,индуктивность первички 12 Гн.А некоторые картинки можно посмотреть на ап в теме про рижский буфер.

[теоретизирующий практик]

7.5*100/370 = 2Гц (это при условии запитывания от источника с нулевым выходным сопротивленим)

В трансформаторе надо бы проверить реальную нижнюю частоту при номинальном входном напряжении. С понижением частоты индукция в сердечнике пропорционально увеличивается, и за низшую частоту принимается та, где искажения сигнала ещё ниже уровня принятых допустимых искажений. (естественно, это кроме спада АЧХ).

[Бурцев]

В трансформаторе надо бы проверить реальную нижнюю частоту при номинальном входном напряжении. С понижением частоты индукция в сердечнике пропорционально увеличивается, и за низшую частоту принимается та, где искажения сигнала ещё ниже уровня принятых допустимых искажений. (естественно, это кроме спада АЧХ).

Спасибо, я в курсе. Просто это величина мне нужна была для последующего расчета.



С уважением.

Алексей Бурцев