Интеграл. Двойной.

[bukvarev]

Обычно, освоив интегрирование, переходят к двойным интегралам..

Ниже - концепт усилителя, являющегося дальнейшим развитием "Интеграла".
Основная идея - сделать оригинальный усилитель с использованием простых и доступных компонентов.
Можно сделать на дешевом ОУ (например, КР544УД2), можно - только на транзисторах.
Диапазон напряжений питания схемы при должном выборе транзисторов может достигать значения +- 80В.

Принцип работы основан на использовании высоколинейного буфера со слежением, который нагружен на электронную индуктивность ("интегратор").

Буфер (VT1..VT4) выполнен по типовой схеме, которая использовалась в ряде серийных микросхем.
Буфер имеет слежение, и обеспечивает очень малые искажения даже при работе от высокоомного источника сигнала.
Такая реализация позволила без боязни увеличить разностное напряжение усилителя до уровня -70 дБ на 20 кГц, и обеспечить высокую перегрузочную способность, а также выполнить делитель ОООС на относительно высокоомных резисторах. R1 планируется установить номиналом 10 кОм.

"Интегратор" - ранее описанная цепь, имеет выходной транзистор VT5, и может быть выполнена как на транзисторах, так и на ОУ. В последнем случае напряжение питания ОУ целесообразно взять от источника тока I6, разделив его на два источника и стабилизаторы параллельного типа.

Усилитель напряжения - типовой.
Выходной каскад - любой по вкусу.

Вместо источников тока I1..I5 в простейшем случае можно использовать обычные резисторы.

По сути, эта схема очень похожа на типовой преобразователь "напряжение-ток" за исключением того, что нагрузка входного буфера подключена не к общему проводу, а выполнена таким образом, что ток сливается на минусовую шину питания.
Усилитель можно выполнить и с инвертирующим УН. Для этого выход на УН нужно взять с коллекторов VT5 и VT6.
Также можно взять выходной сигнал и с коллектора VT4, и с коллектора VT5.
Но в данном случае, считаю, что показанная схема достаточно проста, и дополнительное усложнение не приведет к значительному улучшению характеристик.

На схеме не показаны элементы антиклипа, и частотной коррекции. Единственное, показан источник ограничителя минимума (I3).

По уровню искажений пока не скажу, буду попробовать на макете.

Транзисторы VT1, VT2 - MBT6429 (BC847C), VT3 - 2SC3324 (BC846B), VT6 - 2SA1312 (BC856B), VT4 - KSC3503 (2N5551), VT5 - KSA1381 (2N5401), VT7, VT8 - BC857C.

[minimalman]

75 град было для примера, температура не перехода, а радиатора.

Ну в реале при 75ти на радиаторе на кристалле где-то 125 и будет, я считаю это макс. рабочей температурой для 150-градусных транзисторов. А Традиатора нас вообще не волнует, например.

[bukvarev]

Ну в реале при 75ти на радиаторе на кристалле где-то 125 и будет, я считаю это макс. рабочей температурой для 150-градусных транзисторов. А Традиатора нас вообще не волнует, например.

На радиатре висит термодатчик, поэтому его температура важна.

По примеру работы на КЗ. Я же не такой пример привел. Еще раз. Воспроизведение музыки на КЗ. Пик-фактор 8 дБ (средний ток равен 1/2.5 раза от пикового). Порог защиты - 16 ампер, четыре пары транзисторов.
Чтобы защита не сработала, нужно, чтобы пиковый ток был меньше 16 Ампер, Тогда среднмй ток будет грубо 16/2.5=6.4 А. Делим его на четыре пары транзисторов и получаем 1.6 А на пару транзисторов.
Все транзисторы в норм. режиме. Но радиатор начинает забирать недопустимую для теплового баланса при 75 град. мощность, и нагреваться. Через некоторое время сработает терморэле. Таеой расклад.

