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.

[bukvarev]

Если поможете советом, то буду очень благодарен.

Рад бы, но не имею опыта конструирования подобных систем. В аналоговой схемотехнике более-менее разбираюсь, но долго занимался (и занимаюсь) проектированием цифровых систем. Аналог - эпизодически.
С удовольствием готов к общению, если, конечно, смогу быть полезен.

[belka]

после быстродействующего ОУ, раза в два. Если поможете советом, то буду очень благодарен.

В усилителе для генератора всё нарисовано, в принципе. Перекорректировать только надо. Старая коррекция безнадёжно устарела. Ну и ВК добавится, коррекцию нужно переруливать кардинально, конечно.

Offтопик:
зы. Букварёв зачатки коррекции изобразил, сгодится и для генераторного усилителя, действуй.

[bukvarev]

Дело осталось за малым, применить правильные компоненты

А какие компоненты Вы рекомендуете?
(на выходе стоят 2SA1540, 2SC3955)

[Prophetmaster]

С удовольствием готов к общению, если, конечно, смогу быть полезен.

Спасибо

В усилителе для генератора всё нарисовано, в принципе.

Кстати, есть еще одна идея. Я веду переговоры с А. Воробьевым, которые уже привели к тому, что он согласен намотать два транса с очень широкой полосой с Ктр 1:4 - 10 Гц - 500 кГц, - 3 дБ (это при максимальной амплитуде входного напряжения). У меня уже зреет мысль, а не сделать ли мне УМ вообще без ООС, особенно это проявилось после прослушивания УМ Ульянова в исполнении Antecom. Соответствующий трансформатор в качестве УН звучит очень хорошо, гораздо лучше, чем я мог себе это представить ранее.

[belka]

Соответствующий трансформатор в качестве УН звучит очень хорошо, гораздо лучше, чем я мог себе это представить ранее.

Я уже устал это всем объяснять. Не верят!
Хорошо, что теперь есть сомневающиеся и сочуствующие.

А какие компоненты Вы рекомендуете?

Я не знаю. Правда не знаю. Как сделать широкополосный ВК мне не ясно до сих пор самому.

[variator]

а не сделать ли мне УМ вообще без ООС

Offтопик:
О, вода и камень точит!

[Prophetmaster]

Я уже устал это всем объяснять. Не верят!

Сам бы не поверил, если бы на довелось послушать. Но по этому поводу у меня есть несколько вопросов:
1. Хочу поставить после транса 4 пары 2SC5200+2SA1943 в виде параллельных повторителей без всяких вольтдобавок, с током покоя около 1 А на пару - какие должны быть у трансформатора обмотки, чтобы хватило тока на раскачку? Воробьев говорит, что первичку можно сделать около 300 Ом.
2. Куда лучше ставить РГ сопротивлением 650 Ом? РГ дискретные, заказаны уже.
3. Входной каскад думаю сделать на LME49713 c буфером на выходе. Можно на дисрете, а можно поставить штуки 3 BUF634 в параллель. Можно и без ООС во входном каскаде обойтись, но мне кажется, что тут она ничего не испортит, а согласование каскадов сделать проще.

[SAS-M]

с очень широкой полосой с Ктр 1:4 - 10 Гц - 500 кГц, - 3 дБ (это при максимальной амплитуде входного напряжения). У меня уже зреет мысль, а не сделать ли мне УМ вообще без ООС, особенно это проявилось после прослушивания УМ Ульянова в исполнении Antecom. Соответствующий трансформатор в качестве УН звучит очень хорошо, гораздо лучше, чем я мог себе это представить ранее.

Это не очень широкая полоса... Лучше от 1 Гц по -3 дБ. Сверху 500 кГц - это ужЕ не так актуально, но тоже можно бы побольше.

Звучал ульяновский УМЗЧ, действительно, хорошо, в целом, но...с учётом тех недостатков, которые-таки были в звучании именно из-за межкаскадника.

Вот, безОООС - приветствую безоговорочно.

---------- Добавлено в 04:39 ---------- Предыдущее сообщение в 04:38 ----------

Как сделать широкополосный ВК мне не ясно до сих пор самому.

