Усилитель на 1000 Ватт на микросхеме PA03 APEX

[Plutishka]

Была давно идея собрать усилитель на 1квт на одной микросхеме, и это можно сделать только на оной микросхеме фирмы Apex PA03/PA03A. Но тогда не было и денег и возможности заказать из США, ведь цена одной микросхемы $687 на DigiKey
https://www.digikey.com/product-deta...419-ND/1762084.
А еще нужна панелька MS05 она стоит порядка 45 долл, радиатор от 70 до 100 баксов. А еще печатная плата нужна, конденсаторы, вентилятор и другие детали. Ну и конечно мощный блок питания на 2квт минимум с двухпольным питанием. В общем на один канал удовольствие выходит за лимит 1000 долл. Хорошо что сейчас появилась такая возможность.

Самое интересное что в интернет не нашел реальных проектов на эту микросхему, видимо буду первый в обще фирма Apex специализируется на выпуске мощных операционных усилителей в основном для прецизионных механизмов и управления двигателями. Но и упоминает в своих даташитах что некоторые микросхемы можно использовать в качестве Усилителя мощности звуковой частоты.

Сделал схему по отрицательной обратной связи, КУ=20 вот схема
Вот что получилось

Нарисовал печатную плату, и вот процесс сборки усилителя кому интересно

Первый запуск (было очень страшно ))))))))

Блоки питания пока что достал 2шт по 53 вольта 2квт каждый это телекоммуникационные БП стандарт 48В но по факту 53В. Нагрузку подключил - резистивную на 3.82 Ohm. Измерение с помощью осциллографа Lecroy, в качестве входного силана - сигнал генератор Rigol.
Подал питание ничего не взорвалось, подрегулировал балансным резистом R3 что бы на выходе был 0 напряжения при входном сигнале 0. Подал сигнал с генератора 1кгц, начал с 1VRMS и плавно увеличивал до 1.8VRMS, на выходе PA03 было 34.2VRMS это 307 ватт в пересчете без видимых искажений, если больше на вход подать то уже клиппинг (смотрите видео), видно идет ограничение по питанию размах Pic-to-Pic 100В. Если одну полу волну взять это 50 вольт разделить на корень из 2 = 50/1.41 = 35 В ну примерно то что у меня и получилось, есть же еще падение на внутренних транзисторах PA03.

Ну а где же 1000 ват ААА? Пробовал тупо получить максимальную RMS на выходе с искажениями получил 44 VRMS = это 44^2/3.8 = 510 ватт.

Из того что можно еще можно сделать увеличить напряжение блока питания до 75 вольт, только вот из даташита при большем напряжение меньший ток дает. Не совсем понятно, что будет в итоге.
Хочу сделать предварительный усилитель на операционном усилителе Ne5532 с КУ=6. Может тоже что-то посетуете.

[Николай_87]

Дааа... дорогое удовольствие за 8V/uS. что по искажениям? Как на слух звучит?

[Plutishka]

Дааа... дорогое удовольствие за 8V/uS. что по искажениям? Как на слух звучит?

По звуку ничего особого, правда испытывали на колонке пионир 8 ом 100ватт где-то так. Хочу сделать замеры в RMMA программе тогда поделюсь графиками АЧХ и THD, но нужно сначала сделать пред усилитель т.к. усиления PA03 явно не хватает, если я неправильно понял по графику чем выше частота тем ниже Коэф усиления, на частоте 20кгц он примерно 20 ДБ, поэтому у меня усиление именно выбрано 20дб. Ну и хочу совет что подскажет насчет пре усилителя на NE5532 микросхему уже приобрел, хочу спасть на макетке.

Второй этап это увеличить напряжение питания до плюс/минус 75 вольт, что бы получить.

Вы упомянули такой параметр как скорость настояния напряжения 8V/uS это мало? В LM3886 вроде около 20V/uS. В обще какой минимальный параметр по опыту приемлем?

[Николай_87]

Попробуйте УО хуже от этого не станет просто общий КУ больше будет. только что мешает у самой 03 поднять КУ он у вас 19.3. Это не 20дб, это во сколько раз выходное напряжение больше от входного

---------- Сообщение добавлено 07:05 ---------- Предыдущее сообщение было 06:21 ----------

Откуда значение подстроечника в 100ком? Это ведь ток дифкаскада мизерный совсем. В обычных мелких ОУ балансировочный подстроечник вешается паралельно уже имеющимся внутри мс резисторам, тут же оно питает диф

[Prophetmaster]

Ну а где же 1000 ват ААА?

