Проект Prophetmaster Tierra - моноблоки 50 Вт в классе А

[Prophetmaster]

Строятся УПТ моноблоки в классе А, с планируемой выходной мощностью 50-70 Вт/4 Ом. Tierra, в переводе с испанского, означает Земля - навеяло это название, когда в каждом моноблоке скопилось по Фараде
Поставил себе задачу попытаться сконструировать и изготовить усилитель не хуже по звучанию, чем имеющийся на BUF634T, но с более высокой выходной мощностью.
Уже больше года прошло с момента начала разработки моноблоков, но ввиду сложности задуманного и в связи с малым количеством свободного времени, все двигается гораздо медленнее, чем хотелось бы.
Сначала были изготовлены блоки питания, потому что в данном проекте это самая трудоемкая часть и есть необходимость делать железный макет УМ, так как одним симулятором не обойдешься, а макет нужно питать от полноценного БП, для получения достоверных результатов.
Разводка плат БП для левого и правого канала симметричная в силовой части и в части стабилизаторов УН и УМ, но зеркальная в области первички, несигнальных цепей и выпрямителя УН. При такой разводке, получаются "правый" и "левый" моноблоки. Хочется, чтобы было еще и красиво
Проект некоммерческий, поэтому все схемы в полном объеме будут доступны для просмотра.
Схема БП во вложении.
Что представляет из себя БП одного канала - это полностью стабилизированный блок питания мощностью 600 Вт, который имеет:
1. Силовые двухполярные линии питания с напряжениями +\- 25 В, от мощного тороидального трансформатора (550 Вт). Стабы - LT1083 (7.5 А), 8 шт, соединены по 4 в параллель. Суммарная площадь радиаторов стабилизаторов каждого канала 3000 кв.см. Нагрузка на каждый стабилизатор не будет превышать 1 А, так как ток покоя усилителя планируется около 4 А.
2. Две линии питания с напряжениями +\- 27 В и +\- 15 В для усилителя напряжения от отдельного трансформатора (50 Вт). Стабы - LM317/LM337, по 2 шт. Напряжения +\- 15 В формируются из уже стабилизированного +\- 27 В.
3. Отдельный трансформатор для несигнальных цепей (50 Вт).
4. Отдельный трансформатор для дежурки (5 Вт).
5. Все трансформаторы, кроме дежурки, изготовлены по моему заказу компанией Audioinstrument Все трансформаторы сфазированы по первичным обмоткам.
6. Суммарная емкость конденсаторов фильтра силовых цепей около 1 Фарады на канал, большая часть которых, находится после стабилизаторов.
7. Емкость конденсаторов в цепях питания УН - 27000 мкФ/63 В на напряжение +\- 27 В и 40000 мкФ/25 В на +\- 15 В.
8. Софтстарт во вторичной цепи, с временем заряда конденсаторов около 1 минуты. Так как при выключении питания вторичные силовые цепи отключаются от платы УМ, то для разряда электролитов предусмотрены нагрузочные сопротивления, которые полностью разряжают емкости в течении 20 минут.
9. Оптоэлектронная защита АС от постоянного напряжения встроена в БП и выполняет две функции:
- подает или снимает напряжение со схемы управления реле защиты, которая находится на платах самого УМ.
- обесточивает все вторичные цепи силового питания, в случае появления постоянного напряжения (свыше 1 В) на выходе УМ. Восстановление выходных напряжений происходит через 1 минуту после срабатывания защиты.
То есть, в аварийном режиме, одновременно блокируется нагрузка УМ (как и в предыдущей конструкции, реле защиты будет закорачивать выход на землю) и отключается питание силовой части. Без отключения не обойтись: пока разрядится Фарада, на плате УМ может все успеть поджариться после выключения сети
10. БП имеет трехэтажную конструкцию, что практически дало возможность укоротить многие соединительные шины БП или практически свести их длину к нулю.
11. БП имеет каркасную конструкцию из алюминиевого профиля и алюминиевого бруска, поэтому платы практически не являются несущими элементами, если только чуть-чуть.
12. Силовая разводка в БП произведена плоской медной моножилой 4 кв.мм, разводка земли - плоской медной моножилой 6 кв.мм. Земля на послестабовых силовых емкостях выполнена из листовой меди толщиной 0.7 мм.
13. Первичные цепи 220 В имеют R-C фильтры.
14. Энергоемкость каждого БП составляет 450 Дж для силовых цепей и 20 Дж для питания усилителя напряжения.
15. Все силовые реле производства Finder промышленных серий на 12 В. Все слаботочные - Takamisawa RY12W, также на 12 В, кроме входа включения питания от 5 В, который реализован на слаботочном реле Finder.
Конструктивно БП выполнен на трех платах - нижняя несет на себе всю первичку, основную часть БП несигнальных цепей и защиту. На втором этаже расположены софтстарт и выпрямители сигнальных цепей с частью емкостей, а также остальные несигнальные цепи. На верхней плате расположены вторая часть достабовых емкостей, все стабилизаторы для аудиочасти и послестабовые емкости. Шунтирующих полипропиленовых конденсаторов тут немного - основные шунты будут расположены непосредственно вблизи потребителей - на платах УМ.