На лампах... Можно без ТВЗ.

[Andrey Orloff]

Хочу поставить после транса 4 пары 2SC5200+2SA1943 в виде параллельных повторителей без всяких вольтдобавок, с током покоя около 1 А на пару - какие должны быть у трансформатора обмотки, чтобы хватило тока на раскачку? Воробьев говорит, что первичку можно сделать около 300 Ом.

Олег, не хочу навязывать свою идеологию, но без общей ООС и из параллельных структур если бы я что то и делал, то сделал бы на данный момент именно так:

"+" у данной архитектуры:
1) Нейтрализована входная нелинейность (респект белке , т.е. в отличии от заратустры нормально будет работать с трансформаторным УН с Rвых 300Ом.
2) Каскодная структура ОК самая широкополосная и мало искажает, обрати внимание на спект (Кг=0,01%) и это без общей ООС
3) Ломовая стабильность тока покоя - болезнь многих усилков в классе А - тут это ликвидировано, "як класс", благодаря "токовому смещению" оконечного каскада

"-" данной архитектуры может показаться плавающий источник питания, но это только для тех, у кого и ЦАП-ы питаются от одного транса, в нормальном же изделии следует применять (имхо) разные питания. Ставим гелевый необслуживаемый аккумулятор 6Вольт / 7..12 А/ч + LDO стабилизатор и закрываем тему
Поскольку я лично давно ушел от источников напряжения для УМ и использую в своих поделках только генераторы тока (ИТУН) то данную структуру УМ собирать не планирую..хотя там проверить то делов на один воскресный день, но судя по тому, что я услшал по звучанию от похожей архитектуры на ИТУН, обычный параллельный повторитель просто нервно покуривает в сторонке

[belka]

Цитата Сообщение от belka Посмотреть сообщение
Как сделать широкополосный ВК мне не ясно до сих пор самому.
На лампах... Можно без ТВЗ.

Ю.А. Просто я всегда сомневаюсь. И фраза произнесена в контексте ВК для усилителя с большими скоростями и глубоченными осями.

---------- Добавлено в 10:33 ---------- Предыдущее сообщение в 10:31 ----------

Олег, не хочу навязывать свою идеологию, но без общей ООС и из параллельных структур если бы я что то и делал, то сделал бы на данный момент именно так:

Да, пожалуй. Я совсем забыл про такую структуру.

Ещё один такой повторитель, только маленький, спереди, перед трансформатором.

Трансформатор 1 к 4. Зачем тебе полоса сверху полмегагерца? Закажи бас. Что бы полоса была как можно шире снизу.
Первый резонанс идеально (в мечтах бы лучше - выше), если получится за 100-120 кил. Нимимальная ёмкостная связь между первичкой и вторичкой. Как можно меньше. Активное сопротивление обмоток как можно меньше. Первичка должна измеряться по DC до 1-1,5 ом. (Алексу лучше знать, но этой фразой я намекаю, что бы "ушёл в железо") Если мы заказываем полосу снизу, то трансформатор со всеми кожухами получится с кулак, я так понимаю. Ёмкости паразитные междуобмоточные и с железом - должны быть минимальными (несмотря на крупный сердечник), второй раз заостряю на этом внимание.

[shkal]

Я в процентах слаб .

Пытаюсь без него.
Че могу показать - выход УНа. Левая схема - то, что мною применялась неоднократно и показало отличные результаты (в железе). Правая - добавлен еще транзистор, более высокое выходное сопр. и меньшая выходная емкость. симулятор кажет на 1-2 порядка меньшие искажения.

https://forum.vegalab.ru/showthread....B5%D1%82/page1

[belka]

shkal, приветствую.
У нас применение пары Баксандалл - Ларссен - Пиз (кто только не приписывал себе её изобретения) - Хаксфорд в контексте сломанного каскода имелось ввиду. У тебя токовое зеркало, что, правда, сути не меняет.

