Автомобильный самоосциллирующий высококачественный стерео усилитель 2х100Вт

[sousmanster]

Развитие схемы началось в ветке "усилители класса D".
В основе модулятора - UCD ОС с дополнительным "интегратором".
Параметры последней версии с ОУ AD823.
С/Ш на 5 Вт, дБа: 105 RMAA
THD+N@1W,дБ:-97
Выходная мощность на 4 Ом, при КНИ 0,1%, 14,2В питания,КТ пн=2.2(31В),Вт: 80 DSSF
КНИ на 10% мощности, %: 0,0008% DSSF
ИНИ 19к, 20к, 4 к 1, на 7Вт, 4 Ом,не более,%: 0,0009% spectraplus
Диапазон воспроизводимых частот по уровню -3дБ, Гц-кГц: 5-45 модел.
Подавление соседнего канала, не менее, дБ: 68
Потребляемая мощность без сигнала, при 12,6В, Вт: 5,2
Частота преобразователя источника питания, кГц: 65
Частота несущей УМ, кГц: 510+/-25
Остаток несущей на выходе, мВ скз: 80
Постоянное напряжение на выходе макс+/-, мВ скз: 15.
Максимальное напряжение на выходе, Вамп (скз):28(20)
Минимальная частота при самых неблагоприятных условиях в клиппе, кГц:210

График КНИ от мощности снят в режиме ASIO в положении регуляторов 100%. Ку усилителя 16,4 раза, максимальное напряжение источника 2,08 Вскз.
0дБ=34Вскз(без учета ограничения)=298Вт на 3,9 Ом.
Для измерений использовалась внешняя USB карта E-MU0204, сопротивление 3,9Ом, делитель 1к10, ,пассивный RC фильтр 1k2 2n2 1k2 820p 1k2 820p 1k2 на NPO конденсаторах.

Текущие версии ПП:
Принципиальная схема 1.57.
Main 1.47
PWM DRV 1.21
MDR 3.3

Устройство по схеме двойного моно с общим трансформатором питания и гальванической развязкой между землями УМ и ИП. В БП реализована защита от сверхтоков (считывание тока с переходов транзисторов ПН)В УМ штатные защиты IRS20957.Кроме того полноценно реализован режим STBY по сигналу от магнитолы.
С версии схемы 1.57 реализована защита от постоянного напряжения на выходе каждого канала и защита от чрезмерного падения частоты осцилляции.

Текущая стоимость запчастей на комплект стерео усилителя около 65 у.е. включая корпус, но без учета ПП и пересылки.
Корпус доступен по Украине с "Космодрома" по цене 250грн.

Субъективное: на усилителе отчетливо слышны огрехи источника(если они есть), разница между примененными ОУ. Характер проявляется особо с хорошим ЦАП. Прекрасная локализация КИЗ.

03/04/15 Привел файл платы и файл схемы в соответствие. Добавил перечень компонентов. Ошибки в обозначениях могут быть, но платы 100% рабочие.
13/04/15 Внесены изменения в номиналы схемы защиты УМ. Настройка на 14А при 20С. В перечень пока изменения не внесены.
22/04/15 Исправлена мелкая ошибка на основной плате (С67)
14/05/15 внес изменение в схему включения диода VD1 на плате управления ПН (PWR DRV) и номинал резистора R2.
20/06/15 Исправлена ошибка в полярности диода VD10 в плате прошлой версии, в новой он обозначен как VD9. Удален диод VD1. Внесены незначительные изменения в трассировку ПП. Новые версии схема 1.55, основная плата 1.45, управление питанием 1.20, модулятор 3.28.
07/07/15 Изменена схема ограничения модулятора. Некоторые элементы принципиальной схемы. Новые версии схема 1.56, основная плата 1.46, управление питанием 1.20, модулятор 3.3.
08/11/15 Добавлена защита от постоянного напряжения на выходе, изменены номиналы на плате модуляторов, изменен КТР трансформатора до 2х2,5
19/03/16 Изменены номиналы некоторых деталей, убрана сквозная нумерация. Увеличен КТР трансформатора до 1к3, добавлены обмотки и выпрямители для питания модуляторов, снижена индуктивность фильтрующих дросселей в ПН, увелично время мягкого старта, увеличен рабочий цикл ПН. Версии схем выложены https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2188406. Старую схему из шапки не убираю пока. Версии схемы 1_58, плат : основной 1_48, модулятора 1_32, управления питанием 1_22.