Для включения БП не нужен мощный тумблер - достаточно слаботочного выключателя, который может коммутировать постоянное напряжение 12 В и ток 40 мА Как вариант, БП можно включать, подав на него 5 В - пятивольтовое реле может управляться с преда, например.

Во вложении: несколько фото БП, полная схема БП одного канала, РГ (http://khozmo.com/products_dale_shunt.html), трансформаторы для УН, изготовленные А. Воробьевым, пара фото первого из 4-х повторителей и схема повторителя.

[krulfa]

10 Вт мощности для квартиры обычно достаточно, но мощность эта нужна чистая, без слышимой деградации звучания. Поэтому запас мощности лишним не будет. 10 Вт и 40 Вт - это разница всего в 6 Дб.
Все усилители в той или иной мере демонстрируют деградацию звука на больших, приближенных к максимальным мощностях.

[yuri_kov]

Nick, Я специально оговорил, что речь идет не о "залах", а подразумевались типовые квартиры в России.
Я слушаю в 27 кВ.м (всего 67 куб.м) со средней акустической обработкой, без подвесных и прочих рассеивателей, но сложной геометрией и мне 18Вт на канал более чем достаточно. Новая система тоже не будет мощнее 20 Вт.

Я тоже слушаю класс А Рмах=20 Вт на канал при нагрузке 8 Ом, но у меня чувствительность АС 93 Дб, а у Олега 84. Так что думаю Олег все совершенно правильно рассчитал.

---------- Добавлено в 14:12 ---------- Предыдущее сообщение в 14:02 ----------

Не понимают простые обыватели - зачем вкладывать много, если можно купить за меньше, а ...процесс!!!
Такова наша доля!

С другой стороны - я бы с удовольствием купил готовое при всей любви к процессу, да и думаю что Олег тоже не отказался бы купить готовое. Но ни для кого давно уже не секрет что стоимость комплектующих готовых изделий составляет 1/10...1/6 от их прайсовой цены. Можно только представить итоговую стоимость серийного изделия при цене комплектующих только лишь БП - 48 000 р

[Prophetmaster]

лютобешено!

Спасибо, Илья

Да, блоки питания хороши!
Когда определимся со схемой самого УМ?

Сел опять за симулятор. Надо еще пару идей проверить. Одна проблема - нет работающей модели LME49713 для Мультисима

18Вт на канал более чем достаточно.

Какая чувствительность АС?

---------- Добавлено в 15:20 ---------- Предыдущее сообщение в 15:16 ----------

Я тоже слушаю класс А Рмах=20 Вт на канал при нагрузке 8 Ом, но у меня чувствительность АС 93 Дб, а у Олега 84. Так что думаю Олег все совершенно правильно рассчитал.

На АС с чувствительностью 93 дБ мне с головой хватает текущего усилителя, который 10 Вт/8 Ом

Можно только представить итоговую стоимость серийного изделия при цене комплектующих только лишь БП - 48 000 р

Подсчет несовсем правильный - брендовые компании покупают детали крупным оптом, что гораздо дешевле.

[Mad optic]

Какая чувствительность АС?

87Db/W (8 ohm)

[Prophetmaster]

87Db/W (8 ohm)

А у меня 84 дБ/Вт (8 Ом), поэтому и нужно иметь хотя бы 25-30 Вт на такую нагрузку.

[Mad optic]

А у меня 84 дБ/Вт (8 Ом), поэтому и нужно иметь хотя бы 25-30 Вт на такую нагрузку.

