Przeznaczenie:
Potrzebowałem czegoś w miarę uniwersalnego do napędzania subwoofera. Czegoś co zapewni odpowiednią moc i kontrolę niezależnie czy to będzie głośnik 4Ohm czy 8Ohm. Kiedyś miałem styczność z Holtonem i urzekł mnie zarówno mocą jak i jakością, więc wybór był prosty:)
Wzmacniacz napędzał suba labiryntowego strojonego na 25Hz pod STX 32-300-8 SS i sprawował się genialnie. Obecnie wzmacniacz stoi w pokoju i robi dobre wrażenie, a sub leży w warsztacie i czeka na ofornirowanie jak i nowy głośnik (32-300 sprzedałem)
Budowa:
Mocy wyjściowej jeszcze dokładnie nie znam, sądzę że może podchodzić nawet pod 500W. Musze zabrać wzmacniacz na uczelnie i pomierzyć dokładnie.
Wszystkie układy (prócz końcówki mocy) zaprojektowałem i wykonałem samodzielnie. Płytkę końcówki mocy wykonałem wzorując się na płytce ALTRONA (odtworzyłem ścieżki na podstawie schematu montażowego). Zmiany są raczej niewielkie.
Jak widać na zdjęciach całość składa się z 4 bloków, które pokrótce omówię:
1. Zasilacz końcówki mocy:
Miałem w domu Sharpa 8800, ale jego dźwięk mnie nie zadowalał. Więc stał się on dawcą transformatorów:P Ponieważ jednak budowałem wzmacniacz mono, postanowiłem połączyć je równolegle przez mostki prostownicze. Po wyprostowaniu dają one napięcie około +/-82V. Dodatkowo zasilacz dostarcza napięcia około +/-92V podawanego na część sterującą Holtona.
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/...04bb85c94.html
Transformatory mocy podłączone są do środkowych mostków. Za odfiltrowanie napięcia podawanego na stopień końcowy odpowiada 6 kondensatorów 10000uF / 100V (po 30000uF na stronę). 1100VA i taka bateria kondensatorów pozwalają na uzyskanie ładnych mocy :)
Do uzyskania napięcia +/-92V zastosowałem prostą sztuczkę widoczną na schemacie. Do transformatora toroidalnego +12V AC dowinąłem dwa odseparowane uzwojenia po 9V AC. Napięcie z nich podawane jest na górny i dolny mostek prostowniczy i następne filtrowane na filtrach dolnoprzepustowych RC (kondensatory zastosowane w filtrze to 1000uF / 16V). Układ taki ma jednak pewną wadę. Napięcie będzie przysiadało razem z napięciem zasilającym część mocy. Częściowo udało się to zniwelować stosując szeregową diodę i baterię kondensatorów (2x 100uF / 100V). Układ ten jednak działa poprawnie jedynie przy krótkotrwałym „przysiadaniu” napięcia na kondensatorach mocy. Na szczęście Holton, jak i każdy wzmacniacz mocy jest stosunkowo odporny na minimalne wachania napięcia zasilającego, które występuje jedynie przy mocnych wysterowaniach (a wtedy jest tak głośno, że i tak nie będziemy w stanie usłyszeć ewentualnych zniekształceń nimi powodowanych)
2. Końcówka mocy:
Stopień prądowy zasilany jest napięciem +/-82V, zaś na stopień sterujący podałem około +/-92V (pod obciążeniem oba napięcia trochę mogą przysiąść).