Перечень компонентов временно недоступен.


Изучается интерес к изготовлению заводских ПП. Отписывайтесь в личку, или тут. Проект открытый.
Сами платы вполне можно изготовить в домашних условиях.


Осциллограммы.
Ограничение. Так-как ИБП в питании был слабый, то снизил напряжение.
Шум на шине питания на мощности около 7Вт. Осциллограф 100МГц. (на ножках транзистора)
Тоже
Пульсации питания модулятора (+12В) на мощности 25Вт
Сигнал на входе "интегратора", ХХ.
Вход IRS20957 (прямо на ножках микросхемы)

Схема модулятора 3_32 https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=70258&p=2155875&viewfull=1#post2155875

Платы можно приобрести тут:https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=73930
---------- Сообщение добавлено 14.49 ---------- Предыдущее сообщение было 14.14 ----------
14.49 ----------

[ostashv-evgeniyy]

учту, действительно, не подумал.

Вопрос по плте в целом. Уж очень мелкая. получится ли ее вручную собрать? Размер 32х42мм

Их сложно устанавливать на плату, ИМХО нужен подогрев.

А вообще Китайса молодцы: 4-слойная плата 100х100мм 63 у.е. Остается как раз на силовой инвертор мост 66х100мм.

http://notebook-pro-center.ru/viewtopic.php?id=931
Только туда лучше термостат прикрутить все таки.

[sousmanster]

досмотрелся, что в ALPINE PDX тоже сэкономили на ОУ входного фильтра, вместо него влепили пассивный. прикольно.

Пожалуй этот аппарат можно сравнительно просто проапгрейдить на пару тройку дБ.

---------- Сообщение добавлено 29.02.2016 в 00.36 ---------- Предыдущее сообщение было 28.02.2016 в 23.39 ----------

Раз уж такая редиска, то... как выяснилось в беседе с умными людьми, фильтр на входе интегратора нужен не для задания АЧХ, а для фазовой задержки сигнала. То есть задержка фильтра должна соответствовать задержке сигнала на выходе Ucd, иначе на ВЧ интегратор перестает работать нормально и генерирует искажения значительной величины.

Потому, конденсаторы С44,С45 в схеме из шапки (модулятор 3_30 и ниже), соответственно С8 в новом модуляторе (с 3_31 и выше, схема https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2155875) уместно уменьшить до 820пФ.

[classDfan]

Про директфеты- отличная идея! Главное на толсщину текстолита не скупиться. А к корпусу-радиатору можно прижимать через теплопроводные толстые прокладки, мягкие такие, не помню как называются.

---------- Сообщение добавлено 00.47 ---------- Предыдущее сообщение было 00.44 ----------

http://www.nomacon.by/kptd/kptd-2m.php

Ни в коем случае Номакон, они раза в 3, как минимум хуже по тепловому сопротивлению, чем банальная слюда!

[Dimonis]

они раза в 3, как минимум хуже по тепловому сопротивлению, чем банальная слюда!

Паранойя? теплопроводность у них как раз в 3 раза различается только наоборот , в пользу номакона. И если через мягкий 0.2мм номакон плотно прижать удастся , то 0.07мм слюды придется мазать толстым слоем пасты типа КТП , у которой теплопроводность как и у номакона .....

Я очень часто пользуюсь слюдой , вследствие ее доступности и размеров . При малых и средних мощностях . При сурьезных делах - оксид алюминия , за нитрид алюминя , а тем паче за оксид берилия - жаба душит.