Вы пишите, что хотите получить 30 вт на 8 ом и 50 вт на 4 ом. Никак не могу понять зачем так форсировать ток усилителя класса А для получения мощности 50 вт, если напряжение питания уже задано?

[Prophetmaster]

Вы пишите, что хотите получить 30 вт на 8 ом и 50 вт на 4 ом. Никак не могу понять зачем так форсировать ток усилителя класса А для получения мощности 50 вт, если напряжение питания уже задано?

Я ничего не форсирую - ток покоя будет такой, который сможет обеспечить работу усилителя в классе А до полной выходной мощности, на нагрузку 4 Ом. При напряжении питания +\- 26 В вполне реально получить эффективное значение выходного напряжения, которого хватит на 50 Вт/4 Ом, да и 70 Вт вытянуть можно, если надо.

[Mad optic]

Я ничего не форсирую - ток покоя будет такой, который сможет обеспечить работу усилителя в классе А до полной выходной мощности, на нагрузку 4 Ом. При напряжении питания +\- 26 В вполне реально получить эффективное значение выходного напряжения, которого хватит на 50 Вт/4 Ом, да и 70 Вт вытянуть можно, если надо.

Для 30вт на 8 Ом достаточно иметь ток покоя выходного двухтактного каскада 1.4А. Для 50вт на 4ом он должен быть не менее 2.5А, со всеми вытекающими из этого последствиями.
Понятно, что из -/+ 26В питания можно выжать и 50 и 70 вт на 4 Ом. Но мой вопрос изначальны был - З А Ч Е М нужно 50 вт? (Если даже сами пишете, что и 30 вт достаточно на 8 Ом. )

К сожалению, какого-либо вразумительного ответа не получил. Право же, величиной в 50 вт, даже в классе А, вы никого не поразите. Мне кажется, что необходимо подумать над концепцией усилителя и определением ТТ к нему.

[bekki]

Для 30вт на 8 Ом достаточно иметь ток покоя выходного двухтактного каскада 1.4А. Для 50вт на 4ом он должен быть не менее 2.5А, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Усилитель все-таки строится для реальной нагрузки ,и у 8-ми омных АС импеданс может реально проседать до 3х ом и ниже и это уже не 50 а 40 Вт и всего 15 Вт номинальной мощности.

[Prophetmaster]

Но мой вопрос изначальны был - З А Ч Е М нужно 50 вт? К сожалению, какого-либо вразумительного ответа не получил. Право же, величиной в 50 вт, даже в классе А, вы никого не поразите. Мне кажется, что необходимо подумать над концепцией усилителя и определением ТТ к нему.

По моему, все понятно
- у меня АС 8 Ом с низкой чувствительностью и мне нужно получить на них 25-30 Вт, а чтобы УМ по праву называть аппаратом в классе А и на нагрузке 4 Ом, мне нужен ток покоя около 3 А. Выходная мощность на 4 Ом получается 50-60 Вт, соответственно. Поразить высокой мощностью я никого и не собирался Делаю УМ под свою текущую систему с тем прицелом, что последующие АС могут быть и 4 Ом.
Единственное, что я не указывал ранее, это то, что УМ по плану должен иметь выходную мощность близкую к 100 Вт на 2 Ом и 200 Вт на 1 Ом - с переходом в класс АВ, естественно.

у 8-ми омных АС импеданс может реально проседать до 3х ом и ниже и это уже не 50 а 40 Вт и всего 15 Вт номинальной мощности.

Вообще, с проседанием импеданса, отдаваемая в нагрузку мощность увеличивается, если УМ способен на это

[bekki]

По моему, все понятно

Вообще, с проседанием импеданса, отдаваемая в нагрузку мощность увеличивается, если УМ способен на это

Естественно, с выходом из класса А и переходом в АБ ,или такой задачи не стоит (только класс А)?

[Svin62]

Олег, не слушайте Mad optic! Чего зря тратить электричество на пустопорожнюю болтовню?
Жду Вашего Маэстро Гроссо в кремнии.
Кстати, про параллельные стабы. Я Добавил к "простому Natali" параллельник +-15 для питания входного опера. При таком малом токе потребления без проблем получается набрать ёмкость 50*I/U. Результат превосходный! Осталось остальные каскады застабить....)))))

[MAXIM_A]

Svin62, схемку покажи...

[Svin62]

Svin62, схемку покажи...