MOSFETy wymagają stosunkowo wysokiego napięcia sterującego by w pełni je otworzyć (sięgającego kilku woltów). Sam stopień sterujący Holtona nie posiada układu boot-strap (dynamicznego podwyższania napięcia sterującego tranzystorami końcowymi w takt dużych wysterowań), tylko układy źródeł i luster prądowych które powodują wysokie napięcie nasycenia. Niestety coś za coś bardzo dobry dźwięk kosztem sprawności. Podając na stopień sterujący wyższe napięcie niż na tranzystory końcowe, bardziej efektywnie możemy wykorzystać zasilanie stopnia prądowego, a po ludzku uzyskać większą moc bez utraty jakości :)
Aby wzmacniacz wytrzymał takie duże napięcie sterujące musiałem zastosować inne tranzystory w stopniu sterującym. Pomocna okazała się dokumentacja mocniejszego braciszka Holtona - AV800. Układ sterujący jest identyczny jak w Holtonie, a zastosowane w nim tranzystory pozwalają na zasilanie ponad +/-90V :)
Jak widać na zdjęciu tranzystory końcowe przykręcone są do radiatora za pomocą aluminiowych kątowników. Jest to w wiele lepsze rozwiązanie niż standardowe mocowanie na śrubkach. Docisk, o wiele mocniejszy niż można by uzyskać małymi śrubeczkami, jest dokładnie w punkcie gdzie znajduje się struktura półprzewodnikowa. To pozwala na obniżenie rezystancji termicznej obudowa -> radiator. A po ludzku, tranzystory są lepiej chłodzone i można z nich wyciągnąć większą moc:P
Do budowy użyłem 1% metalizowanych rezystorów o mocy 0,6W (oprócz stopnia prądowego, gdzie siedzą zwykłe ceramiki 5W), kondensatorów MKT a w torze sprzężenia zwrotnego siedzi niskoimpedancyjny Hitano.
Schematu nie będę t zamieszczał, bez problemu można go znaleźć w necie.
3. Układ sterujący i zasilacz stabilizowany +12V:
To ta duża płytka przylutowana do transformatorów głównych zasilana z małego transformatora toroidalnego z dowiniętymi dwoma uzwojeniami wtórnymi (co widać:P)
Również nie zamieszczę tu schematu tego układu, gdyż uważam go za niezbyt udany i wiem że teraz zbudowałbym go na pewno inaczej (teraz zrobiłbym układ na uP realizujący równocześnie funkcje zabezpieczeń, sterowania wentylatorem i auto on-off). Układ opiera układach opóźniających zbocze narastające wykonanych na układach NOT z przerzutnikiem Schmitta. Układ ten realizuje następujące funkcje:
- soft-start poprzez termistory rozruchowe, które następnie są bocznikowane przekaźnikiem
- opóźnione załączenie głośnika i jego szybkie wyłączanie (a w zasadzie tu wytwarzany jest tylko wygnał sterujący który idzie do układu zabezpieczeń). Podczas wyłączania wzmacniacza, najpierw odłączany jest głośnik, a dopiero potem wyłączane są transformatory główne. Dzięki temu nie ma mowy o żadnych stukach.
- dołączanie uzwojeń 9V (transformator toroidalny jest na sztywno włączony do sieci, a w momencie załączenia wzmacniacza dowinięte uzwojenia wtórne są dołączane przez przekaźniki do mostka)
- wytwarzanie napięcia stabilizowanego +12V do sterowania wszystkimi dodatkowymi urządzeniami w środku wzmacniacza
Równolegle do uzwojeń pierwotnych transformatorów dołączone są warystory. Bez nich w momencie wyłączania powstaje szpila napięcia na uzwojeniu pierwotnym transformatora (niespełnione prawo komutacji – prąd cewki nie może zmieniać się skokowo). Jest ona szczególnie groźna dla półprzewodników i znacznie skraca ich żywotność.
4. Układ zabezpieczający i sterowanie wentylatorami:
To z kolei ta mała płytka nad końcówką mocy.
a) Układ zabezpieczający
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/...c146a1261.html
Układ zabezpiecza głośnik przed ewentualnym napięciem stałym na wyjściu wzmacniacza i przed przegrzaniem radiatora. W razie awarii końcówki mocy w 90% przypadków idzie napięcie stałe na głośnik (plus, albo minus zasilania) i w momencie pali cewki głośników. Tutaj w razie awarii w czasie krótszym niż sekunda głośnik jest odłączany przekaźnikiem (a w zasadzie 2ma przekaźnikami z połączonymi równolegle stykami).
Funkcję zabezpieczenia termicznego pełni przełącznik bimetaliczny (na schemacie jest to przełącznik w obwodzie zasilania przekaźników) przykręcony do radiatora. W razie gdyby temperatura osiągnęła 90 stopni obwód zasilania przekaźnika jest przerywany, a tym samym głośnik jest odłączany od końcówki mocy. Układ zabezpieczenia termicznego można zrobić na wiele innych sposobów. Ten jest najbardziej „łopatologiczny” i właśnie dlatego go wybrałem :)
b) Sterowanie wentylatorami.
