Концепция усилителя повышенной мощности

[antonluba]

Наверняка кто-то делал уже так.

Берем два усилителя D-класса, смещаем один на половину амплитуды вверх, второй на половину амплитуды вниз.
А их выходы используем в качестве питания выходного каскада хорошего быстрого малоискажающего усилителя.

Осталось только правильно организовать этот усилитель.
Неплохо было бы сделать его так, чтобы он только исправлял ошибку Д-шников.

Пока первая итерация такая:

Triple_AMP1.CIR

[hippo64]

и в чем выигрыш?
если

выходного каскада хорошего быстрого малоискажающего усилителя.

можно просто покормить

[buratino]

Реально - чуть больше половины, чтобы нерабочее плечо не "влетало" в противоположное питание.

А еще лучше - смещать на несколько вольт - лишь бы ВК "не обижался". Но тогда управление усложнится. И "подпорку" с диодами сюда не стоит применять - диоды испортит всю малину - будут "щелкать" (как в G, H, T - не знаю...).

ПС. Получится класс A.L? Или просто L?

[buratino]

О!
В 2 раза проще: один усь "Д", никуда его не смещать, и к его выходу привязать БП своим средним выводом...

[antonluba]

О!
В 2 раза проще: один усь "Д", никуда его не смещать, и к его выходу привязать БП своим средним выводом...

В таком виде одного источника питания на два канала - будет недостаточно.
Это меня не устраивает.

Все же интересно привязать корректор к средней точке д-класса.
Только все равно надо тягать от плеч питания. Кажется, у SAPR-a что-то такое было со слежением.

---------- Сообщение добавлено 19:10 ---------- Предыдущее сообщение было 19:07 ----------

Ну и да, тепловыделение. Поскольку мощность на транзисторах маленькая выделяется, их надо немного.
Расчет только по максимальному току.

---------- Сообщение добавлено 19:12 ---------- Предыдущее сообщение было 19:10 ----------

Кстати класс А можно помоделировать.
Для бытовых мощностей, для начала.

---------- Сообщение добавлено 19:41 ---------- Предыдущее сообщение было 19:12 ----------

Кстати класс А можно помоделировать

Прикольно получается.
Если питание сделать +-6В, а ток покоя 1 А, то выходники не выходят из класса А до мощности 75Вт в 4Ома.
При этом на каждом транзисторе 6Вт в среднем выделяется. (при 3 транзисторах в плечо)

---------- Сообщение добавлено 19:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:41 ----------

можно просто покормить

Тепло

[buratino]

Что проще для двух каналов:
- 4 шт. "Д" и один высоковольтный ИП?
- 2 шт. "Д" и два низковольтных ИП?
Я не знаю...

[antonluba]

Можно, кстати, попробовать для класса А ВК организовать на низковольтных полевиках.
Для небольших токов у них должны быть маленькие емкости.

---------- Сообщение добавлено 19:50 ---------- Предыдущее сообщение было 19:45 ----------

Что проще для двух каналов:
- 4 шт. "Д" и один высоковольтный ИП?
- 2 шт. "Д" и два низковольтных ИП?
Я не знаю...

Я думаю, надо сделать их немного особенными, заточить специально для работы на такую задачу.
Поскольку они выдают совершенно синхронные напряжения, только со смещением по постоянке. Надо обдумать

---------- Сообщение добавлено 19:51 ---------- Предыдущее сообщение было 19:50 ----------

2 шт. "Д" и два низковольтных ИП?

Для этих 2шт "Д" все равно надо высоковольтный ИП, не забывайте

[buratino]

75 Вт на 4 Ом:
Imax=sqr((75*2)/4) ≈6 А
Umax=sqr((75*2)*4) ≈24 В

---------- Сообщение добавлено 19:54 ---------- Предыдущее сообщение было 19:52 ----------

Синхронные? Два стереоканала? Не верю!

---------- Сообщение добавлено 19:55 ---------- Предыдущее сообщение было 19:54 ----------

Да.. Про "этих" с высоковольтным питанием забыл.
Но все таки!

[antonluba]

Синхронные? Два стереоканала? Не верю!

Нет. Питание плюсовое и минусовое.

75 Вт на 4 Ом:
Imax=sqr((75*2)/4) ≈6 А
Umax=sqr((75*2)*4) ≈24 В

Верно. Три транзистора в плечо. Ток покоя через каждый 1А. Меняется от 0 до 2А в классе А. При 2А через каждый транзистор и получится 6 А в нагрузку.
Падение напряжения при этом на КЭ в среднем 5.5В. Амплитуда примерно 22В модель показывает

[buratino]

КЭ? А выше речь велась о ПТ.
ПТ по одному в плече хватит. На нем Pmax=36 Вт будет при 6 В и 6 А - любой приличный ПТ справится.

Модель 22 В? Тогда 22*22/2/4≈60 Вт и 22/4=5,5 А.

---------- Сообщение добавлено 22:43 ---------- Предыдущее сообщение было 22:22 ----------

А вот "Д" придется худо: питание 2*33 В. Тогда пиковая отдаваемая в нагрузку мощность 33*6≈200 Вт, а средняя - 100 Вт. При кпд=0,9 имеем 10 Вт...
Впрочем, и не так уж и "худо". Справится TDA7254 (?)

[antonluba]

Справится TDA7254 (?)

наверное TDA8954

[buratino]

Точно!
На али есть усь 2х420 Вт. Там таких tda две штуки, каждая включена мостом и имеют один генератор. Небольшая переделка - и имеем 4 независимых канала с питанием 2х41 В и Imax=11 А - это то, что нужно!

