Проект А

[Mad optic]

Думаю, пришло время поделиться информацией. Хотя Проект "А" идет уже полгода, но сейчас, наконец, собран первый образец из 4-х заложенных "на стапелях".

Проект "А" - это "усилитель мечты", т.е. тот, который хочется иметь, потому, что в нем реализованы практически все лучшие мне известные технологии в аудиостроении. В качестве цели НЕ ставилась задача поразить кого-либо экстремальной выходной мощностью (многие почему-то считают это признаком качества и совершенства усилителя). Этот усилитель должен оптимально решать задачу качественного озвучивания помещения объемом до 100м3. И ничего более, не надо создавать уровни звукового давления, приводящие к деградации слуха и т.п.

Это НЕкоммерческий проект. Продавать усилители не собираюсь.

Думаю, что только сильно продвинутые энтузиасты аудиостроения смогут повторить его. (Хотя, для них это больше архив копилки идей, чем объект для повторения). Несмотря на то, что старался использовать самые современные технологии и элементную базу, многие ключевые компоненты уже стали недоступны, особенно это касется полевых диф.сборок (пали жертвой миграции индустрии эл. компонентов в сторону массового рынка

Основное, что нагоняет тоску в современном hi-fi/hi-end аудиостроении, это отсутствие разнообразия и свежих идей. Все усилители похожи конструктивно, а последнее время и схемотехнически. Новое это или хорошо забытое старое, или незначительные вариации "на тему". Редко в последние годы можно встретить свежее решение.

Здесь нельзя сэкономить денег, потому, что их не считал при создании оного. Себестоимость одного моноканала составляет около $2K.

Чтобы не переписывать довольно объемное описание, прошу заинтересованным обратиться на страницу

http://madoptic.narod.ru/projects/a.htm.

Сильно заинтересовавшимся и с реальной возможностью повторить изделие буду предоставлять файлы для производства платы после персонального обсуждения проекта.

Возможно, что-то еще не реализовал весьма стоящее. Именно поэтому информация размещена здесь. Критика, советы очень помогут, т.к. при накоплении "критической массы" смогут вылиться в нечто новое.

[Mad optic]

В одной из конструкций у меня на паре транзисторов 70 Вт (класс А, низковольтный).
Было сделано три экземпляра, два на слюде, один на керамике. Проблем нигде нет. Корпус ТО3Р, крепление винтом М3 через штатное отверстие, паста, шайба Гровера.

В ТО3 на корпус 35Вт не очень большая проблема, а вот для ТО220 эти 35-40Вт через прокладку уже задачка

Добавлено через 22 минуты

Mad optic
С интересом прочитал ветку про Ваш проект. Моноблок выглядит солидной и очень красивой конструкцией и по ходу у меня тоже возникали мысли о принадлежности автора к разработчикам аппаратуры, предназначенной для использования в экстремальных условиях К недостаткам конструкции, с моей точки зрения, относится внутренняя компоновка УМ, а именно размещение торов (озвучено уже другими участниками форума) и электролитов фильтра вблизи усилительных каскадов схемы, что может привести к повышенному уровню фона. Активное охлаждение может быть шумным (о пыли уже все было сказано), что часто делает некомфортным прослушивание на малой громкости поздно вечером или в ночи, когда уровень бытового и промышленного шума минимален.
Созрело несколько вопросов:
1. Когда планируется завершить 2-й канал и слушать?
2. Измерялся ли уровень шумов и помех УМ?
3. Зачем Вы землю платы УМ подключаете к заземлению электросети, а сигнальную отделяете резистором? Не пробовали убрать резистор 8 Ом и не подключать УМ к заземлению розетки?
4. Как управляется система активного охлаждения Вашего УМ?

Честно говоря, не понял проблемы размещения "электролитов фильтра вблизи усилительных каскадов схемы", и что это "может привести к повышенному уровню фона".

Размещение торов, как уже здесь отмечал, не случайно такое. Рассматривал разные варианты, но только этот сокращает связи, позволяет конструкцию сделать законченным моноблоком, что немаловажно, учитывая закрытую конструкцию корпуса, и оказывается весьма технологичным.

В описании проекта отмечено, что скорость вращения вентиляторов низкая и поэтому шума они не создают. Реальный диапазон напряжений управления от 4.7В до 7В, хотя при необходимости выжмет по-полной (13В).