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/...9f4d32089.html
Dzięki zastosowaniu cichych wentylatorów Arctic Cooling mogłem olać sterowanie obrotami w zależności od temperatury. Dlatego postanowiłem wykonać go po raz kolejny łopatologicznie i posłużyłem się czujnikiem bimetalicznym, tym razem o temperaturze rozłączenia styków 60 stopni. Niestety mi udało się zdobyć jedynie taki czujnik który rozwiera styki, stąd dodatkowy tranzystor.
Łopatologiczne układy, oprócz prostoty mają jeszcze jedną przyjemną cechę: ciężko jest je zepsuć :)
Oczywiście sterownik wentylatora można wykonać na 10 innych sposobów (sam zaprojektowałem i przetestowałem w innych wzmacniaczach kilka wypasionych sterowników, ale wiem z doświadczenia że to zabardzo nie ma sensu :P)
Obudowa:
Wykonana ze sklejki 12mm klejonej wikolem, Całość bejcowana na kolor machoniu i malowana lakierem nitro. Na uwagę zasługuje sposób wentylowania wnętrza wzmacniacza. Jak widać na zdjęciu zastosowałem wentylatory 12x12cm, zaś radiator ma wymiary 12x19cm. Dzięki temu utworzyłem swego rodzaju tunel powietrzny. Wentylator wdmuchuje zimne powietrze do z jednej strony obudowy, zaś wylot powietrza znajduje się po przeciwnej stronie, nad złączem zasilania. Dzięki temu gdy pobierana jest większa moc chłodzony jest nie tylko radiator, ale także wszystkie elementy w środku.
Kosztorys:
Wzmacniacz robiłem prawie pół roku (czas miałem jedynie w niektóre weekendy jak wracałem z uczelni do domu) i wiele części miałem, także dokładnego kosztorysu nie podam. Sądzę (mam nadzieje:P ) że w 500zł się zmieściłem :)
Plany rozbudowy:
Jak znajdę chwilę czasu i ochoty to chcę dobudować filtr dolnoprzepustowy zasilany z dwóch akumulatórków 9V (+/-9V, takie rozwiązanie pozwala w 100% wyeliminować problem szumów pochodzących od strony zasilania) i układ na uP realizujący
- auto on-off
- wyłączenie wzmacniacza gdyby zadziałało zabezpieczenie DC, albo temperaturowe
- automatyczne ładowanie akumulatorków gdy wzmacniacz jest w stanie stand-by
- możliwość budzenia wzmacniacza zewnętrznym sygnałem. Chcę zbudować system 2+1 załączany i sterowany sygnałem z przedwzmacniacza... jednak są to odległe plany :)
I na koniec zdjęcia:)
Galeria :
http://mareksikora.fotosik.pl/albumy/273969.html
Potrzebowałem czegoś w miarę uniwersalnego do napędzania subwoofera. Czegoś co zapewni odpowiednią moc i kontrolę niezależnie czy to będzie głośnik 4Ohm czy 8Ohm. Kiedyś miałem styczność z Holtonem i urzekł mnie zarówno mocą jak i jakością, więc wybór był prosty:)
Wzmacniacz napędzał suba labiryntowego strojonego na 25Hz pod STX 32-300-8 SS i sprawował się genialnie. Obecnie wzmacniacz stoi w pokoju i robi dobre wrażenie, a sub leży w warsztacie i czeka na ofornirowanie jak i nowy głośnik (32-300 sprzedałem)
Budowa:
Mocy wyjściowej jeszcze dokładnie nie znam, sądzę że może podchodzić nawet pod 500W. Musze zabrać wzmacniacz na uczelnie i pomierzyć dokładnie.
Wszystkie układy (prócz końcówki mocy) zaprojektowałem i wykonałem samodzielnie. Płytkę końcówki mocy wykonałem wzorując się na płytce ALTRONA (odtworzyłem ścieżki na podstawie schematu montażowego). Zmiany są raczej niewielkie.
Jak widać na zdjęciach całość składa się z 4 bloków, które pokrótce omówię:
1. Zasilacz końcówki mocy:
Miałem w domu Sharpa 8800, ale jego dźwięk mnie nie zadowalał. Więc stał się on dawcą transformatorów:P Ponieważ jednak budowałem wzmacniacz mono, postanowiłem połączyć je równolegle przez mostki prostownicze. Po wyprostowaniu dają one napięcie około +/-82V. Dodatkowo zasilacz dostarcza napięcia około +/-92V podawanego na część sterującą Holtona.
