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.

[Prophetmaster]

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

Ку трансформатора был выбран небольшим специально, чтобы сделать УМ более широкополосным.
В принципе, если остановиться на той конструкции моноблока, что я озвучил выше - с отдельным прямым входом на транс, то можно будет попробовать позже любые варианты Но, правда, на лампах я ничего не делал никогда - опыта нет.

---------- Сообщение добавлено 17:29 ---------- Предыдущее сообщение было 17:22 ----------

так какие ОУ лучше поставить?

Куда именно? В своей конструкции буду пробовать LME49713.

[SAS-M]

Но в таком случае, не разумней-ли применить вместо этого зоопарка классический УН на ламповом триоде с трансформатором в аноде?

Уж насколько разумней - это и слов нет.
И получить на ламповом УН хоть 20, хоть 50, хоть 100 В для ВК (на сколь угодно сложный его входной импеданс) никаких проблем нет, причём без трансформатора, без разделительного конденсатора и, при этом, без постоянного смещения.

---------- Сообщение добавлено 18:17 ---------- Предыдущее сообщение было 18:15 ----------

Но, правда, на лампах я ничего не делал никогда - опыта нет.

"Пора, мой друг, пора"...

[Semigor]

И получить на ламповом УН хоть 20, хоть 50, хоть 100 В для ВК (на сколь угодно сложный его входной импеданс) никаких проблем нет, причём без трансформатора, без разделительного конденсатора и, при этом, без постоянного смещения.

Я хоть и не специалист по ламповым усилителям, но лабораторные работы на ламповых ОУ в институте делал . Не представляю, как можно сделать безосый УПТ на лампах с таким Ку. Или речь не об УПТ, или не о безосом?

[SAS-M]

. Не представляю, как можно сделать безосый УПТ на лампах с таким Ку. Или речь не об УПТ, или не о безосом?

В Императоре, например, два каскада УН имеют усиление 364 (51 дБ) и при чувствительности 0,135 В амплитуды дают 50 В и почти 35 мА тоже амплитуды.
А уж амплитуды 25 В и 19 мА даёт даже первый каскад на 6С45П без проблем.
Конечно, УПТ. Конечно, каждый каскад питается от собственного стабилизатора напряжения. Конечно, без ОООС, но можно ввести и уменьшить усиление, если нужно.

При таких двух каскадах можно, имея схему сдвига уровней (резистивный делитель с "подземным" питанием) получить те же 25...35 В и 35 мА с нулём на выходе.
Если мало, то нет проблем увеличить ток в нужное число раз. Мало напряжения - тоже легко увеличить. Было бы ТЗ...

[Ясен Пень]

Конечно, УПТ.

Здравствуйте!
Скажите, пожалуйста, какова максимальная девиация выходного напряжения при заземленном входе усилителя Император на ХХ?

[SAS-M]

какова максимальная девиация выходного напряжения при заземленном входе усилителя Император на ХХ?

Offтопик:
В Императоре три каскада УПТ только до выходного трансформатора, после которого, конечно, нет никакой девиации напряжения в принципе.
На АП есть схема - месяца два назад выкладывал.

Здесь же я рассматривал только первые два УПТ-каскада от этого усилителя в качестве драйвера для усилителя Олега.
В них дрейф условного нуля очень мал - работает без подстроек (и без местных и общих ОС) более 2,5 лет, давно не измерял.

[Ясен Пень]

Offтопик:
В Императоре три каскада УПТ только до выходного трансформатора, после которого, конечно, нет никакой девиации напряжения в принципе.

Трансформаторный выход не может рассматриваться в качестве выхода усилителя класса УПТ.

Здесь же я рассматривал только первые два УПТ-каскада от этого усилителя в качестве драйвера для усилителя Олега. В них дрейф условного нуля очень мал - работает без подстроек (и без местных и общих ОС) более 2,5 лет, давно не измерял.

Прошу прощения, но не припомните, какова была девиация в то время, когда вы измеряли ее в последний раз? Или, если вспомнить не представляется возможным, то я тогда перефразирую свой вопрос - какую девиацию выходного напряжения (в Вольтах) вы считаете допустимой для усилителей класса УПТ? Для нагревшегося усилителя в нормальных условиях (безветренная комната с фикс температурой)?

[SAS-M]

я тогда перефразирую свой вопрос - какую девиацию выходного напряжения (в Вольтах) вы считаете допустимой для усилителей класса УПТ? Для нагревшегося усилителя в нормальных условиях (безветренная комната с фикс температурой)?

Здесь, в ветке, речь идёт, всё-таки, о конкретном усилителе Олега и о драйверном каскаде для его усилителя. Драйвер, возможно, будет иметь согласующий трансформатор, поэтому величина смещения до такого трансформатора - это одно, а смещение на выходе всего усилителя - это другое.
Рассматриваемый согласующий трансформатор, скорее всего, не потерпит протекания постоянного тока более нескольких миллиампер (не более 3...5 мА).
Об этом Олег говорил выше.