Андрей Констанитович а Вы Lynx03 откройте, а там последовательно-параллелньй стаб....
Как раз для опера для Вашего усилка. И не только для Вашего...

[Prophetmaster]

Жду Вашего Маэстро Гроссо в кремнии.

Где бы взять столько кремния))

При таком малом токе потребления без проблем получается набрать ёмкость 50*I/U. Результат превосходный! Осталось остальные каскады застабить....)))))

В питании УН у меня эта формула тоже выполняется, а вот с силовым БП - нет. Для этого нужно слишком много ёмкостей, при напряжении питания +\- 26 В.

Естественно, с выходом из класса А и переходом в АБ ,или такой задачи не стоит (только класс А)?

Задача стоит обеспечить на нагрузке 4 Ом класс А до максимальной выходной мощности, с небольшим запасом. На 2 Ом (ток покоя 5 А) и даже на 1 Ом (ток покоя 7 А) тоже можно это сделать, мощности БП хватит, но нецелесообразно, я считаю.

[Mad optic]

Задача стоит обеспечить на нагрузке 4 Ом класс А до максимальной выходной мощности, с небольшим запасом.

Ваш ответ на мой вопрос "зачем?" Больше похож на шапкозакидательство. Как только вы начнете бездумно и беспричинно наращивать рассеиваемую мощность, сразу поймете, что станет падать полоса пропускания/быстродействие.

[SAPR]

сразу поймете, что станет падать полоса пропускания/быстродействие.

Не факт. Смотря как наращивать.

бездумно и беспричинно

Почему?

Задача стоит обеспечить на нагрузке 4 Ом класс А до максимальной выходной мощности, с небольшим запасом.

[Prophetmaster]

Ваш ответ на мой вопрос "зачем?" Больше похож на шапкозакидательство. Как только вы начнете бездумно и беспричинно наращивать рассеиваемую мощность, сразу поймете, что станет падать полоса пропускания/быстродействие.

Вы можете объяснить, что не так в проекте УМ 50 Вт\4 Ом в классе А?

[FEDGEN]

Prophetmaster, и всем ведающим поясните ситуацию-
осциллограф включённый на просмотр переменного напряжения,подключённым к коллектору выходного транзистора в режиме эмиттерного повторителя с нагрузкой в виде АС должен показывать модуляцию постоянного напряжения при недостаточной энергоёмкости БП? Топикастер делал такие измерения?

---------- Добавлено в 04:03 ---------- Предыдущее сообщение в 03:46 ----------

посмотрел фото,я понимаю что доходы у всех разные килобаксы тратить на конденсаторы с заведомо дряхлым трансформатором - поясните не ведающим.
В моём SE на 9вт трансформатор габаритной мощность 400вт. Трнас изготовлен с запасом а конденсаторы всегда можно добавить.

---------- Добавлено в 04:13 ---------- Предыдущее сообщение в 04:03 ----------

По частотно проводили измерения модуляции питающего напряжения? Я о том что многие пишут о частотных свойствах электролитов в БП но почему-то графиков и выводов почти не встречал.
Самому нет времени на такие измерения и выбор компонентов ограничен.

[Prophetmaster]

осциллограф включённый на просмотр переменного напряжения,подключённым к коллектору выходного транзистора в режиме эмиттерного повторителя с нагрузкой в виде АС должен показывать модуляцию постоянного напряжения при недостаточной энергоёмкости БП? Топикастер делал такие измерения?

Не пробовал. На выключенном БП RLC метр на 10 кГц показывает 0.005 Ом на выходе

посмотрел фото,я понимаю что доходы у всех разные килобаксы тратить на конденсаторы с заведомо дряхлым трансформатором - поясните не ведающим.

В каждом БП четыре транса - силовой 550 Вт, для УН 50 Вт, для сервисных функций 50 Вт и дежурка 5 Вт. Суммарной габаритной мощности 1100 Вт для силового питания УМ, имеющего выходную мощность 50 Вт на канал в классе А, вполне достаточно, с моей точки зрения. Большие торы по 4.5 кг весом - мои понятия о "дряхлых трансформаторах" немного отличаются

По частотно проводили измерения модуляции питающего напряжения? Я о том что многие пишут о частотных свойствах электролитов в БП но почему-то графиков и выводов почти не встречал.

Я пока еще не проводил никаких измерений.