Вот только есть одно сомнение: успеет ли эта tda отслеживать ВЧ во входном сигнале? И при этом не следует забывать о ее выходном LC фильтре, который будет вносить свою "коррективу" - задержку. Думаю, существенную...

[waso]

Усилители с подобной архитектурой назывались классом TD. Низковольтное следящее питание аналоговой части за счёт ШИМ-трекеров, отслеживающих мгновенное выходное напряжение усилителя.
Из недостатков - сложность фильтрации ВЧ "несущей", как следствие-проникновение её в питание низковольтного ВК и на выход усилителя непосредственно через емкость переходов К-Э выходников. А также растущий с частотой фазовый сдвиг между выходным напряжением и подпиткой выходников. У Ямахи должен отметить несколько неудачную реализацию трекера, из-за чего модуляция питания с ростом частоты входного сигнала начинает переходить от отслеживания мгновенного значения сигнала к слежению за огибающей. На реальном сигнале еще куда ни шло, а вот тестировать такие уси частотой 20кГц на полную мощность я бы точно не стал.

Промышленные образцы давно применяются в концертной деятельности, особенно известны усилители фирм Yamaha, Lab Gruppen. В последних применяется внешнее возбуждение ШИМ-трекеров от генератора пилы частотой 315кГц (ЕМНИП). Аналоговая часть там работает в АВ-режиме, но плавающее питание ВК позволяет достичь 2кВт и более на канал без особых ухищрений.
Для посмотреть пример реализации - тыц сюда. клон с Yamaha 7000D с улучшенным трекером.

[antonluba]

Усилители с подобной архитектурой назывались классом TD. Низковольтное следящее питание аналоговой части за счёт ШИМ-трекеров, отслеживающих мгновенное выходное напряжение усилителя.
Из недостатков - сложность фильтрации ВЧ "несущей", как следствие-проникновение её в питание низковольтного ВК и на выход усилителя непосредственно через емкость переходов К-Э выходников. А также растущий с частотой фазовый сдвиг между выходным напряжением и подпиткой выходников. У Ямахи должен отметить несколько неудачную реализацию трекера, из-за чего модуляция питания с ростом частоты входного сигнала начинает переходить от отслеживания мгновенного значения сигнала к слежению за огибающей. На реальном сигнале еще куда ни шло, а вот тестировать такие уси частотой 20кГц на полную мощность я бы точно не стал.

Все верно.
Если тщательно подойти к вопросу, можно попробовать использовать мои наработки по "системе с нулевой ошибкой по нарастающему сигналу".
Вот пример для усилителя класса D.
Побочным эффектом применения метода является GD==0 в звуковом диапазоне. Что позволяет, если не устранить полностью фазовый сдвиг плавающего питания и выхода, то хотя бы уменьшить его негативное влияние до минимума.
И конечно, следует добиваться максимально возможного PSRR в широкой полосе.
Я думаю, для домашней системы с выходом в классе А - это будет возможно.

Но конечно, до реализации в железе еще очень далеко. Такая система имеет очень противоречивые требования к конструктиву.

[Семен Х.]

Crown XTI2000/4000 тоже устроены аналогично. И есть хороший сервис-мануал от них, где рассказано как оно работает.

[deemon]

Кстати , у той же Ямахи в 80-е годы была одна забавная "концептуальная идея" , реализованная в усилителе A-1000 ( для местного рынка ) ... суть идеи была в том , что динамик качают сразу два усилителя - мощность даёт усилитель в классе АВ , а его искажения компенсирует низковольтный усилитель в классе А , притом ООС по искажениям берётся прямо с выводов динамика . Сейчас я как раз ремонтирую такой хитрый УНЧ , притащил тут один аудиофил из соседнего города .... так я собственно почему про это вспомнил - сейчас можно применить эту же идею , только вместо класса АВ применить класс D , а всё остальное сделать так же . Чем это интересно - при достаточно широкой полосе компенсирующего канала он будет подавлять не только искажения класса D , но и недостаточно подавленные остатки несущей частоты , равно как и внеполосные шумы ...

[Turbo_man]

"Все" усилители класса Д имеют дифф-выход на АС.

[Alto]

Чем это интересно - при достаточно широкой полосе компенсирующего канала он будет подавлять не только искажения класса D , но и недостаточно подавленные остатки несущей частоты , равно как и внеполосные шумы ...

Да, будет, но у него самого с ростом частоты будут расти НИ.

[Dinosaurus]

подавлять не только искажения класса D , но и недостаточно подавленные остатки несущей частоты , равно как и внеполосные шумы ...

Выходные фильтры, сдвиг, несущая 500 кгц...

[antonluba]

Кстати , у той же Ямахи в 80-е годы была одна забавная "концептуальная идея" , реализованная в усилителе A-1000 ( для местного рынка ) ... суть идеи была в том , что динамик качают сразу два усилителя - мощность даёт усилитель в классе АВ , а его искажения компенсирует низковольтный усилитель в классе А , притом ООС по искажениям берётся прямо с выводов динамика . Сейчас я как раз ремонтирую такой хитрый УНЧ , притащил тут один аудиофил из соседнего города .... так я собственно почему про это вспомнил - сейчас можно применить эту же идею , только вместо класса АВ применить класс D , а всё остальное сделать так же . Чем это интересно - при достаточно широкой полосе компенсирующего канала он будет подавлять не только искажения класса D , но и недостаточно подавленные остатки несущей частоты , равно как и внеполосные шумы ...

Дополнительный источник питания, следящего питания ВК нет. Мне кажется, нет и преимуществ.

Кроме того, нужно еще помоделировать, в какой полосе остатки несущей находятся.
Можно ли поставить дополнительный конденсатор между выходами +и - питания вк. Или даже как-то синхронизировать плечи.