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.

[belka]

Идти по пути дифф. усилителя из Г118 не хочется ...

Тот весьма широкополосен, кстати. И если его апгрейдить - моифицировать и улучшать, то придём к схеме УН Боба Корделла. Я так думаю.

[bukvarev]

Тот весьма широкополосен, кстати

Успокаивать его неудобно. Уж больно скорострельный выход. По той схеме коррекции, как в оригинале, это приводит к несимметрии плеч дифкаскада.

[SAS-M]

С лампочкой у меня получилось удержаться в идеологическом, таки однотактном концепте.

Вадим, одна штука 6С45П даёт легко Ку = 26 (28,3 дБн).
Режим: Eпит = 168 В, Uao = 130 В, Iao = 28 мА, Uco = -1 В, Uam = 25 В, Iam = 18,7 мА, Рвых = 0,23 Вт, Ra = 1,34 кОм, Rвых = 633 Ом. Uвх.m = 0,135 В всего лишь.
СН до 28 В/мкС, ПСН до 8 1/мкС, т.е. при Сн = 95 пФ следующего каскада Fв(-3 дБ) = 2,7 МГц, а полоса почти полной мощности Fв(-0,17 дБ) = 1,27 МГц.

Это реальный работающий каскад.
Второй, тоже реальный, каскад на одном баллоне 6Н6П доводит амплитуду напряжения до 50 В при амплитуде тока более 34 мА, т.е. развивает мощность 0,85 Вт при Епит = 233 В.
Как и обещал, Епит укладываются до рабочего напряжения конденсаторов 250 В.

[belka]

SAS-M, Ю.А. я немножко не допонял, но замечу, что в гибридах лампочку включают с общим катодом, хе... как бы это сказать. Общая сетка, вот рулёз форева. + дедовский метод - вольтдобавка над каскадом с общей сеткой никто не отменял. Как же я на двух каскадах 90дБ усиления сделаю?

[Semigor]

В гибридах в качестве УН очень хороши гибридные СРПП: снизу триод сверху полевик со встроенным каналом, (например, испытанный вариант: 6Н30П + BSP129).
Преимущества: максимальный Ку, низкое выходное сопротивление.

[SAS-M]

я немножко не допонял, но замечу, что в гибридах лампочку включают с общим катодом, Как же я на двух каскадах 90дБ усиления сделаю?

Ну, конечно, если нужно именно 90 дБ...
Олегу перед повторителем даже 25 В амплитуды ужЕ достаточно, т.е. одного каскада на 6С45П хватает (это напряжение после повторителя даст 78 Вт на нагрузке 4 Ом), а два названных выше каскада вместе дают 51 дБ, т.е. до 50 В амплитуды от входного напряжения 0,135 В. Можно, при желании, даже местную ООС сделать и уменьшить чувствительность.

---------- Добавлено в 15:03 ---------- Предыдущее сообщение в 15:01 ----------

Преимущества: максимальный Ку, низкое выходное сопротивление.

А в числах - это сколько?

[Prophetmaster]

Еще покрутил в симуляторе схему, о которой писал выше. Это мост из двух AD811 с дифференциальным драйвером с ТОС ADA4927. В железе, если буду собирать макет этого безобразия, планирую пробовать LME49713 вместо AD811.

АЧХ по уровню - 3 дБ получилась до 23 МГц
Частота единичного усиления 190 МГц
Скорость нарастания выходного напряжения 1800 В/мкс

Меандр без выбросов и на малом сигнале (на единицах милливольт входного). По идее, должно работать.
Выходного напряжения хватит для раскачки до 70 Вт/4 Ом

Сама схема:



АЧХ



Меандр 1 МГц

[Serg138]

Это мост из двух AD811 с дифференциальным драйвером с ТОС ADA4927

На драйвер для цирклотрона чем-то похоже, см. схему Lynx PA21.

[Prophetmaster]

На драйвер для цирклотрона чем-то похоже, см. схему Lynx PA21.

Дык, драйвер для моста может быть похож на драйвер для цирклотрона. Не успел попробовать поставить между ОУ и параллельным усилителем буфер, как у меня в усилителе на BUF634 сделано - в таком варианте, как на схеме из поста 768, много оконечных каскадов не приделаешь Моделька на работе осталась, в понедельник попробую.

[belka]

Prophetmaster, "безобразие" как раз будет работать. И делать это будет хорошо.

Выходные повторители разбить на группы, по 4-5 штук в группе и на каждый свой ОУ, что бы ОУ по току не переколбасить. В идеале - много ОУ, на пару повторителей отдельный. Каждый такой отдельный элемент выходной охвачен своей ООС, поэтому это точно будет работать и легко спараллелится в массив. Каждый элемент (ОУ+ повторитель или повторители) должен быть ИНВЕРТИРУЮЩИМ.
ОТ 811-й придётся отказаться в этом месте. Она поёдёт в композитный фазоинвертор+++, к которому у меня как раз есть вопросы, в качестве буфера. У спараллеленых инвертирующих структур будет небольшое общее входное сопротивление. +++ композитному фазоинвертору нужно отдать часть усиления, что бы он стал стабильным и облегчить жизнь выходной части по искажениям.

