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.

[viktor8m]

а как тогда вообще однотактники работают на трансформатор?

Работает как получится (Вы про УМ наверное), кого-то устраивает, кого-то нет, в данном случае трансформатор межкаскадный, любые искажения в нём ещё усилятся и даже могут привести к некорректной работе УМ (напр., увеличить интерм. искажения).

[Semigor]

Тем ни менее, референсной системой как для меня, так и для Prophetmaster, пока является система Макарова с ламповым однотактником в качестве УМ.

[Sagittarius]

А в графическом виде можно?

Можно. Download LTspice IV

[viktor8m]

Можно. Download LTspice IV

Offтопик:
Вашу отписку принял, значит не смогу оценить Вашу гениальность, ставить специально программу, только чтобы увидеть Ваши схемы, смысла не вижу.

[Sagittarius]

Offтопик:
Вашу отписку принял, значит не смогу оценить Вашу гениальность, ставить специально программу, только чтобы увидеть Ваши схемы, смысла не вижу.

Offтопик:
Ну, да. Хозяин - барин. Программа-то вредная, а ресурсы диска - ограниченные.

[Prophetmaster]

Можно. Download LTspice IV

Скачал программу, посмотрел буферы. Я не углублялся пока в их схемотехнику, но нагрузки в виде резисторов 10 кОм не обнадеживают. Мне нужно раскачивать 3.5 - 4 В эффективного на 100 Ом.

[SAS-M]

Мне нужно раскачивать 3.5 - 4 В эффективного на 100 Ом.

Значит, нужно иметь 40 мА и 0,16 Вт при выходном сопротивлении буфера не более 5...10 Ом.
Как раз буфер ДАКа МЛ с его 6 Ом подойдёт.

Кстати, можно и попробовать подключить к буферу МЛ этот транс и РГ.
Только разъёмы припаять заранее, чтобы только коммутировать осталось.

[Sagittarius]

Скачал программу, посмотрел буферы. Я не углублялся пока в их схемотехнику, но нагрузки в виде резисторов 10 кОм не обнадеживают. Мне нужно раскачивать 3.5 - 4 В эффективного на 100 Ом.

Это были буферы для УМЗЧ ВВ с Rвх=100кОм. Повышай токи покоя и увеличивай число каскадов повторителя.

[Prophetmaster]

Если не брать во внимание, что схема зеркальная, мне не нравится работа Q1, Q2 с маленьким Uкэ. В таком режиме передаточная характеристика находится на нелинейном участке, см. рис.

Увеличил Ukэ c 1.4В до 2.24В - теперь все уже намного лучше Входное сопротивление увеличено раза в полтора (входной ток около 180 мкА) Кг не изменился, так и остался 0.001%.
Схему слегка модифицированного буфера прилагаю:



Меандр 100 кГц (сигнал генератора в нижней части экрана):



Меандр почти идеальный, но это без последовательного резистора на входе.
Модель новой версии для Мультисима также прилагается.

[bukvarev]

Prophetmaster, если есть желание, посмотрите такой вариант. В качестве направления. Однотактный и с ОБ на входе .
У него девиация входного тока - единицы мкА, с режимом по постоянке особых проблем быть не должно (нужно обеспечить симметрию источников тока Q7Q4), суммарный ток ВК - около 100 мА, искажения представлены исключительно второй гармоникой, полоса - 100 МГц, меандр при времени фронта/среза 100 нС - "правильный". Работает и от +-15В. Но это - буфер с ОООС.


Можно покрутить тип транзисторов, Q1Q2 лучше ставить сборкой на одном кристалле. При вариации тока ВК можно подловить компенсацию второй гармоники (примерное равенство токов Q5 и Q3). Там спектр получается идеальный, но это нужно все практически крутить, на макете. Вместо Q6 еще можно попробовать полевичок (2N7002, BS107). Тогда Q1 будет работать в лучших условиях.
Недостаток - наличие в петле Q2, но вроде как это сильно характеристики не портит.

ЗЫ. Модель у меня - в 12 Симе. Вы вроде бы используете более старую версию, поэтому лишних файлов не выкладываю.
Набросал наспех, в качестве идеи, так что сильно не пинайте .

[aleksander peterson]

Я использовал в HA 5002. Входное 3000кОм а выходное 3 Ом. Звучит отлично!

[Prophetmaster]

Prophetmaster, если есть желание, посмотрите такой вариант. В качестве направления. Однотактный и с ОБ на входе .

