Импульсный самоосциллирующий усилитель (soAmp) Oriel Indra

[Electrovoicer]

Индра - в ведической религии наиболее почитаемое божество, предводитель, царь богов, громовержец и устроитель мира. В правой руке бог обычно держал молнию, которой разил врагов или возрождал погибших в бою; он мчался по небу в колеснице, нередко отождествляемой с солнцем. Бросив вызов старому порядку, он стал ведущим божеством, более главным по сравнению с ведийским богом Варуной. Кроме того, считается, что Бог Индра низводит из облачных гор стремительные потоки дождя и, собирая их в особые вместилища, творит земные источники, ручьи и реки, умножает их воды, роет для них широкие русла и направляет их бег.
(с) Энциклопедия Мифологии



В связи с интересом участников форума к данной работе, решил завести отдельную тему вопросов и ответов. Постепенно буду наполнять.
История разработки моего усилителя начинается в 2009г, когда коллеги по клубу автозвука познакомили меня воочию с голландскими усилителями Hypex UcD, разработанными Бруно Путцей и попросили создать автомобильный БП для них. БП был разработан, результат не был абсолютно радостным. Эти великолепные по замыслу и реализации усилители проявили себя, как достаточно чувствительные к качеству источника питания, что затрудняло возможность их применения в автомобильных автозвуковых проектах. Начались поиски решения.

Что же такое импульсный самоосциллирующий усилитель (Self-Oscillating Amplifier), по ошибке часто называемый цифровым? Это такая топология усилителя, когда он, самовозбуждаясь, и используя ключевой режим работы выходного каскада, воспроизводит на выходе усиленный входной сигнал, представляющий собой проинтегрированную выходным LC-фильтром последовательность импульсов. Как правило, частота импульсов составляет около 350-700 кГц (для полнополосного усилителя), а ширина варьируется в соответствии с уровнем сигнала на входе.

А начиналось все вот с этого прототипа, который помог мне разобраться с базовым принципом работы и определить дальнейший путь...

25.06.12
Первый прототип на печатной плате


03.03.2013 Промежуточная версия, дискретная силовая часть, усилитель разделился на две платы.


10.06.2013 Промежуточная версия, эксперименты с выходным фильтром и модулятором


10.11.2013 Появились заказные индуктивности с высокой SRF (~30MHz)


15.12.2013 Собраны и отгружены заказчику первые три усилителя с усовершенствованной силовой платой. Система установлена в автомобиль премиум-класса взамен штатной 16ти-канальной системы Burmester

Что должно быть на выходе правильного импульсного усилителя. Синусоидальные остатки несущей без коммутационных ВЧ-помех, полоса 150МГц


Схема силовой части UcD_power_stage_B.PDF и модулятора UcD_Modulator_A2.PDF

25.03.14
Предсерийный вариант Oriel Indra

Спектр по аналоговому входу, 10 Ватт 4 Ома:


IMD 1 Ватт, 4 Ома


Серийные Indra Mono V2.1

[Electrovoicer]

Доброй ночи! Решил себе собрать активную двухполоску, актуализировать RevoGaN-модули на личном, так сказать, примере
В связи с чем, из загашников была извлечена и собрана ранее разработанная мной плата S/PDIF+DSP+DAC с гибридным регулятором громкости ("крупные" шаги через 10дБ, "мелкие" шаги в "цифре"), до которой не доходили руки почти два года. Плата рассчитана на использование с двумя моими усилителями, для двухполоски подходит идеально))

[DrModd]

Доброй ночи! Решил себе собрать активную двухполоску, актуализировать RevoGaN-модули на личном, так сказать, примере

Прикольненько)))
Павел, возник вопрос, у вас на модуле с LMG1210 стоит датчик Холла, я так подозреваю ACS711, хватит ли его быстродействия?

[sousmanster]

Я хоть и не Павел, но вставлю 5 копеек:
От сквозношо тока никакая защита не спасёт, а от кз после дросселя вполне и 1мкс можно допустить.
В известном реыеренсе дизайне более 5мкс задержка, на столе наверное работает.

[Meta|_]

Offтопик:

"крупные" шаги через 10дБ, "мелкие" шаги в "цифре"

Значит не мне одному кажется, что так лучше
Можно ещё усугубить если предположить, что ниже -30дБ динамический диапазон уже не имеет значения, тогда всё, что ниже, тоже можно регулировать в цифре. В итоге можно ещё пару реле выкинуть.

[Electrovoicer]

Offтопик:

Значит не мне одному кажется, что так лучше
Можно ещё усугубить если предположить, что ниже -30дБ динамический диапазон уже не имеет значения, тогда всё, что ниже, тоже можно регулировать в цифре. В итоге можно ещё пару реле выкинуть.

имхо это отличный компромисс, чтобы не ставить кучу реле, при сохранении отличного результата

---------- Сообщение добавлено 22:21 ---------- Предыдущее сообщение было 22:17 ----------

Я хоть и не Павел, но вставлю 5 копеек:
От сквозношо тока никакая защита не спасёт, а от кз после дросселя вполне и 1мкс можно допустить.
В известном реыеренсе дизайне более 5мкс задержка, на столе наверное работает.