Я не думал, что можно делать мост. Такая структура при своей громоздкости кажется мне оптимельной, при наличии многих оу в выходном массиве.

---------- Добавлено в 17:35 ---------- Предыдущее сообщение в 17:26 ----------

планирую пробовать LME49713

В даташите я не нашёл для неё никаких данных о неинвертирующем включении. Не включай её так, так она будет искажать (чую зверя за порогом).

[Semigor]

А в числах - это сколько?

Лампочка специально выбрана с маленьким Ку для телефонного усилителя.
Если взять, например, 6Н30П с тем же током покоя, то Ку будет порядка 15 при таком же выходном сопротивлении.

[Prophetmaster]

Выходные повторители разбить на группы, по 4-5 штук в группе и на каждый свой ОУ, что бы ОУ по току не переколбасить

Это так и задумано, LME49713, в металлических корпусах, закуплено аж 20 шт. Мост изначально не планировался, но оконечные каскады хотел делать с раздельными ОУ.

Каждый элемент (ОУ+ повторитель или повторители) должен быть ИНВЕРТИРУЮЩИМ.

Инвертирующее включение чаще звучит хуже, с моей точки зрения, но измеряется лучше, обычно. А в неинвертирующем включении несколько LME49713 на выход ADA4927 повесить вполне можно.

В даташите я не нашёл для неё никаких данных о неинвертирующем включении. Не включай её так, так она будет искажать (чую зверя за порогом).

Буду пробовать, а там посмотрим. Испытанных в железе конструкций на этих ОУ я не нашел. Не нашел даже модели для Мультисим

[Alex]

В спектре музыкальной программы, записанной на цифровом носителе нет компонентов с частотами выше 20 КГц, поэтому

Поэтому рассуждения о пресловутой "ПСМ" в безООСных схемах, и прочем, на частотах многократно превышающих 20кгц - просто бессмысленны.
Я об том говорил ЮМу лет 8 назад.

Но тут он меня просто убил, наповал:

Точно так же устранение сигнальных разделительных трансформаторов на входах ДАКов приводило к улучшению звучания.
Т.о., устранение любых фильтров в цепи сигнала давало положительный эффект.

Разумеется, каким образом трансформатор на входе SPDIF может что-то фильтровать "в сигнале" ждать можно столько-же, сколько и ответов на другие, крайне "неудобные" вопросы. Например, про схему Монтаны

[Prophetmaster]

Когда Олег получит от Алекса трансформаторы, он попробует (?) сделать ещё вот так.

Не понял прелести данного схемотехнического решения - не дорос еще, наверное С трансами буду пробовать разные входные буферы - это точно, а выходной каскад планирую сделать в виде параллельного повторителя на трех парах мощных транзисторов, только без всяких вольтдобавок и источников тока.

[variator]

Offтопик:
Делитель на выходе - часть выходного напряжения подается на вход. Это ПОС или ослабление 100% ООС. Усиление в 2 раза поскольку трансы 4:1. В сумме 8. imho, Вам не нужно 26 дб, 18 ну 20 с запасом.

[Semigor]

а выходной каскад
планирую сделать в виде параллельного
повторителя на трех парах мощных
транзисторов, только без всяких вольтдобавок
и источников тока.

Без вольтдобавок и ИТ - это лучший вариант параллельного повторителя по звуку, (хотя до однотактного каскада и ему далеко).
Только посоветую предварительно отслушать разные типы транзисторов через наушники. При этом, не забудте попробовать КТ818, КТ819 в пластмассе.

[Prophetmaster]

При этом, не забудте попробовать КТ818, КТ819 в пластмассе.

Я понял о чем Вы, но для этого нужны транзисторы не любого года выпуска. У меня есть 1993-го - так себе приборчики. Были раньше начала 80-х, но нету уже.

Трансформаторы у А. Вороьева готовы, осталось только переслать из Кишинева в Москву.
Видимо, версия с трансом в качестве УН будет первой. ГлубокоООСная скоростная остается на втором плане пока - трансы уже есть, а рабочего полного варианта схемы с ОООС еще нет у меня.

[belka]

Олег, напомни пожалуйста вводные по ВК для твоего проекта.
1. Напряжения питания.
2. Планируемое количество выходных транзисторов. Сколько пар планируются для работы непосредственно на нагрузку.

[Prophetmaster]

Олег, напомни пожалуйста вводные по ВК для твоего проекта.
1. Напряжения питания.
2. Планируемое количество выходных транзисторов. Сколько пар планируются для работы непосредственно на нагрузку.

Питание оконечного каскада +\- 25 В.
Количество выходных пар (с трансом в качестве УН) предполагаю 4, из мощных транзисторов, с током покоя 0.8 - 1 А на пару, а если делать УН с быстродействующей ОООС, то около 50 пар нужно, с током покоя около 60 мА на пару (транзисторы 2SC5171, 2SA1930). В мостовом включении - на каждое плечо по 50 пар.

[belka]

Понял, спасибо.