Circlotron by PassDIY

[julek]

Z tego na ile rozumiem tranzystory wydaje mi się że taki piec powinien mieć fajny bas i środek, a powyżej jakiejś częstotliwości zaczną wychodzić coraz bardziej wszystkie "asymetryczności" układu przez co góra będzie się rozmywać i tracić detal. Stąd pewnie ta lampowość Jak nie jest za wolny to bym go widział za zwrotnicą jako amp do małego midwoofera w 2way grający gdzieś do 2k.

[janf]

Kiedy rozdzieliłem część napięciową z inwerterem fazy do nowej obudowy dotarło do mnie, że szczegółów realizacji nie można zostawić w opcji z integry.
Co będzie, gdy wyjście wzmacniacza operacyjnego zewrzemy na drugim końcu kabla XLR DIY w wyniku błędów w lutowaniu? Opampy hi-end są drogie, kilka stówek za sztukę i dużą nieodpowiedzialnością by było tę kasę wystawić na działanie przypadku!
Pomocą okazała się książka 'Układy półprzewodnikowe - Tietze Ulrich, Schenk Christoph', w rozdziale 17-9 wydania WN-T opisano dwa układy ochrony wyjścia sygnału ze wzmacniacza operacyjnego z opcją zwiększenia prądu wyjścia na tranzystorach bipolarnych.



Zrealizowałem pierwszy z nich wstawiając rezystory ochronne pomiędzy szynami zasilania a kolektorami tranzystorów, ograniczające pobierany prąd z zasilacza poniżej wartości maksymalnej tranzystorów.
To ochrona to cztery tranzystory na kanał przed wyjściem sygnału do gniazda XLR:

[janf]

To rozdzielenie modułów opłacało się zrobić z dwóch powodów, uprościła się realizacja montażu, ale głównym zyskiem była zdecydowanie lepsza sonika, jakby z głośników ściągnięto jakąś wredną szmatę która powodowała utratę szczegółowości i ostrości wybrzmienia poszczególnych jednostkowych dźwięków w finalnym obrazie sonicznym. Wybrzmienie wzmacniacza było lepsze o klasę wyżej w stosunku do wersji pierwotnej (integra).

Gdybym w przyszłości robił jeszcze Circlotrona, to w tym module inwertera umieścił bym też tranzystory polowe z wejścia Circlotrona, tak, żeby końcówka mocy zawierała tylko tranzystory mocy i zasilacze mocy.

Właściwie, takie podejście do montażu wzmacniaczy nie dotyczy tylko tego Circlotrona, wydaje mi się, że to jest ogólna zasada realizacji dobrego brzmienia - np. Pass Labs w FW F7, to jest mi bliskie z aktualnej praktyki, właśnie PASS ograniczył ten wzmacniacz do roli końcówki mocy, zostawiając pewną część wzmocnienia napięciowego na etapie zewnętrznego pre. Zastanawiające jest, dlaczego tak Pass Labs procedował FW F7, przecież to zwiększenie napięcia 2,7 V/V do pełnego sterowania tranzystorami mocy, to techniczny pikuś, a jednak, nie!

[janf]

Kilka słów komentarza do modułu zabezpieczenia głośników przed zabójczą dla cewki głośnika składową stałą Vdc na wyjściu wzmacniacza w topologii różnicowej nie opartej prądowo o masę - z definicji eliminującej elektrolityczny kondensator wyjściowy.

Wyjście Circlotrona mocy, to dwa skaczące napięciowe punkty z potencjałem DELTA +/- w stosunku do potencjału masy układu, zdolne do transmisji prądów rzędu kilka, kilkanaście, kilkadziesiąt amperów - ile potrzeba, tyle tych amperów będzie, może być sporo więcej, ale wtedy trzeba negocjować bilans prądowy z lokalnymi urzędnikami sieci energetycznej (trudni Goście, ale trzeba ich zrozumieć, Ty możesz szaleć przed swoją dziewczyną, ale oni NIE) - zapotrzebowanie prądowe zabezpiecza moduł zasilacza i sekcja zrównoleglonych tranzystorów mocy we wzmacniaczu.

Nie znalazłem w ofercie handlowej zamieszczonej w Internecie, układu, który dałby się zastosować od strzału w topologii Circlotron.
Zainteresowałem się układem z korporacji AVT, który wydawał mi się najbliższy do zastosowania w kontekście tej używanej topologii:
https://sklep.avt.pl/avt5499.html

Poprosiłem Kolegę zjj_wwa o pomoc z zaimplementowaniu tego schematu do topologii Circlotron i dostałem ją od strzału, od strzału zaimplementowałem i układ od strzału układ ruszył! - przyłożenie na wyjście głośnikowe napięcia z paluszka AAA 1,5Cdc powodowało zadziałanie przekaźnika, który w czasie około 1-1,5s (subiektywnie) odłączył głośniki od wzmacniacza. Kiedy zademonstrowałem działanie układu szwagrowi, od razy zaproponował , 'napijmy się browarka' - chytrus jeden, flaszka 40% z definicji się należy!