[Prophetmaster]

Олег, не хочу навязывать свою идеологию, но без общей ООС и из параллельных структур если бы я что то и делал, то сделал бы на данный момент именно так:

Спасибо, попробую засимулировать это

[belka]

Новости из беличьего дупла.
То, что вы сейчас увидите, должно вас немного удивить.
Результаты симуляции ВК в классе А, ток 4А, амплитуда сигнала 10 килогерц 15 вольт, на нагрузке 4 ома.
В модели только "плохие" транзисторы, никаких допущений и макромоделей.
28W на 4 ома.
Без классической ООС, как вы понимаете. Обратите внимание на чистоту спектра и первый ватт.



Может быть Белка что-то утаил под первым ваттом? Смотрим:



Для знатоков должно быть очевидным, что перед ними спектр устройства без общей петли оос, гармоники не размазаны в высокочастотную область.

з.ы. Хорошо делать дело не будучи отягощённым всякими догмами и глупостями.
зы.зы. Кто не верит, можете дать ваши модели транзисторов, я сбацаю симуляцию на них. NPN+PNP пары малой, средней и большой мощности. Если уже зацепил как надо, то уже всё равно, на чём делать. Результаты в разы отличаться не будут.

[SAPR]

Без классической ООС,

Совсем без ООС или с ООС, но не классической?

[belka]

Совсем без ООС или с ООС, но не классической?

Вот так. Вот как-то там. С выхода устройства на его входы петель нет. По спектру разве не видно?
Снизу, на нанопроцентах - чистота.

[viktor8m]

То, что вы сейчас увидите, должно вас немного удивить.

Если это на резисторную (линейную) нагрузку, то не удивит, применяя сильноточные цепи, Шиклаи, компенсаторы, плавающие звенья и др. приёмы, не так сложно добиться в симуляторе таких искажений на линейную нагрузку, но на реальной нагрузке и на музыкальном сигнале такие безосные схемы начинают слышимо искажать, поэтому так сложно сделать качественную безосную схему (лично я даже не берусь), если у Вас в железе прослушивание покажет, что искажения этой схемы действительно ниже слухового предела, то буду искренне рад за Вас.

[SAPR]

С выхода устройства на его входы петель нет

Вот спектр ВК (в симуляторе , правда это и в железе есть, только измерять нечем). ООС есть. Но не классическая - с выхода на вход тоже петель нету (сигнал ошибки не подается на вход) Те же 10 кГц, 15 В, 4 Ом. Правда не в процентах, а абсолютный уровень гармоник (2 - я - менее -140 дБ). Как это бьется с твоими графиками (я не никак не вьеду, сколько там процентов )

[belka]

Если это на резисторную (линейную) нагрузку, то не удивит, применяя сильноточные цепи, Шиклаи, компенсаторы, плавающие звенья и др. приёмы, не так сложно добиться в симуляторе таких искажений на линейную нагрузку

Давай, давай. Сначала покажи. Как это легко добиться даже в симуляции.
Сначала - показывайте результат, потом ковыряния в носах и рассусоливания, как это элементарно.

---------- Добавлено в 18:28 ---------- Предыдущее сообщение в 18:26 ----------

Те же 10 кГц, 15 В, 4 Ом. Правда не в процентах, а абсолютный уровень гармоник (2 - я - менее -140 дБ). Как это бьется с твоими графиками (я не никак не вьеду, сколько там процентов )

Ты сделай симуляцию стандартными опциями Мультикапа, через альт-8 или напиши мне твои настройки, я сделаю как у тебя настроено.

---------- Добавлено в 18:32 ---------- Предыдущее сообщение в 18:28 ----------

SAPR, или выложи пустую симуляцию с настроенным Мультикапом. Я замучу с твоими настройками быстренько через Альт-1

---------- Добавлено в 18:34 ---------- Предыдущее сообщение в 18:32 ----------

SAPR, и первый ватт не забудь показать, пожалуйста.

[variator]

не никак не вьеду, сколько там процентов

belka, аналогично, объясните чайнику на словах, в децибелах разницу между 2-й гармоникой и 3-й и, если оно там есть, между 3 и 4.

---------- Добавлено в 18:38 ---------- Предыдущее сообщение в 18:37 ----------

10 килогерц 15 вольт, на нагрузке 4 ома.

А потом, если будет время, подставьте 3 ома .