Если посмотреть на других ветках, то и десяток милливольт смещения (на выходе транзисторного усилителя без ОООС) не рассматриваются как недопустимые, как мне помнится. Допустимая величина смещения зависит ещё и от применяемых АС, а они у всех разные.

Offтопик:
У меня усилители ламповые и без ОООС, и являются УПТ только до ТВЗ.
Режимы в пределах схемы усиления в долговременном процессе эксплуатации поддерживаются за счёт питания стабилизированными напряжениями накалов и анодов каждой лампы/каскада.
Необходимая точность поддержания напряжения смещения в каждом каскаде обычно зависит от его абсолютной величины и числа каскадов и их усиления, но допустимым относительным отклонением смещения выходной лампы можно считать 3...5%.

Мгновенные изменения режимов от флуктуаций сетевого напряжения, конечно, значительно меньше - доли процента.

[Semigor]

Рассматриваемый согласующий трансформатор, скорее всего, не потерпит протекания постоянного тока более нескольких миллиампер (не более 3...5 мА).

При 7.5 Ом сопротивления первички это означает, что допустимо смещение до 22...37 мВ? Если так, то вполне реально сделать безосый УПТ с Ку = 4 без всяких серво.

[Prophetmaster]

При 7.5 Ом сопротивления первички это означает, что допустимо смещение до 22...37 мВ? Если так, то вполне реально сделать безосый УПТ с Ку = 4 без всяких серво.

Игорь, а можно подробнее об этом? Я несовсем понял Ваше сообщение.

[SAS-M]

При 7.5 Ом сопротивления первички это означает, что допустимо смещение до 22...37 мВ? Если так, то вполне реально сделать безосый УПТ с Ку = 4 без всяких серво.

Олег говорил где-то выше, что сопротивление первички постоянному току у воробьёвского транса около 9 Ом, а индуктивное сопротивление на частоте 20 Гц составляет 90 Ом.
Конечно, правильнее знать число витков, сечение магнитопровода и тип стали, чтобы понять терпимую величину подмагничивания, если уж делать УПТ-буфер перед трансом.
Фактически такой транс должен работать напрямую с буфером в ДАКе МЛ. У этого буфера нет постоянки на выходе вообще.
И разумно было бы его включить с ним и послушать результат.

[variator]

Соединил ежа и ужа. Буфер-с-вариациями.

[Prophetmaster]

Соединил ежа и ужа. Буфер-с-вариациями.

Интересно А сколько постоянки на первичке? У меня Мультисим 11-й, этот файл не открывает.

[Semigor]

Игорь, а можно подробнее об этом? Я несовсем понял Ваше сообщение.

Я просто хотел сказать, что сделать УПТ с Ку=4 и дрейфом 20...30мВ в диапазоне температур 15...45 градусов можно. Но если требуется смещение не более нескольких мВ, боюсь что УПТ без термостабилизации не выйдет.
Так какое смещение допустимо для этих трансформаторов?

Фактически такой транс должен работать напрямую с буфером в ДАКе МЛ. У этого буфера нет постоянки на выходе вообще.

Если у него нет постоянки, значит это не УПТ, то есть имеется сервосистема.
Если убрать требование УПТ, что при наличии трансформатора в тракте вполне логично, то вариантов УН можно насочинять множество

[variator]

Конденсатор С3.
Как такое может быть, 12.0 мультисим и в 11-м не открывается?
Все равно не УПТ, от С3 можно и двуполярное, а от С1 не избавиться.

[SAS-M]

Если у него нет постоянки, значит это не УПТ, то есть имеется сервосистема.

Ну, сервосистема-то у него есть...
Это и позволит без малейшего смещения постоянкой послушать данный транс через такой буфер.

[Prophetmaster]

Так какое смещение допустимо для этих трансформаторов?

А. Воробьев говорил, что до 20 мВ постоянки им не повредит.

[Prophetmaster]

Вот, один из вариантов полной схемы моноблока без ООС:



Оконечный каскад, при 20 В амплитуды на выходе, на частоте 20 кГц, имеет Кг 0.005% на нагрузку 8 Ом, 0.007% на нагрузку 4 Ом, 0.043% на 2 Ом и 0.097% на 1 Ом. Кг трансформатора я не могу просимулировать, но суммарный Кг входного и выходного буферов, при выходной амплитуде 20 В, получается 0.007% на 8 Ом и 0.009% на 4 Ом.

Меандр 20 кГц на нагрузке 4 Ом, после двух буферов, при выходной амплитуде 20 В:

[Olegyurich]

ВК очень нелинейный, в приведенные цифры не верю.(Т.е. я верю, что симулятор их показал)), но не верю в их реальность).
Кстати, а чему равен ток покоя ВК?

[Prophetmaster]

ВК очень нелинейный, в приведенные цифры не верю.(Т.е. я верю, что симулятор их показал)), но не верю в их реальность).

Почему ты так думаешь?