Ответы.
1. Декабрь - Январские каникулы.
2. Предварительно - Да, но пока усилитель находится в "тюнинге", над ним проводятся эксперименты на живучесть, критичные/максимальные режимы и финальные цифры будут приведены по окончании работ. Пока все идет по плану, даже слишком гладко. Что-то это тревожить стало.
3. Над окончательным вариантом "земли" еще думаю. Без второго корпуса это еще не проблема.
4. В общем-то описание на моем сайте есть. Кратко - два контура. Один стабилизирует ток покоя (и расс. мощность) выходных транзисторов. Работает от своего датчика на транзисторе, прикрепленного к фланцу вых. тр-ра. Второй - параллельно (!!)управляет скоростью вращения вентилляторов радиатора и вытяжного (работают синхронно), работает от собственного датчика температуры радиатора, построенном на термозависимом ИТ (м/с ТМР17). Таким образом имеем два контура с переменным т/сопротивлением в виде радиатора. Оптимальная настройка представляет интерес для меня лично, т.к. из-за разных постоянных времени в контурах может возникнуть, в принципе, колебательный процесс уводящий систему "вразнос". Интересно найти его
Регулировки (переменный резистор) есть в обоих контурах.... Вот и "играю" рабочими точками, хотя термостабильное состояние в рабочей точке уже давно есть, но предельные и переходные режимы крайне интересны...

[ИГВИН]

В ТО3 на корпус 35Вт не очень большая проблема, а вот для ТО220 эти 35-40Вт через прокладку уже задачка

Совершенно согласен, предпочел бы распараллелить.

Пока все идет по плану, даже слишком гладко. Что-то это тревожить стало.

Да, тревожный симптом... Когда косяки лезут косяком, оно как-то спокойнее.

[Mad optic]

Совершенно согласен, предпочел бы распараллелить.

Я бы тоже предпочел, да места под радиатором больше нет. Упс! Конструкция настолько оптимизирована, что если где-нибудь чего-нибудь тронуть, то все "поплывет". Например, других готовых радиаторов с такой эффективность, влезающих в данный корпус больше не существует, во всяком случае не нашел. А искал долго. Поэтому, только 4 транзистора могут быть охлаждены.
Т.е. другой радиатор - другой корпус, и пошло-поехало...

[Nota Bene]

По прокладкам - обратите внимание на каптон (полиимид, polyimid), я применял, весьма неплохо.
На Radiohobby Forum его немного обсуждали -
...по поводу прокладок под транзисторы.
Из керамики - интересный материал - поликор (ВК-100-1) с содержанием Al2O3 не менее 99,6% и теплопроводностью 24 Вт/мК., подложки делают тут -
ООО "ПКФ Керам"

[Andrew Gridlikov]

Offтопик:

Погодите, погодите.
Мы ведь сами проектируем изделие? В таком случае кто мешает продумать так, чтобы не было проблем с зазорами? Я не касаюсь именно данного проекта, он весьма специальный, о чем автор сказал с самого начала.

Я говорил именно о данном проэкте и данном коменте пантхера. Очень велик соблазн в неокрепших умах сдавить условно твердое и надеяться на то, что абсолютно твердых тел не бывает ;) Что-нибудь, да подогнется! Иногда это срабатывает...

[Sagittarius]

Кратко - два контура. Один стабилизирует ток покоя (и расс. мощность) выходных транзисторов. Работает от своего датчика на транзисторе, прикрепленного к фланцу вых. тр-ра. Второй - параллельно (!!)управляет скоростью вращения вентилляторов радиатора и вытяжного (работают синхронно), работает от собственного датчика температуры радиатора, построенном на термозависимом ИТ (м/с ТМР17).

Массе радиатора электрический эквивалент - ёмкость, температуре - напряжение, а теплороду - ток. Охватываем всё - радиатор, ВК - ООС по температуре радиатора, получаем резкое увеличение тока транзисторов при разогреве холодного радиатора - эффект, сопоставимый с механизмом возникновения динамических искажений. Ток покоя лучше всего стабилизировать, контролируя ОУ-интегратором напряжение на низкоомном резисторе-датчике тока. Тогда ток ВК будет увеличиваться плавно.