Спасибо, попробую Схемы с ОБ я люблю, только заставить их работать бывает очень сложно.

Я использовал в HA 5002. Входное 3000кОм а выходное 3 Ом. Звучит отлично!

У них неплохие буферы, но есть ли они в продаже - вот вопрос.

[bukvarev]

Я тут немного пошаманил со схемой. Если слить базовый ток входного транзистора в выходную цепь, то все становится замечательно - искажения на 1 КГц ниже -125 дБ при амплитуде выходного напряжения 5,6 В.
Схема

И полученные результаты:
буфер_мод_параметры.pdf

Q2 и Q1 лучше взять в виде сборки. Например, PMP4201V. Тогда схему можно смело использовать как УПТ.
В позиции Q6 лучше будет полевой. По результатам моделирования, делать ему следящее питание смысла нет.
Балансировка нуля - любым из резисторов генераторов тока (R6, R7). Коррекция - R9С1 по прямоугольности АЧХ.
Q9 лучше взять максимально высокочастотный.

Теперь сам я схемой более-менее удовлетворен.. А то Q1 покоя не давал .

Схема работает и при большем значении сопротивления источника, но при этом искажения плавно растут, т.к. это сопротивление определяет глубину ОООС.
Если все таки нужен буфер для высокоомного источника сигнала, то лучше на входе ставить ОК(или ОЭ) со следящим питанием, а не ОБ.

На схеме неточность (случайно попала от промежуточных версий). R10 должен быть номиналом 51 Ом.
PSRR по любому плечу лучше 100 дБ. R1 - выходное сопротивление источника сигнала.
При суммарной неточности установки источников тока величиной 5% уход нуля составит 2,5 мВ. Т.е. можно вообще ничего не подбирать. Ставить 1% резисторы и стабилитроны грейда A.

Да, еще пробовал включать Q9 по схеме ОК, как динамическую нагрузку. Чуть лучше по линейности, но схема получается сложнее. Поэтому думаю, что данный вариант вполне рационален.

[Latvian]

Меандр почти идеальный, но это без последовательного резистора на входе.
Модель новой версии для Мультисима также прилагается.

Олег, неужели так плохи реальные картинки рижского буфера на нагрузку 6,8 Ом?

[belka]

Я использовал в HA 5002. Входное 3000кОм а выходное 3 Ом. Звучит отлично!

У них неплохие буферы, но есть ли они в продаже - вот вопрос.

На всякий случай, может пригодится. Ток покоя ВК 5002 примерно 3мА.

Картинка реального спектра на выходе HA-5002, 1 кил., примерно 0,775в RMS, 820 ом в нагрузке:

Буфер HA-5002 820ом.pdf

[Prophetmaster]

На всякий случай, может пригодится. Ток покоя ВК 5002 примерно 3мА.

Картинка реального спектра на выходе HA-5002, 1 кил., примерно 0,775в RMS, 820 ом в нагрузке:

Буфер HA-5002 820ом.pdf

Спасибо, Вадим. Это не подойдет

Вот, еще один сегодня родился - с Шиклаи, но без выбросов на меандре



---------- Сообщение добавлено 15:21 ---------- Предыдущее сообщение было 15:17 ----------

Олег, неужели так плохи реальные картинки рижского буфера на нагрузку 6,8 Ом?

Тут трудно что-либо оценить - это же сигнал после повышающего транса и выходного буфера. Мне интересен сигнал на выходе буфера, нагруженного первичкой транса. У Вас входного буфера нет, насколько я помню.

[aleksander peterson]

Могу подсказать, где всякого чуду-юду купить можно и не дорого. http://ru.utsource.net/

[И. ЗАМОТКИН]

Вот, еще один сегодня родился - с Шиклаи, но без выбросов на меандр

В микрокапе с резистором на входе 50 Ом выбросы таки же как и в других схемах буферов. Ток покоя сильно зависит от тока через источники тока - при даже не большом изменении сильно гуляет. Тут нужны прецизионные источники тока. В железе надо смотреть.

[Latvian]

У Вас входного буфера нет, насколько я помню.

Это выходной буфер,работающий на ШП в рупоре.Трансформаторы отложены в ящик за ненабностью. Без разницы слушать на -30дБ с трансами или на -20дБ без них.

[И. ЗАМОТКИН]

Олег, Prophetmaster, в схеме из поста 961 резисторы R5,R6 можно попробовать заменить транзисторами, так чтоб получились токовые зеркала. Тогда источники тока можно вообще заменить резисторами.