Откуда у Вас будет 1000 Вт при питании +\- 50 В? Если она по даташиту и выдает тысячу, то только при питании +\- 70 В, что еще и не факт.
Частотный диапазон указан при токе 15 А в нагрузке - до 30 кГц.
Честно говоря, не очень понимаю, зачем использовать этот дорогой, но очень медленный ОУ, как основу для построения мощного УМ. Скорость нарастания выходного напряжения 8 В\мкс - это приговор для УМ такой мощности (с увеличением выходной мощности требуется и бОльшая скорость в петле ОООС). С LM3886 это даже не сравнивается - считайте, что это как LM с таким параметром 0.8 В\мкс. Для дискотеки или репетиции в клубе пойдет, но для домашней аудиосистемы выбор неудачный, я считаю.

[Mexap]

Дом и Один Киловатт. Звука. Что-то в этой фразе совсем не сходится.

[Peredelkin1]

Автотрансформатор

[Prophetmaster]

В обще какой минимальный параметр по опыту приемлем?

Хотя бы 50 В\мкс.

[Walter]

Откуда значение подстроечника в 100ком?

На фото вроде 103, т.е. 10кОм.

Хотя даташит пишет
BALANCE CONTROL
The voltage offset of the PA03 may be externally adjusted
to zero. To implement this adjustment install a 100 to 200 ohm
potentiometer between pins 11 and 12 and connect the wiper
arm to the positive supply. Bypass pins 11 and 12 each with
at least a .01µF ceramic capacitor.
If the optional adjust provision is not used, connect both
pins 11 and 12 to the positive supply.

А самое поганое - при таком конструктиве его не заменить.

---------- Сообщение добавлено 13:39 ---------- Предыдущее сообщение было 13:35 ----------

Ну а где же 1000 ват ААА? Пробовал тупо получить максимальную RMS на выходе с искажениями получил 44 VRMS = это 44^2/3.8 = 510 ватт.

Так не завезли от слова совсем.

POWER DISSIPATION, internal 500W
КПД АВ-шника где-то около 50%.
Так оно и будет 500 в нагрузку, 500 - в тепло.

[Prophetmaster]

КПД АВ-шника где-то около 50%.

Давно так? В классе В (на небольшой мощности) уже меньше 50%. Думаю, что АВ, реально, не больше 35%.

[Walter]

Давно так?

Нет, только что придумал

В классе В (на небольшой мощности) уже меньше 50%.

Теория гласит, что 72-78% на максимальной синусоидальной мощности.
При половине мощности - около 40%.

Но эт все ерунда, потому что киловатник в АБ это оксюморон.

[Prophetmaster]

Но эт все ерунда, потому что киловатник в АБ это оксюморон.

Согласен

[Plutishka]

На фото вроде 103, т.е. 10кОм.

Хотя даташит пишет
BALANCE CONTROL
The voltage offset of the PA03 may be externally adjusted
to zero. To implement this adjustment install a 100 to 200 ohm
potentiometer between pins 11 and 12 and connect the wiper
arm to the positive supply. Bypass pins 11 and 12 each with
at least a .01µF ceramic capacitor.
If the optional adjust provision is not used, connect both
pins 11 and 12 to the positive supply.

А самое поганое - при таком конструктиве его не заменить.

---------- Сообщение добавлено 13:39 ---------- Предыдущее сообщение было 13:35 ----------


Так не завезли от слова совсем.

POWER DISSIPATION, internal 500W
КПД АВ-шника где-то около 50%.
Так оно и будет 500 в нагрузку, 500 - в тепло.

тут спасибо что вы нашли ошибку с потенциометром, действительно на порядок ошибся! Исправим!
По поводу конденсатора "Bypass pins 11 and 12 each with
at least a .01µF ceramic capacitor." куда их цеплять на землю два кондера на землю или один кондер межу ножками 11 и 12?