Кроме того, мощность, рассеиваемая ВК в классе А, падает с ростом выходной. При достаточно долгой работе с максимальной выходной мощностью радиатор замёрзнет, а ООС по его температуре - попытается увеличивать ток покоя для сугреву датчика до температуры наладки... Оно-то не шибко плохо, динамическое управление током покоя получается ))), но тревожно как-то - а зачем он нам? Ведь эта ООС не предскажет резкое прекращение звукового фрагмента и усь перестанет отдавать мощность в нагрузку, а выходники останутся с максимальным током покоя. Сумеет ли температурная ООС сбросить ток покоя Вк до выхода его из строя? Сколь много циклов может повторяться такое везение?

[ИГВИН]

Кроме того, мощность, рассеиваемая ВК в классе А, падает с ростом выходной. При достаточно долгой работе с максимальной выходной мощностью радиатор замёрзнет...

Если усиливать синус.
На реальном музыкальном сигнале (без слышимого ограничения) уйдет в нагрузку не более 20% тока.
Продумать эти вопросы конечно надо, для общего развития

[Mad optic]

При достаточно долгой работе с максимальной выходной мощностью радиатор замёрзнет, а ООС по его температуре - попытается увеличивать ток покоя для сугреву датчика до температуры наладки... Оно-то не шибко плохо, динамическое управление током покоя получается ))), но тревожно как-то - а зачем он нам? Ведь эта ООС не предскажет резкое прекращение звукового фрагмента и усь перестанет отдавать мощность в нагрузку, а выходники останутся с максимальным током покоя. Сумеет ли температурная ООС сбросить ток покоя Вк до выхода его из строя?

Когда я писал о том, что система может пойти "вразнос" при колебательных процессах, то имел в виду и это. А теперь еще представьте, что нагрузку можно подавать на усилитель с определенной периодичностью ...

На самом деле, и в статическом режиме могут возникнуть колебательные процессы при наличии двух контуров. Например, датчик на радиаторе сильно запаздывает, поэтому, после установления временного термического равновесия первым датчиком (ток покоя стабилизировался на определенной отметке), второй вдруг начинает раскручивать вентилятор, снижая темп. сопротивление системы охлаждения. Кристалл охлаждается, ток падает. Первый датчик начинает реагировать повышая ток опять и поехало...

Ток покоя лучше всего стабилизировать, контролируя ОУ-интегратором напряжение на низкоомном резисторе-датчике тока.

Вот тут вопрос. Система именно и пытается первым контуром стабилизировать ток покоя. Управление им, все равно, приходится делать через управление НАПРЯЖЕНИЕМ перехода З-И выходных транзисторов, которое как раз и является температурнозависимым для фиксированного значения тока. Я не представляю, как в данном выходном каскаде абстрактно стабилизировать ток транзисторов. Эти же повторители не нагружены на ИТ.

[Nota Bene]

А теперь еще представьте, что нагрузку можно подавать на усилитель с определенной переодичностью ...

Всего этого можно бы было избежать, если бы исходная схема генетически обладала термостабильностью... То есть независимо от температуры выходных транзисторов, температуры окружающей среды (etc) ток покоя был стабилен. А любая опосредствованная термостабилизация через всякие термодатчики порочна по замыслу.

[Alex]

Т.е. один транзистор рассеивает постоянную мощность более 36Вт и сидит через номакомовскую прокладку на радиаторе?

Да.

Рабочую температуру кристалла и тип корпуса транзистора можно узнать?

ТО247, кристалл - до 140.

Настоящий номакон имеет довольно темный цвет, а то, что продается в ЧИД и ряде других мест, светло-серого цвета - это старые залежи, они не соответствуют никаким ТУ, брак.

Ничего подобного. У меня есть и темный, самоклейка, и светлый - не самоклейка. Но можешь поверить - это самый настоящий не с "митино"
Точную марку не скажу - оно у меня в пакетиках полиэтиленовых. Маркировка была на ящиках.

Добавлено через 12 минут

Совершенно согласен, предпочел бы распараллелить.