А вот если специально подать маленькую постоянку при полном КЗ на клеммах (чтобы не отработала защита от постоянного напряжения на клеммах усилителя), не допуская срабатывания защиты по току, то можно получить 16 Ампер, приходящихся на 4 транзистора. одного плеча. Специально созданные условия. И здесь останется лишь надежда на систему защиты в блоке питания (например, плавкую вставку). Видите, сколько разных одновременных условий? Поэтому полностью защитить ВК от всех случаев требует значительного запаса и нескольких уровней защиты.

[minimalman]

Offтопик:
Я хотел показать, что в обычном усилителе, с 1й парой 1943/5200 на 100Вт, такая любая защита не обеспечит достаточной надёжности. А в том усилителе с 16А при околонулевом напряжении (достаточно вероятный случай) спасает только десяток транзисторов в плече, всё же 800Вт при 50В - не шутка. Видимо, это оффтоп, далеко завёл. Извиняюсь.

[bukvarev]

Offтопик:
Я хотел показать, что в обычном усилителе, с 1й парой 1943/5200 на 100Вт, такая любая защита не обеспечит достаточной надёжности. А в том усилителе с 16А при околонулевом напряжении (достаточно вероятный случай) спасает только десяток транзисторов в плече, всё же 800Вт при 50В - не шутка. Видимо, это оффтоп, далеко завёл. Извиняюсь.

Вы как раз правильно подняли вопрос. И параллельные транзисторы, и их крепление прямо на металлическую шину (или через керамику) не является прихотью разработчика или "рекомендатора" из книги.
Есть инженерные соображения, вполне определенные. И ради того, чтобы показать какие именно, я и начал приводить практические примеры оценок.
Для любого напряжения питания и диапазона нагрузок можно прикинуть количество выходных приборов. И осознанно уменьшать, если нужно сэкономить, или увеличивать, если прям так сильно захотелось токовую нагрузку дополнительно уменьшить.
Я очень надеюсь на то, что мои аргументы были понятными, и практически полезными.

[Dinosaurus]

Традиатора нас вообще не волнует, например.

Пока не случится ожог от случайного прикосновения

[maxssau]

Offтопик:

Вы как раз правильно подняли вопрос. И параллельные транзисторы, и их крепление прямо на металлическую шину (или через керамику) не является прихотью разработчика или "рекомендатора" из книги.
Есть инженерные соображения, вполне определенные. И ради того, чтобы показать какие именно, я и начал приводить практические примеры оценок.
Для любого напряжения питания и диапазона нагрузок можно прикинуть количество выходных приборов. И осознанно уменьшать, если нужно сэкономить, или увеличивать, если прям так сильно захотелось токовую нагрузку дополнительно уменьшить.
Я очень надеюсь на то, что мои аргументы были понятными, и практически полезными.

если я правильно понял, то в случае с теми же 100Вт в классе АБ по сути не достаточно одной пары транзисторов, а так же мощность БП нужно брать с практическим запасом, но при этом разумно ограничивать ток защиты, что бы элементарно всё это не бахнуло со спец эффектами в случае каких то форс мажорных обстоятельств

[sia_2]

Offтопик:


если я правильно понял, то в случае с теми же 100Вт в классе АБ по сути не достаточно одной пары транзисторов, а так же мощность БП нужно брать с практическим запасом, но при этом разумно ограничивать ток защиты, что бы элементарно всё это не бахнуло со спец эффектами в случае каких то форс мажорных обстоятельств

Именно. Плюс, по-хорошему надо иметь технологический запас на неточности порогов защит и их конечное быстродействие. Причем, чем с более дорогими АС планируется использовать усилитель, тем эти все запасы надо делать консервативнее. Ибо нефиг. И да, большая максимальная мощность усилителя, чтобы он переваривал большой пик-фактор - тоже, как ни странно, форма защиты АС. А именно, пищалок от выгорания при клипе усилителя. Этому даже специальные руководства посвящены, если кто не в курсе.
Сомневающиеся могут поинтересоваться в любом сервис-центре насчёт потребности в пищалках для АС. Спойлер: это почти что расходник.

