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.

[Olegyurich]

Почему ты так думаешь?

ОЭ без местной ООС еще никогда линейным не был, даже при наличии общей. Да и в любом случае, Шиклаи даст несколько сотых %(в самом лучшем случае), никак не тысячные.

[Mad optic]

Вот, один из вариантов полной схемы моноблока без ООС:

Олег,
Такие схемы "красивы" при моделировании, но в реальности значительно хуже работают. Параллельное включение п/п устройств с высокой крутизной х-ки приведет к существенному разбросу рабочих точек транзисторов, особенно, если учесть температурный разброс параметров б-э.

[Prophetmaster]

ОЭ без местной ООС еще никогда линейным не был, даже при наличии общей. Да и в любом случае, Шиклаи даст несколько сотых %(в самом лучшем случае), никак не тысячные.

Может в классе АВ? Тут ток покоя почти 5 А.

Олег,
Такие схемы "красивы" при моделировании, но в реальности значительно хуже работают. Параллельное включение п/п устройств с высокой крутизной х-ки приведет к существенному разбросу рабочих точек транзисторов, особенно, если учесть температурный разброс параметров б-э.

Это же, практически, параллельный повторитель с Шиклаи на выходе. Без ОООС я не пробовал такие варианты в железе, а с ОООС работает и звучит вполне хорошо.

На самом деле, я очень долго моделировал разные варианты оконечных каскадов и этот, в симуляторе, показывает наилучшие результаты на сегодняшний день

[Mad optic]

...этот, в симуляторе, показывает наилучшие результаты на сегодняшний день

Да, в симуляторе и только. Но стоит ввести небольшой разброс в напряжениях б-э (может возникнуть просто из- за разброса параметров или различий в "температурных кривых") все будет не так красиво.
На мой взгляд, в выходном усилителе сдвоенные тр-ры имеет смысл заменить одиночным, а в эмиттеры четверок ввести небольшие сопротивления, снижающие крутизну.

[Semigor]

На самом деле, я очень долго моделировал разные варианты оконечных каскадов и этот, в симуляторе, показывает наилучшие результаты на сегодняшний день

В симуляторе - не вопрос. То есть Вы до сих пор считаете, что качество звука напрямую связано с Кг, Кии и прочими "объективными" характеристиками? Или вы послушали тракт, который переиграл тракт Макарова? Если да - то какой? Если - нет, то откуда такая тяга к зеркальным схемам?
P.S. Параллельный повторитель - действительно лучший по звуку из всех зеркальных схем, но уступает по звуку любому однотактнику.
P.P.S. Шиклаи конечно меряется лучше, но звучит однозначно хуже простого ЭП.
Все, конечно, сугубо субъективное ИМХО

[Prophetmaster]

Да, в симуляторе и только. Но стоит ввести небольшой разброс в напряжениях б-э (может возникнуть просто из- за разброса параметров или различий в "температурных кривых") все будет не так красиво.

Если есть разброс в характеристиках, то четыре пары будут лучше одной, с моей точки зрения, тем более, при токе покоя почти 5 А.

В симуляторе - не вопрос. То есть Вы до сих пор считаете, что качество звука напрямую связано с Кг, Кии и прочими "объективными" характеристиками? Или вы послушали тракт, который переиграл тракт Макарова? Если да - то какой? Если - нет, то откуда такая тяга к зеркальным схемам?

В первую очередь, я смотрю импульсную характеристику. Кг - это больше из спортивного интереса. УМ Макарова - это пока единственный однотактник, который для меня представляет интерес и который не вносит никакой отсебятины Вы думаете я мало однотактников переслушал?

Параллельный повторитель - действительно лучший по звуку из всех зеркальных схем, но уступает по звуку любому однотактнику.

Ну, насчет "любого однотактника" я бы так не говорил

Шиклаи конечно меряется лучше, но звучит однозначно хуже простого ЭП.

В классе АВ так и есть. В классе А - это еще надо проверить.
Схему, которую я выложил выше, я не завтра собираюсь паять - буду дальше думать.
Года два назад слушал какой-то американский оконечник родом из 80-х, у которого выходной каскад был Шиклаи и не охвачен ОООС. Мерялся он так себе, а играл хорошо.

---------- Сообщение добавлено 25.04.2014 в 00:36 ---------- Предыдущее сообщение было 24.04.2014 в 23:51 ----------

в эмиттеры четверок ввести небольшие сопротивления, снижающие крутизну.

