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.

[Olegyurich]

Видимо, амплитуда более 5.8В не нужна.

А откуда такая цифра?

[SAS-M]

А откуда такая цифра?

СН = Um*2*Pi*Fв => откуда: Fв = СН/(Um*2*Pi) = 20*Е6 / (5,8*2*3,14) = 549 кГц...

[Olegyurich]

Нет, почему больше 5.8 В не надо? Олег же как раз и делает более мощный усилитель, чтобы получить 50 Вт/4 Ом. А это 20 В амплитуды.

[SAS-M]

Нет, почему больше 5.8 В не надо? Олег же как раз и делает более мощный усилитель, чтобы получить 50 Вт/4 Ом. А это 20 В амплитуды.

Ну, тут всё ещё проще - при с СН = 20 В/мкС невозможно получить ПОЛНУЮ мощность 50 Вт на 4 Ом, т.е. невозможно обсепечить амплитуду 20 В на этой нагрузке, на что и "намекает" Олег, говоря, что ОУ с такой СН слишком медленный. После такого ОУ повторитель ВК не сможет ужЕ ничем помочь.

А если хочется иметь эти 20 В амплитуды, то и ОУ нужен более скоростной и мощный перед ВК.

[Prophetmaster]

Олег, а какую полосу пропускания и амплитуду сигнала необходимо иметь?
Видимо, амплитуда более 5.8В не нужна. При 20 В/мкс полоса получается 549КГЦ. Неужели мало?

А откуда такая цифра?

Максимальная амплитуда на входе трансформатора должна быть такой, чтобы обеспечить на выходе трансформатора эффективное напряжение в районе 16 В, что соответствует планируемой выходной мощности моноблоков. Ктр = 1:4.3.

Если входной буфер делать с ОООС, то полоса входного буфера меня интересует только с точки зрения быстродействия внутри петли ОООС. По моему опыту, более быстродействующий буфер меньше слышно, поэтому, пока рассматриваются к применению LME49713. Соберу в железе, послушаю, там видно будет.

Тогда один и тот же РГ можно употреблять в разных сочетаниях - и с предом, и с оконечником

Боюсь, что прямо перед трансформатором РГ будет тяжело поставить

---------- Сообщение добавлено 16:29 ---------- Предыдущее сообщение было 16:26 ----------

Нет, почему больше 5.8 В не надо? Олег же как раз и делает более мощный усилитель, чтобы получить 50 Вт/4 Ом. А это 20 В амплитуды.

Это до повышающего транса, имеется в виду.

[SAS-M]

Боюсь, что прямо перед трансформатором РГ будет тяжело поставить

Ну, так Вы же планируете добавить к РГ буфер. И его можно внести в модуль РГ как неотъемлемую часть.

[Prophetmaster]

Ну, так Вы же планируете добавить к РГ буфер. И его можно внести в модуль РГ как неотъемлемую часть.

Буфер на входе РГ, так как он низкоОмный. После РГ нужен еще буфер, перед трансформатором

[SAS-M]

А что делать... Конечно нужен ... в данном случае.
Но внутреннюю коммутацию (сразу после РГ отдельный выход) можно предусмотреть, когда следующий потребитель не слишком нагружает РГ.
Более того, можно предусмотреть и прямой вход на РГ, если источник это позволяет.

[audiomun]

при с СН = 20 В/мкС невозможно получить ПОЛНУЮ мощность 50 Вт на 4 Ом, т.е. невозможно обсепечить амплитуду 20 В на этой нагрузке

Почему же невозможно, ведь скорость нарастания напряжения сигнала частотой 20 кГц при Pвых=50 Вт на 4 Ом равна всего 2,5 В/мкс. Тогда относительно указанного значения в 20 В/мкс мы имеем практически 8-кратный запас по скорости(частоте) - не такой уж и плохой показатель. Или - речь идёт о каких-то ещё более высоких частотах?