[Serge_L]

sia_2, достаточно вспомнить, сколько было перемотано 6ГДВ на Ы-90)))

---------- Сообщение добавлено 10:01 ---------- Предыдущее сообщение было 09:59 ----------

bukvarev, Жень!
Мне все время интересно: а что не применяете прокладки (разного типа), которые используют компьютерщики? Там есть ну совсем "вкусные"! И по доставаемости они в разы лучше.

[bukvarev]

Мне все время интересно: а что не применяете прокладки (разного типа), которые используют компьютерщики? Там есть ну совсем "вкусные"!

У нас транзисторы размещаются без прокладок на алюминиевом бруске, а сам брусок через КПТД передает тепло на подошву. Из-за этого приходится заказывать их изготовление, и договариваться с производителем радиаторов, чтобы подошва была ровной, а не горбом (как обычно у наших производителей бывает).
Это неудобно и накладно, поэтому мы сейчас опробуем керамику.

Идея с прокладками от компов очень интересная и может стать еще одной альтернативой, спасибо!

[aganext]

Резинки, если речь о них, скорей работают, как технологичные изоляторы и применяются там, где не нужна эффективная теплопроводность. Иначе если не изолированные радиаторы, то керамика, при желании вытянуть максимум из прибора. Интересно обстоит дело с термопастой. При замене кпт-8 на noctua NT-H1, температура на процессоре понизилась на 15градусов, но это при интенсивном съёме тепла с радиатора. Возможно при конвективном охлаждении кпт-8 не самое слабое звено.

[EDDiE]

чтобы подошва была ровной, а не горбом (как обычно у наших производителей бывает).

Ну, а что Вы хотите от производителей. они делают в соответствии с ГОСТ.
Если хотите ровностей, заказывайте авиационный профиль по ТУ или ОСТ,

[Mexap]

EDDiE, действительно. Они по ГОСТу измеряют шум трансформатора с фигурой «А» и делают кирпичные лица. А оно гудит, с двух метров, как в известном анекдоте. Работает!
Зы: к сведению - радиаторщики всё переделали без вопросов.
А вот эти производители трансформаторов просто спрыгнули. Хотя и в явном виде нарушили наши ТУ, использовав не ту химию.

[-UST-]

керамику

На предыдущей работе пользовали алюминиевые PCB. На 400В DC/DC+PFC подошли с 200 мкм стеклотекстолитовым изолятором, меньше - иногда пробивало. На меньшее напряжение, соответственно, можно взять материал с более тонким слоем и более теплопроводный.

[Serge_L]

bukvarev, Жень, если что - пишите, я подскажу. Да и найду многое.
И по пастам, и по прокладкам.

[misha88]

Это неудобно и накладно, поэтому мы сейчас опробуем керамику.

С керамикой та же проблема хорошего контакта с радиатором и транзистором, и поскольку чем меньше площадь контакта, тем понятно хуже перенос тепла, то керамику с обеих сторон чаще всего приходится мазать пастой, которая может снизить эффективность керамики. Силиконовые прокладки намного более технологичны, поскольку из-за своей эластичности полностью контактируют с корпусом транзистора и радиатором, но в отличие от термопроводной пасты не высыхают. Раньше не было достойных силиконовых прокладок с термопроводностью, приближающейся к керамике, но в последние годы такие появились. Я купил эти https://www.digikey.com/en/products/...-0-5/11201390? (12.5W/m-K, а у керамики 15-25, но прокладка толщиной 0.5 мм, а если керамика 1 мм и больше, то у данной прокладки теплопроводность будет даже лучше керамики) и нарезал на нужные куски (по цене получается не дороже керамики).

[BesPav]

Поэтому полностью защитить ВК от всех случаев требует значительного запаса и нескольких уровней защиты.