Небольшие, около 0.1 Ом, можно, я думал об этом, так как помню о и сквозных токах. Хотя, без резисторов звук должен быть лучше, по идее, а +\- 25 В не очень опасное напряжение с точки зрения вероятности пробоя. Обычно, все такие проблемы начинаются свыше 30 В.

[Andrey Orloff]

Все имхо и только из личного опыта..
Если применять планируешь резисторы в эмитерах, то могут быть проблемы со звучанием.
С шиклаями - меряется такой каскад существенно лучше, а вот звучит несколько хуже, не так давно в своем без-оосном итун проверял это. Да и нестабилен шиклаи по температуре, перекос в десяток милливольт по напряжению Б-Э и авария УМ обеспечена (без эмитерных резисторов).
В безосной структуре все слышно, слышна каждая деталюшка и тип монтажа, проводки ... в итоге я отказался и от печатных плат, а монтаж всех транзисторов УМ сделал на общем теплоотводе, на выводах.
В моем варианте УМ ток покоя можно разгонять, как пожелаешь и это без каких либо эмитерных резисторов, в сей архитектуре они лишние, ток покоя стоит колом и, никто из режимов никуда не бежит, что через 1 секунду после включения, что через час.
Обязательно нужно экранировать силовые транзисторы ОК (это для режима "АВ", хотя и для "А" это тоже будет в +), я накрывал их сверху дополнительной медной пластиной, звук лучше. Обрати внимание, как это сделано в усилиеле А. Трусова и это не просто так получилось..а как он звучит, ты слышал. Нужно соблюдение всего комплекса мер, тогда с первых секунд после включения УМ будет радовать звуком, как новорожденный младенец (а не мутант какой то .
И еще, я не верю в прогрев транзисторных усилителей и если устройство после первых секунд не звучит, то это просто приговор устройству и оно банально нестабильно.

Небольшие, около 0.1 Ом, можно, я думал об этом, так как помню о и сквозных токах.

[Semigor]

В первую очередь, я смотрю импульсную характеристику. Кг - это больше из спортивного интереса. УМ Макарова - это пока единственный однотактник, который для меня представляет интерес и который не вносит никакой отсебятины

Ну так попробуйте посмотреть его импульсную характеристиуку
(Я уже не говорю об импульсной характеристике современных источников).

Года два назад слушал какой-то американский оконечник родом из 80-х, у которого выходной каскад был Шиклаи и не охвачен ОООС. Мерялся он так себе, а играл хорошо.

Так может не из-за Шиклаи, а потому, что не охвачен ОООС?

[Mad optic]

Олег,
R5 и R6 лучше заменить на ИТ. Правда это вызовет необходимость стабилизации тока покоя выходных тр-ров. Но это решаемая задача.

Возможно, это уже вами давно рассмотрено, но проработка похожей схемотехники есть здесь: http://0hz.nm.ru/experiments/par-shikl_follower2.htm
Из нее можно взять некоторые идеи для вашего УМ.

Совсем другой вариант: У вас есть трансформатор перед выходным УМ. Не хотите попробовать балансный однотактный выход? Энергетики вашего БП явно хватит и вопросы скорости реакции источника питания на нагрузку исчезнут совсем.

[И. ЗАМОТКИН]

R5 и R6 лучше заменить на ИТ.

Я думаю что в железе с резисторами ток покоя вообще пойдёт в разнос.

[Semigor]

...У вас есть трансформатор перед выходным УМ. Не хотите попробовать балансный однотактный выход?...

Я тоже думаю, что это оптимальный вариант, если не отказываться от трансформатора.

[Prophetmaster]

Если применять планируешь резисторы в эмитерах, то могут быть проблемы со звучанием.

Поэтому и не хочу применять Если получится обойтись без них, то будет хорошо.

шиклаями - меряется такой каскад существенно лучше, а вот звучит несколько хуже, не так давно в своем без-оосном итун проверял это.

Какой был ток покоя?

В моем варианте УМ ток покоя можно разгонять, как пожелаешь и это без каких либо эмитерных резисторов, в сей архитектуре они лишние, ток покоя стоит колом и, никто из режимов никуда не бежит, что через 1 секунду после включения, что через час.

Моя схема тоже на основе параллельного усилителя и при хорошем тепловом контакте транзисторов драйверного и оконечного каскадов должно быть все стабильно, по идее.