А я бы предпочел в ТО247, у которого тепловой сопротивление junction-case обычно примерно в полтора раза ниже чем у ТО-3, (разброс значений от 1.1 до 2.0 от т/с ТО247)

Или вообще ISOTOP

[Mad optic]

Из керамики - интересный материал - поликор (ВК-100-1) с содержанием Al2O3 не менее 99,6% и теплопроводностью 24 Вт/мК.,

Большое спасибо за наводку, а то собирался импортные пробовать. Кстати, для 95% Al2O3 дают 32 W/mK (http://www.allceramic.ru/materials/).
Откуда у вас данные про 24W/mK для 99%?

Добавлено через 3 минуты

Всего этого можно бы было избежать, если бы исходная схема генетически обладала термостабильностью... То есть независимо от температуры выходных транзисторов, температуры окружающей среды (etc) ток покоя был стабилен. А любая опосредствованная термостабилизация через всякие термодатчики порочна по замыслу.

Согласен, не от хорошей же жизни все это. Но тогда придется пожертвовать чем-то другим. В данном случае - абсолютно симметричным ВК.

Добавлено через 5 минут

ТО247, кристалл - до 140.

Алекс, с ТО247 жить, безусловно легче, чем с ТО220. Но 140С это многовато, в пределах ТУ, но я в свои изделия так близко к пределу не подвожу. Например, при возможном росте температуры окружающего воздуха на 10С, что будем делать? Молиться? (Cейчас же всеобщее потепление! )

Добавлено через 5 минут

А я бы предпочел в ТО247, у которого тепловой сопротивление junction-case обычно примерно в полтора раза ниже чем у ТО-3, (разброс значений от 1.1 до 2.0 от т/с ТО247)

Вообще-то тепловое сопротивление кристал-корпус больше от технологии фиксации кристалла зависит, а не от типа корпуса. У HUF76639P3 в ТО220 всего 0.83 C/W, например.

[Sagittarius]

Вот тут вопрос. Система именно и пытается первым контуром стабилизировать ток покоя. Управление им, все равно, приходится делать через управление НАПРЯЖЕНИЕМ перехода З-И выходных транзисторов, которое как раз и является температурнозависимым для фиксированного значения тока. Я не представляю, как в данном выходном каскаде абстрактно стабилизировать ток транзисторов. Эти же повторители не нагружены на ИТ.

Не парься. Всякое возмущение, попавшее в петлю ООС, подавляется на корню и нечего о нём жалеть. В данном случае ООС уменьшает напряжение на эмиттерных переходах горячих транзисторов, но главное - ток покоя остаётся прежним именно в силу этой ООС. Можно использовать оптрон для гальванической развязки датчика, усилителя ошибки и управляемых цепей.

[Mad optic]

В данном случае ООС уменьшает напряжение на эмиттерных переходах горячих транзисторов, но главное - ток покоя остаётся прежним именно в силу этой ООС

А теперь введите задержку в действие этой ОС. Останется ли ток покоя постоянным?

[Sagittarius]

А задержка и должна быть по-любасику. Мы же не хотим резать ток выхода на НЧ? Потому интегратор обязателен. А то, что на 0,5 сек сигнал управления будет отставать от тока, ничего страшного. Он за 0,5 с далеко не уйдёт, приращение не столь велико, во-первых, а во-вторых - можно подобрать схемотехнику так, чтобы ток при включении увеличивался плавно, например, шунтированием конндиком большой ёмкости опорного напряжения. Работает же ООС по ПТ и у Агеева в СЛ? Спроси у Тета - жалоб нет?

[Mad optic]

А то, что на 0,5 сек сигнал управления будет отставать от тока, ничего страшного. Он за 0,5 с далеко не уйдёт,

Вы только не учитываете постоянную времени в цепи кристал- корпус тр-ра - корпус датчика - кристал датчика. Там совсем не 0.5с. И встанет вопрос уже не о стабильности тока, а о том НАСКОЛЬКО ДАЛЕКО ОН УХОДИТ.

[Alex]

Алекс, с ТО247 жить, безусловно легче, чем с ТО220. Но 140С это многовато, в пределах ТУ, но я в свои изделия так близко к пределу не подвожу

Так до "предела" еще 35 градусов. Измерено было при +25 в комнате, ну а +60 в комнате не бывает

(собственно, у меня и больше чем 25 не бывает - на столько кондиционер выставлен).