даже и 3-5мкс нормально, если после дросселя...

[DrModd]

даже и 3-5мкс нормально, если после дросселя...

У вас он в питании))))
Просто сам хочу использовать эти датчики, вот и занудствую.

[sousmanster]

Ну так в питании, а какая разница.
В худшем случае дроссель 10мкГн, за 5мкс на вскидку ток вырастет на дельта 20А.
НУ и что, если импульсный ток ключа больше 50А. Даже в самом печальном варианте- КЗ при пиковом токе выгорание ключей не очевидно. С задержкой в 1мкс выпилить ключ КЗ после дросселя вообще нереально.
но дроссель, конечно должен быть с запасом, иначе нужно что-то побыстрее 5мкс

[DrModd]

sousmanster, Спасибо за объяснение

[DrModd]

Есть ли какие-то новости?

[Egori]

То же ждём новостей .

[Electrovoicer]

Здравствуйте, друзья! Немного новостей есть.
Осваиваем, в серийном производстве, модуль самоосциллирующего усилителя, не нарушающий патенты Hypex Решены вопросы с логистикой, тестированием, изготовлением выходных дросселей, корпусированием платы, заливкой компаундами.
Работа выполняется для ряда промышленных заказчиков. За счет серийного выпуска, скоро станет возможным предложить это отличное изделие DIYерам
Приложил весьма предварительный документ на это изделие. Как всегда, следите за обновлениями



Паспорт Indra RevoGaN Mono Vegalab.pdf

[DrModd]

Ура! Дело движется))))
Я тоже решил попробовать свои силы с GaN.

[Electrovoicer]

Ура! Дело движется))))
Я тоже решил попробовать свои силы с GaN.

Бог в помощь читайте внимательно аппноты EPC
Я бы на Вашем месте начал с LMG5200 или EPC2152

[DrModd]

Бог в помощь

Спасибо! Я не гонюсь за высокими частотами, мне хватит и 800кГц.
Скажите, модуль на первой фото, это уже законченный выходной каскад с дросселем? Или ответная часть к силовым модулям?

[Electrovoicer]

Спасибо! Я не гонюсь за высокими частотами, мне хватит и 800кГц.
Скажите, модуль на первой фото, это уже законченный выходной каскад с дросселем? Или ответная часть к силовым модулям?

800кГц - это у Вас частота несущей без нагрузки и сигнала? А какая будет под нагрузкой? Это вот как раз те вопросы, которые требуют оптимизации. На холостом ходу и малом сигнале можно позволить и побольше, под нагрузкой же частота самоосциллирующего усилителя будет снижаться, как именно и на сколько она будет снижаться - вопрос интересный Эту оптимизацию надо выполнять по нескольким критериям...

[Electrovoicer]

Добрый вечер, друзья!
Хотел поинтересоваться, нужен ли вам мой выходной двухсекционный дроссель, отдельно от модулей?
При последовательном включении секций индуктивность 33мкГн, 15мОм, линейный участок тока - до 20А, частота собственного резонанса 11МГц?
Аналогов в продаже нет и не предвидится, налетай))

---------- Сообщение добавлено 20:17 ---------- Предыдущее сообщение было 20:06 ----------

Несколько завлекательных картинок про работу модуля Indra RevoGaN 8020 (индексом планирую обозначать предельное напряжение питания и предельный выходной ток моделей из семейства).
Работа в режиме жесткого ограничения, входной сигнал - синус 20 кГц (зеленый луч - выход компаратора, красный луч - выходное напряжение модуля):

Полоса пропускания усилителя - около 85кГц по -3дб.

Номинальная выходная мощность, около 330 Ватт, 4 Ома, 10 кГц, питание 56В:

Предельная долговременная мощность модели 8020 планируется на уровне 600-650 Ватт при напряжении питания 76В и нагрузке 4 Ома.

[mellowman]

Добрый вечер, друзья!
Хотел поинтересоваться, нужен ли вам мой выходной двухсекционный дроссель, отдельно от модулей?
При последовательном включении секций индуктивность 33мкГн, 15мОм, линейный участок тока - до 20А, частота собственного резонанса 11МГц?
Аналогов в продаже нет и не предвидится, налетай))

Со сколькими кг золота налетать?

[Electrovoicer]

Нидорага, вещь серийная уже. Не дороже дросселей Coilcraft и Weidmueller, аналогичной индуктивности и на аналогичный ток, но вот только лучше по другим параметрам, в частности, потерям в материале и обмотке и частоте собственного резонанса.

[Wwmark]

Ночи доброй. Модуль Indra RevoGaN 8020 в серию планируется, цена..? По Indra Mono V2.1 вопрос- Вы их еще производите?

[Electrovoicer]

2.1 уже не производятся.
По 8020 велкам в ЛП.

---------- Сообщение добавлено 02:56 ---------- Предыдущее сообщение было 00:09 ----------

Прикрепил основные габариты модуля, распиновку и схему подключения.
Indra RevoGaN Mono v2.0a Pinout and Shematics.pdf