[Olegyurich]

Это до повышающего транса, имеется в виду.

Я так понимаю, что ОУ с питанием +-22 В советуют, чтобы обойтись без транса.

---------- Сообщение добавлено 17:51 ---------- Предыдущее сообщение было 17:49 ----------

Тогда относительно указанного значения в 20 В/мкс мы имеем практически 8-кратный запас по скорости(частоте) - не такой уж и плохой показатель.

Очень плохой. 50В/мкс - минимум, причем для гораздо меньшей мощности. Это заметно на слух.

[viktor8m]

Почему же невозможно, ведь скорость нарастания напряжения сигнала частотой 20 кГц при Pвых=50 Вт на 4 Ом равна всего 2,5 В/мкс. Тогда относительно указанного значения в 20 В/мкс мы имеем практически 8-кратный запас по скорости(частоте) - не такой уж и плохой показатель.

Этот расчёт верен только для однотонно меняющегося сигнала, но не для музыкального, а если ещё учесть, что в точке снятия ООС имеются всякие другие частоты (от искажений, особенно интерм., и коммутационных, а также обратный сигнал от нагрузки), то скорость цепи ООС и 50В/мкс часто не достаточна.

[Olegyurich]

а если ещё учесть, что в точке снятия ООС имеются всякие другие частоты (от искажений, особенно интерм., и коммутационных, а также обратный сигнал от нагрузки), то скорость цепи ООС и 50В/мкс часто не достаточна.

50 В/мкс это для усилителя без общей ООС. А для общей ООС наверняка надо больше.

[Semigor]

Нас хорошо учат в Одессе, Вы ведь в курсе.

Вадим, прости, но это не правда, не могу себе представить, чтобы лаборанты одобрили твою операционнотрансформаторную схему.

[Semigor]

Offтопик:

Лаборанты обсуждают ЛЮБЫЕ решения, нам интересно всё. На том и стоим.

Нельзя объять необъятное.

[MELOXRONIK]

Offтопик:
Используя такой метод можно очень эффективно вводить параллельный вч канал в любой в принципе усилитель и получить совершенно малые искажения на высоких частотах. Это всё схемотехническая эквилибристика, но всё же - это явно интересно для меня. Я так думаю. Далее эту тему развивать здесь я не буду, извиняюсь, что отвлекаю.

Как говорят лаборанты - неявно выраженный результат - это тоже результат .

[SAS-M]

Почему же невозможно, ?

СН = Um*2*Pi*Fв. В предыдущем условном, конечно, примере была Fв = 549 кГц при 5,8 В...
Поэтому для получения 20 В амплитуды на 549 кГц потребуется СН = 69 В/мкС.

[audiomun]

ОУ с высокой скоростью нарастания не может иметь узкую полосу

Может - например, при меньшей широкополосности у LM318 типовое значение SR в 3,5 раза больше, чем у AD797, при желании можно найти и ещё более показательные примеры для сравнения.

[Prophetmaster]

Может - например, при меньшей широкополосности у LM318 типовое значение SR в 3,5 раза больше, чем у AD797, при желании можно найти и ещё более показательные примеры для сравнения.

Не вижу никаких противоречий с вышесказанным мной Просто AD797 это еще один пример широкополосного ОУ с низкой скоростью. Имелся в виду тот факт, что ОУ с 500 В\мкс не может иметь полосу уже, чем необходимо для реализации данного параметра - с полосой 1 МГц никак не получится.

[MAXIM_A]

Prophetmaster, так какие ОУ лучше поставить?

[Semigor]

Несколько мыслей вслух.
Если предполагается использовать в качестве УН трансформатор, то значит будет не УПТ.
С другой стороны, Ку трансформатора не хватает и прийдется делать дополнительный усилитель.
Но в таком случае, не разумней-ли применить вместо этого зоопарка классический УН на ламповом триоде с трансформатором в аноде?