На самом деле - запас еще больше, поскольку 140С это вычисленное значение, а не измеренное. Измерялась - температура корпуса фета, которая составляла 75-80С.
И еще не учитывалось тепловыделение остальной поверхности фета.
Оно хоть и намного меньше того что идет через его низ на радиатор, но градусов 5 отбирает легко (у сверху на каждом маленький радиатор стоит, который прижимает фет к большому радиатору).

[Mad optic]

На самом деле - запас еще больше, поскольку 140С это вычисленное значение, а не измеренное. Измерялась - температура корпуса фета, которая составляла 75-80С.

Так это вы что же, батенька, температуру пластмассового корпуса измеряли и пересчитывали в температуру кристалла?? Тогда у вас там хорошо, если 10 градусов запаса-то осталось до 175С.


Все-таки, молитесь!


А вообще, доводить до 150С кристалл - конструкция не жилец при серийном производстве, а при единичном - я бы не сел в тот самолет, где такая хрень стоит.

[Sagittarius]

Вы только не учитываете постоянную времени в цепи кристал- корпус тр-ра - корпус датчика - кристал датчика. Там совсем не 0.5с. И встанет вопрос уже не о стабильности тока, а о том НАСКОЛЬКО ДАЛЕКО ОН УХОДИТ.

Нет иной необходимости учитывать это, кроме как в интересах надёжности усилителя, в обыденно-рабочем порядке. А ООС по току стабилизирует ток же, при стабильном токе Ррасс зависит от Uпит, и ни от чего более. При высоком сопротивлении переход-среда транзистор сгорит, но ток будет держать до последней живой дырки в переходах и эффективной ООС . При большой тепловой постоянной времени просто радиатор будет греться дольше, но скачков тока и Ррасс не будет, подобно тому, как при зарядке конденсатора (радиатор) от ГСТ (рассеиваемая мощность) напряжение (температура) нарастает линейно.

[Mad optic]

Нет иной необходимости учитывать это, кроме как в интересах надёжности усилителя, в обыденно-рабочем порядке. А ООС по току стабилизирует ток же, при стабильном токе Ррасс зависит от Uпит, и ни от чего более. При высоком сопротивлении переход-среда транзистор сгорит, но ток будет держать до последней живой дырки в переходах и эффективной ООС . При большой тепловой постоянной времени просто радиатор будет греться дольше, но скачков тока и Ррасс не будет, подобно тому, как при зарядке конденсатора (радиатор) от ГСТ (рассеиваемая мощность) напряжение (температура) нарастает линейно.

Прошу прощения, но я вас понять не могу. То вы пишете "В данном случае ООС уменьшает напряжение на эмиттерных переходах горячих транзисторов, но главное - ток покоя остаётся прежним именно в силу этой ООС. ", т.е. управление током покоя осуществляется посредством изменения напряжения на базах тр-ров (а как еще уменьшить напряжение на эмиттере?) при отсутствии ИТ в выходных каскадах, то вдруг "ООС по току стабилизирует ток" и дает стабильный ток, как-то вдруг избежав, судя по всему, управляющего температурно зависимого напряжения на базе/затворе.

Проясните, однако, как вы собираетесь стабилизировать ток, хоть с ООС, хоть без, в двухтактном выходном каскаде при отсутствии источника тока?

[Sagittarius]

В коллектор транзика ВК включаем резик - токовый датчик. Напряжение с него снимаем, сравниваем с опорным с помощью ОУ и полученное на его выходе напряжение преобразуем в ток через светодиод транзисторного оптрона. А транзистор оптрона включаем меж базами транзиков предвыхода. Теперь любое изменение Uбэ выходников и всех включенных в петлю ООС транзиков приводит к изменению тока, выбирается соотв. изменением напряжения на регулирующем элементе и ток ВК возвращается к исходному значению. Например. Напряжение между базами двухтактного ВК на комплементарных транзиках жёстко задано петлёй регулирования. Температура кристаллов транзиков повышается, Uбэ, необходимое для получения заданного тока, уменьшается на НЕКОЕ значение, а имеющееся напряжение соответствует бОльшему току эмиттеров. Узнав о повышении тока, интегратор увеличивает ток через СИД оптрона, и напряжение Uкэ транзика оптрона уменьшится ровно на НЕКОЕ значение напряжения Uбэ.

И ГСТ в нагрузке ВК тут никак не нужен. С ГСТ ВК и дурак наладит