---------- Сообщение добавлено 04:51 ---------- Предыдущее сообщение было 04:48 ----------

Откуда у Вас будет 1000 Вт при питании +\- 50 В? Если она по даташиту и выдает тысячу, то только при питании +\- 70 В, что еще и не факт.
Частотный диапазон указан при токе 15 А в нагрузке - до 30 кГц.
Честно говоря, не очень понимаю, зачем использовать этот дорогой, но очень медленный ОУ, как основу для построения мощного УМ. Скорость нарастания выходного напряжения 8 В\мкс - это приговор для УМ такой мощности (с увеличением выходной мощности требуется и бОльшая скорость в петле ОООС). С LM3886 это даже не сравнивается - считайте, что это как LM с таким параметром 0.8 В\мкс. Для дискотеки или репетиции в клубе пойдет, но для домашней аудиосистемы выбор неудачный, я считаю.

Подскажите если способы увеличить скорость нарастания, например поиграться обратной связью?

Хотя бы 50 В\мкс.

По этому поводу я посмотрел есть PA04 у нее как раз 50В/мкс и полевики на выходе. Думаю хороший вариант. Она более музыкальная ))))))

[Alex]

Вы упомянули такой параметр как скорость настояния напряжения 8V/uS это мало? В LM3886 вроде около 20V/uS. В обще какой минимальный параметр по опыту приемлем?

Это же он величины самого напряжения зависит.

Но эт все ерунда, потому что киловатник в АБ это оксюморон.

Да оно в принципе, вообще все что больше 100-200вт, и не в классе-Д - уже оксюморон.
И зачем надо было тыщу баксов на это тратить, если Ncd2K, у которого 1.6квт на 8 ом и 2.5квт на 4 ома, стоит 240 евро? Уже готовый усилитель, только блок питания добавить, можно тоже уже готовый, еще за 220.
Кроме как из "спортивного интереса" попробовать АРЕХ - смысла никакого.

[Николай_87]

Это же он величины самого напряжения зависит.

Не всегда

[Alex]

Не всегда

Всегда.
Т.к. SR=2pi*F*U

[Николай_87]

Это же он величины самого напряжения зависит.

уточнить для себя. напряжения питающего или выходного?

[Alex]

уточнить для себя. напряжения питающего или выходного?

Вообще, когда говорят о скорости нарастания, то обычно имеют ввиду напряжение сигнала а не питания.
Так что, уточнения тут лишние.

[Николай_87]

получается чем меньше амплитуда (меньше громкость) тем медленнее усилитель. то что бы у усилителя была лучше переходная характеристика (усилитель раскрыл свой потенциал) нужно навалить.
мне кажется что скорость нарастания не должна зависить от амплитуды и должна быть постоянной

---------- Сообщение добавлено 15:33 ---------- Предыдущее сообщение было 15:19 ----------

к примеру усилитель дает
на 20Vamp 100V/uS
на 10Vamp 50 V/uS
на 2.83Vamp 14.2 V/uS (1W на 4ома)
Получается на самых ценных ваттах (для комфортного прослушивания)имеем худшие характеристики

Да, время нарастания при этом постоянно, но не скорость.

---------- Сообщение добавлено 15:35 ---------- Предыдущее сообщение было 15:33 ----------

Поправьте меня конечно если я не прав, это всего лишь мои практические выкладки

[Alex]

к примеру усилитель дает

"Дает" или "может дать"?

на 20Vamp 100V/uS

Чтобы усилитель столько "дал", ему на вход надо подать 800кгц максимальной амплитуды.
А ели мы вопроизводим с CD, где выше 22кгц просто ничего не имеет права быть, то макимальная скорость нарастания на выходе будет 2.76в/мкс.

Это конечно не говорит том, что усилителю надо имееет 2.76в/мкс иметь - усилитель все-же не брикволл ФНЧ со срезом 22кгц, да и не должен таковым быть.
Но и гоняться за тем, чтобы иметь полосу полной мощности аж в 800кГц - тоже несколько оверкилл.

---------- Сообщение добавлено 14:09 ---------- Предыдущее сообщение было 14:07 ----------

Получается на самых ценных ваттах (для комфортного прослушивания)имеем худшие характеристики

Нет, не имеем, характеристики усилителя не меняются.
Ты путаешь скорость нарастания, которую "может дать" усилитель, с реальной скоростью нарастания сигнала.

---------- Сообщение добавлено 14:29 ---------- Предыдущее сообщение было 14:09 ----------

Кстати, именно поэтому, Юрий Макаров в свое время ввел понятие "ПСН" - приведенной скорости нарастания, не зависящей от собственнно уровня сигнала (по сути, она равна круговой частоте, 2piF).