[sousmanster]

С директфетами все не так однозначно, главная трабла, что они низкие, не доступны в туземных магазинах. Для обычных применений ТО220 вполне подходит.
У меня есть 4 шт IRFB4212 для моста, на них проведу опыт, Думаю что-то около 400 Вт на 4Ом должно бы потянуть.

[ditter]

учту, действительно, не подумал.

Вопрос по плте в целом. Уж очень мелкая. получится ли ее вручную собрать? Размер 32х42мм

Их сложно устанавливать на плату, ИМХО нужен подогрев.

А вообще Китайса молодцы: 4-слойная плата 100х100мм 63 у.е. Остается как раз на силовой инвертор мост 66х100мм.

У Китайцев надо тогда заказывать плату вместе с трафаретами для пасты. очень недорого выходит.
ну и искать на али модуль инфракрасного нижнего подогрева + лепить термостат к нему.
С паяльной пастой основная засада. у нее время жизни малое, на китайскую надежды нет никакой.

[Pest]

С директфетами все не так однозначно, главная трабла, что они низкие, не доступны в туземных магазинах.

Да, нужен как минимум радиатор/основние корпуса с выступом. Хотя это не сложно устроить, прикрутив брусок к охлаждающей поверхности или наоборот к плате.

С паяльной пастой основная засада. у нее время жизни малое, на китайскую надежды нет никакой.

Сложилось точно такое же впечатление.

[sousmanster]

ostashv-evgeniyy Крутил свой экземпляр усилителя с модулятором 3_29, по сути таким, как в шапке ветки:

В общем все н-коровские штуки, типа разности Ку Ucd и Интегратора, ограничение усиления интегратора цепью 51к3н9 тут дают ярко выраженный негативный эффект. Единственное, не пробовали менять емкость входного фильтра С44(С45).
Все что было подобрано в симуляции, подтвердилось. Дало эффект снижение сопротивления R72,R75 до 1,2 кОм (улучшение около 3дБ)
Кстати цепь 2,7нФ 200 82пф тоже необходима.

Как и предполагалось, самым слабым звеном усилителя оказался БП. Посадка напряжения на дросселе на пиках составляет около 5-8В, из-за чего резко растут искажения с мощностью (был установлен дроссель 2х32мкГн). было бы полезно добавить компенсацию по напряжению.

Увеличение питания снижает искажения.( кэп с нами) Оптимальный КТР БП 2,75, но с отдельным питанием для модуляторов. В следующем экземпляре сделаю КТР = 3, для проверки.
Как ни парадоксально, но без дросселей в БП искажения на большой мощности ниже чуть ли не на 10 дБ.
Однако, полностью исключать дроссели нельзя, из-за необходимости ограничения пускового тока в момент запуска.
простое затягивание старта конденсатором плавного пуска делает не работоспособной схему стенд бай, что проявляется мощным щелчком при включении.

Женя остановился на емкости плавного старта 4,7 мкФ, и индуктивности в БП 2х10 мкГн. Ток в момент запуска около 20А. Кроме этого, он в циничной форме доработал модулятор версии 2_29, установив туда стабилизаторы на 317/337, заменил проходные конденстары, и еще некоторые детали, сменил ОУ.

На фото максимальный выброс по напряжению + плеча питания на 10В скз по выходу. Позже добавлю еще картинок
На втором фото спектр на 15В скз до переределки, на третьем после, на 4 фото ИМД 20в пиковое напряжение. Видимо 19к 20к 1к1.

Кроме того Женя проверил (я как-то не решался) защиту УМ, делая КЗ на выходе в режиме близком к ограничению. Все ок.
Ну а защита в БП работает как положенно. При паре ключей 12мОм каждый и опорном напряжении 0,98В отключение БП наступает на 2х65Вт RMS на выходе.

Интересный факт. При уровне мощности 10Вт на выходе "интегратора" всего 50мВ.