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/...04bb85c94.html
Transformatory mocy podłączone są do środkowych mostków. Za odfiltrowanie napięcia podawanego na stopień końcowy odpowiada 6 kondensatorów 10000uF / 100V (po 30000uF na stronę). 1100VA i taka bateria kondensatorów pozwalają na uzyskanie ładnych mocy :)
Do uzyskania napięcia +/-92V zastosowałem prostą sztuczkę widoczną na schemacie. Do transformatora toroidalnego +12V AC dowinąłem dwa odseparowane uzwojenia po 9V AC. Napięcie z nich podawane jest na górny i dolny mostek prostowniczy i następne filtrowane na filtrach dolnoprzepustowych RC (kondensatory zastosowane w filtrze to 1000uF / 16V). Układ taki ma jednak pewną wadę. Napięcie będzie przysiadało razem z napięciem zasilającym część mocy. Częściowo udało się to zniwelować stosując szeregową diodę i baterię kondensatorów (2x 100uF / 100V). Układ ten jednak działa poprawnie jedynie przy krótkotrwałym „przysiadaniu” napięcia na kondensatorach mocy. Na szczęście Holton, jak i każdy wzmacniacz mocy jest stosunkowo odporny na minimalne wachania napięcia zasilającego, które występuje jedynie przy mocnych wysterowaniach (a wtedy jest tak głośno, że i tak nie będziemy w stanie usłyszeć ewentualnych zniekształceń nimi powodowanych)
2. Końcówka mocy:
Stopień prądowy zasilany jest napięciem +/-82V, zaś na stopień sterujący podałem około +/-92V (pod obciążeniem oba napięcia trochę mogą przysiąść).
MOSFETy wymagają stosunkowo wysokiego napięcia sterującego by w pełni je otworzyć (sięgającego kilku woltów). Sam stopień sterujący Holtona nie posiada układu boot-strap (dynamicznego podwyższania napięcia sterującego tranzystorami końcowymi w takt dużych wysterowań), tylko układy źródeł i luster prądowych które powodują wysokie napięcie nasycenia. Niestety coś za coś bardzo dobry dźwięk kosztem sprawności. Podając na stopień sterujący wyższe napięcie niż na tranzystory końcowe, bardziej efektywnie możemy wykorzystać zasilanie stopnia prądowego, a po ludzku uzyskać większą moc bez utraty jakości :)
Aby wzmacniacz wytrzymał takie duże napięcie sterujące musiałem zastosować inne tranzystory w stopniu sterującym. Pomocna okazała się dokumentacja mocniejszego braciszka Holtona - AV800. Układ sterujący jest identyczny jak w Holtonie, a zastosowane w nim tranzystory pozwalają na zasilanie ponad +/-90V :)
Jak widać na zdjęciu tranzystory końcowe przykręcone są do radiatora za pomocą aluminiowych kątowników. Jest to w wiele lepsze rozwiązanie niż standardowe mocowanie na śrubkach. Docisk, o wiele mocniejszy niż można by uzyskać małymi śrubeczkami, jest dokładnie w punkcie gdzie znajduje się struktura półprzewodnikowa. To pozwala na obniżenie rezystancji termicznej obudowa -> radiator. A po ludzku, tranzystory są lepiej chłodzone i można z nich wyciągnąć większą moc:P
Do budowy użyłem 1% metalizowanych rezystorów o mocy 0,6W (oprócz stopnia prądowego, gdzie siedzą zwykłe ceramiki 5W), kondensatorów MKT a w torze sprzężenia zwrotnego siedzi niskoimpedancyjny Hitano.
Schematu nie będę t zamieszczał, bez problemu można go znaleźć w necie.
3. Układ sterujący i zasilacz stabilizowany +12V:
To ta duża płytka przylutowana do transformatorów głównych zasilana z małego transformatora toroidalnego z dowiniętymi dwoma uzwojeniami wtórnymi (co widać:P)
Również nie zamieszczę tu schematu tego układu, gdyż uważam go za niezbyt udany i wiem że teraz zbudowałbym go na pewno inaczej (teraz zrobiłbym układ na uP realizujący równocześnie funkcje zabezpieczeń, sterowania wentylatorem i auto on-off). Układ opiera układach opóźniających zbocze narastające wykonanych na układach NOT z przerzutnikiem Schmitta. Układ ten realizuje następujące funkcje:
- soft-start poprzez termistory rozruchowe, które następnie są bocznikowane przekaźnikiem
- opóźnione załączenie głośnika i jego szybkie wyłączanie (a w zasadzie tu wytwarzany jest tylko wygnał sterujący który idzie do układu zabezpieczeń). Podczas wyłączania wzmacniacza, najpierw odłączany jest głośnik, a dopiero potem wyłączane są transformatory główne. Dzięki temu nie ma mowy o żadnych stukach.