Обрати внимание, как это сделано в усилиеле А. Трусова и это не просто так получилось..а как он звучит, ты слышал.

Трусову данная схема понравилась - обсуждали вчера по телефону

И еще, я не верю в прогрев транзисторных усилителей и если устройство после первых секунд не звучит, то это просто приговор устройству и оно банально нестабильно.

Эффект прогрева есть, но разница в нюансах. Плохой усилитель не станет хорошим с прогревом

Ну так попробуйте посмотреть его импульсную характеристиуку
(Я уже не говорю об импульсной характеристике современных источников).

Учитывая полосу свыше 1 МГц, до выходного трансформатора, там все в порядке.

Так может не из-за Шиклаи, а потому, что не охвачен ОООС?

Может и так. Но факт состоит в том, что ВК Шиклаи без ОООС звучит.

R5 и R6 лучше заменить на ИТ. Правда это вызовет необходимость стабилизации тока покоя выходных тр-ров. Но это решаемая задача.

Я попробую источники тока, думал об этом уже. А насчет стабилизации тока покоя пока идей нету, но без этого не обойтись, естественно.

овсем другой вариант: У вас есть трансформатор перед выходным УМ. Не хотите попробовать балансный однотактный выход? Энергетики вашего БП явно хватит и вопросы скорости реакции источника питания на нагрузку исчезнут совсем.

Я тоже думаю, что это оптимальный вариант, если не отказываться от трансформатора.

Энергетики БП хватит, но фишка в том, чтобы использовать стабы далеко не на полную мощность. Балансный однотактник (один канал) мощностью 50 Вт будет жрать пол киловатта Я планирую забирать от каждого БП не более 250 Вт.

Я думаю что в железе с резисторами ток покоя вообще пойдёт в разнос.

Да, есть подозрение, что может, но приделать ИТ не так уж долго

[Olegyurich]

Да, есть подозрение, что может, но приделать ИТ не так уж долго

Учти, что ИТ надо будет питать от более высокого напряжения.

[Prophetmaster]

Учти, что ИТ надо будет питать от более высокого напряжения.

На борту БП есть +\- 35 В нестабилизированное. А почему оно должно быть выше?

[Olegyurich]

А почему оно должно быть выше?

Ну на ИТ обычно больше 0.6 В падает.)) Хотя ИТ тут имеет смысл, если ты увеличишь ток драйверов, а так без разницы, 15 Ом и так будет сильно больше, чем входное выходных транзисторов.

[Semigor]

Энергетики БП хватит, но фишка в том, чтобы использовать стабы далеко не на полную мощность. Балансный однотактник (один канал) мощностью 50 Вт будет жрать пол киловатта Я планирую забирать от каждого БП не более 250 Вт.

Речь только о балансном УН.

[Prophetmaster]

Речь только о балансном УН.

Тады не понял У меня же вторичка без средней точки. Игорь, Вы можете наглядно показать как это должно выглядеть?

---------- Сообщение добавлено 14:21 ---------- Предыдущее сообщение было 14:18 ----------

Хотя ИТ тут имеет смысл, если ты увеличишь ток драйверов, а так без разницы, 15 Ом и так будет сильно больше, чем входное выходных транзисторов.

Олег, можешь пояснить, почему входное оконечных транзисторов много меньше 15 Ом?

[Semigor]

Тады не понял У меня же вторичка без средней точки. Игорь, Вы можете наглядно показать как это должно выглядеть?

Например так. (Можно конечно дифкаскад и на транзисторах сделать, если пойти на компромис)

[Olegyurich]

Олег, можешь пояснить, почему входное оконечных транзисторов много меньше 15 Ом?

Входное сопротивление транзистора с заземленным эмиттером в ОЭ - beta*Ut/Ik, Ut=26 мВ, Ik=5 А, бета по вкусу. Так что получается меньше 1 Ома. Есть еще омическое сопротивление базы и эмиттера, но вряд ли они сильно изменят картину. На мой взгляд это много меньше.

---------- Сообщение добавлено 15:38 ---------- Предыдущее сообщение было 15:37 ----------

Например так.

Я не настаиваю, но не стоит ли сердечник транса на землю посадить?.

[Semigor]

Входное сопротивление транзистора с заземленным эмиттером в ОЭ - beta*Ik/Ut

описка: Ut/Ik

Я не настаиваю, но не стоит ли сердечник транса на землю посадить?.

Я со звуковыми трансами практически не работал, так что лучше со специалистами проконсультироваться.