[ostashv-evgeniyy]

Выложи спектры до и после переделки питания, там где видно "очищение" от ВЧ грязи на спектре выше 10 кГц.

---------- Сообщение добавлено 01.09 ---------- Предыдущее сообщение было 01.07 ----------

Предупреждаю, на циферки не смотрите, надо смотреть именно "чистоту" спектра


---------- Сообщение добавлено 01.17 ---------- Предыдущее сообщение было 01.09 ----------

Это один из лучших услителей для НЧ-СЧ диапазона.
Если в авто система на дорогой акустике, то этот усилмитель лучше пускать на мидбас в двухполоске или один на вуфер, второй на СЧ в трехполоске. На ВЧ все же лучше хороший линейный усь.
Если система не на топовой акустике, то этот усь можно ставить на любую полосу и на весь диапазон.

---------- Сообщение добавлено 01.21 ---------- Предыдущее сообщение было 01.17 ----------

Послушал на большой громкости.
Понравилось.
ему наваливаешь, а ему хоть бы хны.
Особенно на электронщне круто, когда в музыке в основном НЧ и вокал женский. От баса в грудь бьет а голос- чистейший без искажений.
Из этой схемы получился бы отличный концертиник, только мощи побольше надо.
Реально как на рейве, когда хороший звук. Очень громко но нет каши все четко и разборчиво.

---------- Сообщение добавлено 01.22 ---------- Предыдущее сообщение было 01.21 ----------

По поводу громкости, это действительно необыно.
Обычно, когда наваливаешь становиться хуже, а тут нет.

---------- Сообщение добавлено 01.24 ---------- Предыдущее сообщение было 01.22 ----------

Присмотрел ОУ для твика новой версии ADA4857

[sousmanster]

По результатам было принято решение:
уменьшить индуктивность дросселей до 2х10 мкГн
увеличить напряжение питания до +-40В, возможно даже до 45В.
Применить в модуляторе дополнительные обмотки и малошумящие стабилизаторы.
В качестве "интегратора" применить отдельный усилитель (не спаренный).
В качестве ограничителя "интегратора" использовать активную схему.
Заменить входной разъем.
Кроме того, в связи с кое-каким накопленным опытом, нужно оптимизировать номиналы резисторов и конденсаторов для уменьшения номенклатуры.

Чуть позже выложу новую версию.

---------- Сообщение добавлено 16.19 ---------- Предыдущее сообщение было 02.04 ----------

Для увеличения PSRR есть идея внести дополнительный узел в модулятор:

номиналы элементов надо еще продумать
что скажете?

[ditter]

Применить в модуляторе дополнительные обмотки и малошумящие стабилизаторы.

Может лучше отдельный маленький питальник на 555 и полевике, да самый мелкий трансик от компового бп ?

[.Ден.]

Это один из лучших услителей для НЧ-СЧ диапазона.

Привет!
Это твой первый опыт по применению данного типа усилителей?
У меня были схожие ощущения в свое время, только по ВЧ-диапазону за пару лет они поменялись несколько...

[sousmanster]

Может лучше отдельный маленький питальник на 555 и полевике, да самый мелкий трансик от компового бп ?

я тут руководствовался простотой, в общем схема основной платы уже готова, мелкие субмодули с выпрямителями уже готовы, потому усложнять особо смысла нет.

У меня были схожие ощущения в свое время, только по ВЧ-диапазону за пару лет они поменялись несколько...

а подробней можно, так как посыл не ясен.

[.Ден.]

а подробней можно, так как посыл не ясен.

Пусть Евгений ответит ;)
Пушкин(новодел)-
Но притворитесь! Этот агрегат
Всё может выразить так чудно!
Ах, обмануть меня не трудно!..
Я сам обманываться рад!

[ostashv-evgeniyy]

Пусть Евгений ответит ;)
Пушкин(новодел)-
Но притворитесь! Этот агрегат
Всё может выразить так чудно!
Ах, обмануть меня не трудно!..
Я сам обманываться рад!