[janf]

Moduł wyszedł potężny, trudno, takie wymagania, a z nimi się nie dyskutuje ;-)
PCB elektroniki modułu zawiera dwie realizacje układu kontroli napięcia stałego na wyjściu - każdy kanał ma dedykowany własny układ, za to wspólny jest układ zasilania przekaźnika (nie ma sensu stosować dwóch przekaźników):




Zdjęcie od strony transformatorów:

[zjj_wwa]

Może warto expressis verbis powiedzieć słowo o kondensatorze C4. TAK. Jest wyjątkowo małej pojemności.
On właśnie taki ma być. Małej pojemności.
Dzięki temu układ zapewni szybkie odłączenie głośników w sytuacji zaniku zasilania na wzmacniaczu.
...
Niezależnie od powyższego: istnieje też możliwość przyśpieszenia procesu rozłączania przekaźnika (tj. odłączania głośników) w sytuacji wystąpienia awarii. A robi się to tak:
Pomiędzy przekaźnik a mosfet wstawia się szeregowy rezystor, który redukuje efektywne napięcie na cewce przekaźnika do 37% jego nominalnego napięcia pracy. Równolegle do tego rezystora podłączamy kondensator elektrolityczny 10000uF. Ot, i tyle. Zyskujemy kilka krytycznych milisekund w zakresie szybkości rozłączania, bez ryzykowania destabilizacji pracy przekaźnika.
{{ Mała podpowiedź:
Strumień indukcji w obwodzie magnetycznym już aktywnego przekaźnika jest zdecydowanie większy, jak strumień indukcji pola, jaki jest niezbędny do przyciągnięcia kotwicy; Podtrzymanie przekaźnika mniejszą energią pola magnetycznego oznacza szybsze rozłączanie styków przy jego deaktywacji }}.
Po co elektrolit 10000uF bocznikujący tenże rezystor?
Elektrolit daje przez kilka sekund niezbędnego kopa, czyli "pełne napięcie" na cewkę przekaźnika, w chwili, gdy trzeba go aktywować. Potem, gdy już przyciągnięto kotwicę, elektrolit się rozładuje przez rezystor i napięcie na cewce opada do 37%, co nas specjalnie nie boli, bo przekaźnik nadal dobrze i mocno trzyma.

[janf]

Niezależnie od powyższego: istnieje też możliwość przyśpieszenia procesu rozłączania przekaźnika (tj. odłączania głośników) w sytuacji wystąpienia awarii. A robi się to tak:
Pomiędzy przekaźnik a mosfet wstawia się szeregowy rezystor, który redukuje efektywne napięcie na cewce przekaźnika do 37% jego nominalnego napięcia pracy. Równolegle do tego rezystora podłączamy kondensator elektrolityczny 10000uF. Ot, i tyle. Zyskujemy kilka krytycznych milisekund w zakresie szybkości rozłączania, bez ryzykowania destabilizacji pracy przekaźnika.
{{ Mała podpowiedź:
Strumień indukcji w obwodzie magnetycznym już aktywnego przekaźnika jest zdecydowanie większy, jak strumień indukcji pola, jaki jest niezbędny do przyciągnięcia kotwicy; Podtrzymanie przekaźnika mniejszą energią pola magnetycznego oznacza szybsze rozłączanie styków przy jego deaktywacji }}.
Po co elektrolit 10000uF bocznikujący tenże rezystor?
Elektrolit daje przez kilka sekund niezbędnego kopa, czyli "pełne napięcie" na cewkę przekaźnika, w chwili, gdy trzeba go aktywować. Potem, gdy już przyciągnięto kotwicę, elektrolit się rozładuje przez rezystor i napięcie na cewce opada do 37%, co nas specjalnie nie boli, bo przekaźnik nadal dobrze i mocno trzyma.

I to jest piękne.
Dziękuję, Zygmunt!

[zjj_wwa]

I to jest piękne.

Piękne to jest to wolne miejsce, przestrzeń na płytce, obok przekaźnika, gdzie bez większego problemu zrobisz wcinkę na jeden przewód do cewki i wsadzisz tam ten rezystor i elektrolit.

[zjj_wwa]

... o ile dobrze pamiętam, to IRF520 wytrzymuje napięcie bramka-źródło rzędu 100V.
(Nie jest to niestety tranzystor wysokonapięciowy, jaki chciałbym wstawić w to miejsce).

Dlatego też na pewno zechcesz rozważyć dodatkowy element w obwodzie zabezpieczenia IRF520:
Dioda zenera 1W na napięcie 91V połączona antyszeregowo z diodą zabezpieczającą D3
(tą co bocznikuje cewkę przekaźnika).
Nie ma przecież sensu chronić IRF520 przed przepięciem 0,7V,
skoro można go chronić przed przepięciem 91,7V.
A im większe napięcie przepięcia przyjmie na klatę IRF520,
tym szybciej zaniknie pole magnetyczne i nastąpi zwolnienie kotwicy w deakywowanym przekaźniku.

Takie tam nieuczesane myśli Ziggiego.
Pozdrawiam.

[janf]

To była wersja mk1 robiona pod silną presją czasową.
W wersji mk2 pójdę dalej, to trzy elementy więcej, a z drugiej strony jest to podniesienie o klasę w górę jakości użytkowej urządzenia.

[janf]

Tak wygląda teraz Circlotron na stanowisku audio. Widzimy, po lewej stronie na dole, część napięciową Circlotrona, na górze, po prawej stronie, moduł mocy Circlotrona od Papy Pass'a, ładnie oklejony przyznanym przez wysoką komisję (rodzinną) medalem 'Smok audio'. Na dole, po prawej stronie, ulokowano kombajn audio (nie chwaląc się, moja produkcja DIY) zawierający selektor wejść Gotronik 4x z wbudowanymi dwoma modułami DAC 1541 z analogiem na lampach 6N2P i RIAA schemat wg noty katalogowej firmy TI zrealizowany przeze mnie na wzmacniaczach operacyjnych MUSES01 (nie ma sensu rozmieniać się na drobne, to nigdy nic dobrego nie daje, i nie tylko w audio ta zasada obowiązuje!) z buforem lampowym ECC99 JJ na wyjściu w układzie wtórnika katodowego.