Откровенно говоря, давно требуется нормальный цифровой модуль для решения этих задач.
Добавлять необходимо следующее:
1. Конденсаторы питания ВК в непосредственной близости от выходников (работающих на ВЧ) отвязать от основных банок полевиками а-ля у Л.Зуева
2. На выходе ставится Current sensing strip ~5 мОм и SSR под петлёй ООС
3. Ардуина или какой-нибудь PIC своими 8 бит АЦПами считают мгновенные и среднесрочно-интегральные значения и если что-то выходит за допуски - гасят SSR и основное питание.
4. Параллельный "аналоговый" канал защиты заведен на те же оптроны, что и контроллер, но имеет чуть повыше уровни срабатывания. Нужен на случай слетания прошивки или сбоя контроллера.
5. На сдачу - индикация выходного сигнала.
6. На сдачу - индикация и по-желанию управление режимом "кратковременной" перегрузки акустики когда хочется недолго навалить. Кстати, эта же штука как мягкий ограничитель и индикатор долговременной мощности, окажется востребована у суровых джедаев с киловаттными сабами.

[Валет]

медные охладители никто не использует.

В усилителе Tierra от Профетмастера В выходном каскаде каждого канала установлено в параллельном включении 48 буферов, суммарный выходной ток которых может достигать 12 А постоянно и почти 20 А в импульсе. Несмотря на большое количество элементов, выходной каскад одного канала занимает на плате площадь всего 45 кв. см. Напряжение питания +\- 18 В. Медные радиаторы охлаждения.

большая максимальная мощность усилителя, чтобы он переваривал большой пик-фактор - тоже, как ни странно, форма защиты АС. А именно, пищалок от выгорания при клипе усилителя. Этому даже специальные руководства посвящены

Где можно ознакомиться с этими руководствами?

Это удифильский миф и он легко опровергается простейшими расчетами.

Для усилителя мощностью 30 Вт (как у моего) синусоидального сигнала при работе в глубоком клиппировании сигнал превращается в меандр мощностью 60 Вт. Для меандра суммарная мощность всех гармоник составляет 19% от его полной мощности. Даже если вся эта мощность попадет на пищалку, то она составит, примерно, 11 Вт.

Для усилителя мощностью 100 Вт при работе без клипа на максимальной мощности часть ее попадает на пищалку. При аппроксимировании звукового сигнала розовым шумом эта мощность в диапазоне 5-20 кГц составляет 20 Вт, в диапазоне 2,5-20кГц – 30 Вт.

Это означает, что при чрезмерном увеличении громкости риск пережечь пищалку в менее мощном усилителе меньше.

В более мощном усилителе риск сжечь пищалку еще больше.

[bukvarev]

Offтопик:

Медные радиаторы охлаждения.

Исключение - не значит правило.
У меня в MW тоже медные накопители тепла от транзисторов. Но я такое к повторению рекомендовать не стану.

---------- Сообщение добавлено 15:17 ---------- Предыдущее сообщение было 15:06 ----------

На предыдущей работе пользовали алюминиевые PCB.

Да, это - вещь! Но очень дорого для аудио с большой площадью платы

Жень, если что - пишите, я подскажу. Да и найду многое.
И по пастам, и по прокладкам.

Спасибо!

Ардуина или какой-нибудь PIC своими 8 бит АЦПами считают мгновенные и среднесрочно-интегральные значения и если что-то выходит за допуски - гасят SSR и основное питание.

Ага, недавно в "кулуарах" обсуждали вариант динамического расчета температуры кристаллов и ОБР с использованием МК.

Это можно вообще замутить как проект с открытым кодом.

[BesPav]

Усиление ВК практически скачком увеличивается

Величины озвучьте, со скольки и до скольки усиление ВК-дарлингтоновской тройки увеличивается при включении/отключении второго плеча.
Ну так, чтобы разговор в предметную плоскость перевести.

Ага, недавно в "кулуарах" обсуждали вариант динамического расчета температуры кристаллов и ОБР с использованием МК.
Это можно вообще замутить как проект с открытым кодом.

Евгений, концепция уже сформирована или делать первую редакцию?

[misha88]

В моём ВЧ усилителе тройка с латералами на выходе, ток покоя 350 мА, нагрузка 6 Ом, если на выходе 2 Вп-п (т.е. класс А), то усиление по симулятору всей тройки 0.865, а если 20 Вп-п (работает только одно плечо на полуволну), то усиление 0.85, т.е. отличие всего 1.7%, и скорее всего это связано с нелинейностью амплитудной характеристики или работой симулятора, а не с режимом.