Денис, привет! Я его в Москву отправляю на прослушку. И в Питере дам послушать тусовке нашей автозвуковой.
Кстати, после того как поменял кондеры в питании модулятора на Эльна Церафайн 100 мкф + 0.1 np0 керамику, звук стал чуть "тусклее", чем с 470мкф Хитано EXR + 1 мкф x7r керамика. Но на большой громкости слушать теперь гораздо легче.
Стал похож на мой домашний ВП2006.
Но "воздуха" не хватает немного и Рамштайн на моем домашнем звучит лучше, звонче, как-то драйвовее.
На моем ВП2006, если что на 60 ваттах 0.008% Кни и меандр без выбросов вообще.

---------- Сообщение добавлено 01.43 ---------- Предыдущее сообщение было 01.39 ----------

При чем у меня стабы в питании модуляторе не на транзисторе с стабилитроном, а 317 337 мотороловские, ОН Семикондукторовские в смысле. У них самый лучший PSRR из всех 337 317, ну кроме LTшек, но их хрен купишь.

---------- Сообщение добавлено 01.51 ---------- Предыдущее сообщение было 01.43 ----------

Привет!
Это твой первый опыт по применению данного типа усилителей?
У меня были схожие ощущения в свое время, только по ВЧ-диапазону за пару лет они поменялись несколько...

С Д классом немного опыта, но Юрин как-то задел.
Давным давно собрал пал-ник по схеме по моему Королькова ( это еще в старой ветке было). Было то же ощущение бас и СЧ - бросаются в глаза.
Сцена с Юриным усем глубже, чем с ВП.

[sousmanster]

Прямо скажем, идеализировать смысла нет. Потенциал у УМ есть. Большой луп гейн на СЧ как раз и дает эту саму "сцену", ИМД очень мал, нет кучи ОУ в тракте, вот и весь секрет. С хорошими стабилизаторами стереоразделение под 80 дБ. Кроме того, по стоимости конкурентов просто нет Да и не смотря на некоторые огрехи, усилитель вполне законченное устройство, с реально работающей системой защит и стенд бай.

если не закину тему, позже сделаю домашний вариант, там можно будет померяться.

Еще раз скажу, проект открытый, коммерческая составляющая исключительно на развитие темы идет, кто хочет, тот сам себе может заказать, или сделать дома, как мои первые, или как Миха сделал.

ЗЫ. Мне не встречались промышленные усилители (авто конечно) которые бы так приятно звучали,но я слушал только до средней стоимости.

[.Ден.]

С Д классом немного опыта, но Юрин как-то задел.

Попробуй сравнить с UcD, если предоставится такая возможность.
Обсуждаемый усилитель не слушал, но если его потенциал близок к UcD- то ты поймешь мой пост выше, касательно ВЧ

[ostashv-evgeniyy]

Не понял, ВЧ тебе нравятся в итоге или нет в Д классе?

[.Ден.]

Не понял, ВЧ тебе нравятся в итоге или нет в Д классе?

Слушай усилитель в полную полосу. Думаю, что после переборов вариаций с раздельным усилением полос ты придешь к выводу, сопоставимому с моим- лучший усилитель тот, который без напряжения работает в полную полосу. Даже пусть при этом он не обманывает слух артефактами типа эмоций и т.д.
Рассматривать усилитель пригодным только для усиления отдельных полос частот- самообман.

[ostashv-evgeniyy]

Слушай усилитель в полную полосу. Думаю, что после переборов вариаций с раздельным усилением полос ты придешь к выводу, сопоставимому с моим- лучший усилитель тот, который без напряжения рабо
тает в полную полосу. Даже пусть при этом он не обманывает слух артефактами типа эмоций и т.д.

А я его только в полную полосу и слушал, дома на трехполоске от Lynx D29 (точнее аналог Линкса).