- dołączanie uzwojeń 9V (transformator toroidalny jest na sztywno włączony do sieci, a w momencie załączenia wzmacniacza dowinięte uzwojenia wtórne są dołączane przez przekaźniki do mostka)
- wytwarzanie napięcia stabilizowanego +12V do sterowania wszystkimi dodatkowymi urządzeniami w środku wzmacniacza
Równolegle do uzwojeń pierwotnych transformatorów dołączone są warystory. Bez nich w momencie wyłączania powstaje szpila napięcia na uzwojeniu pierwotnym transformatora (niespełnione prawo komutacji – prąd cewki nie może zmieniać się skokowo). Jest ona szczególnie groźna dla półprzewodników i znacznie skraca ich żywotność.
4. Układ zabezpieczający i sterowanie wentylatorami:
To z kolei ta mała płytka nad końcówką mocy.
a) Układ zabezpieczający
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/...c146a1261.html
Układ zabezpiecza głośnik przed ewentualnym napięciem stałym na wyjściu wzmacniacza i przed przegrzaniem radiatora. W razie awarii końcówki mocy w 90% przypadków idzie napięcie stałe na głośnik (plus, albo minus zasilania) i w momencie pali cewki głośników. Tutaj w razie awarii w czasie krótszym niż sekunda głośnik jest odłączany przekaźnikiem (a w zasadzie 2ma przekaźnikami z połączonymi równolegle stykami).
Funkcję zabezpieczenia termicznego pełni przełącznik bimetaliczny (na schemacie jest to przełącznik w obwodzie zasilania przekaźników) przykręcony do radiatora. W razie gdyby temperatura osiągnęła 90 stopni obwód zasilania przekaźnika jest przerywany, a tym samym głośnik jest odłączany od końcówki mocy. Układ zabezpieczenia termicznego można zrobić na wiele innych sposobów. Ten jest najbardziej „łopatologiczny” i właśnie dlatego go wybrałem :)
b) Sterowanie wentylatorami.
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/...9f4d32089.html
Dzięki zastosowaniu cichych wentylatorów Arctic Cooling mogłem olać sterowanie obrotami w zależności od temperatury. Dlatego postanowiłem wykonać go po raz kolejny łopatologicznie i posłużyłem się czujnikiem bimetalicznym, tym razem o temperaturze rozłączenia styków 60 stopni. Niestety mi udało się zdobyć jedynie taki czujnik który rozwiera styki, stąd dodatkowy tranzystor.
Łopatologiczne układy, oprócz prostoty mają jeszcze jedną przyjemną cechę: ciężko jest je zepsuć :)
Oczywiście sterownik wentylatora można wykonać na 10 innych sposobów (sam zaprojektowałem i przetestowałem w innych wzmacniaczach kilka wypasionych sterowników, ale wiem z doświadczenia że to zabardzo nie ma sensu :P)
Obudowa:
Wykonana ze sklejki 12mm klejonej wikolem, Całość bejcowana na kolor machoniu i malowana lakierem nitro. Na uwagę zasługuje sposób wentylowania wnętrza wzmacniacza. Jak widać na zdjęciu zastosowałem wentylatory 12x12cm, zaś radiator ma wymiary 12x19cm. Dzięki temu utworzyłem swego rodzaju tunel powietrzny. Wentylator wdmuchuje zimne powietrze do z jednej strony obudowy, zaś wylot powietrza znajduje się po przeciwnej stronie, nad złączem zasilania. Dzięki temu gdy pobierana jest większa moc chłodzony jest nie tylko radiator, ale także wszystkie elementy w środku.
Kosztorys:
Wzmacniacz robiłem prawie pół roku (czas miałem jedynie w niektóre weekendy jak wracałem z uczelni do domu) i wiele części miałem, także dokładnego kosztorysu nie podam. Sądzę (mam nadzieje:P ) że w 500zł się zmieściłem :)
Plany rozbudowy:
Jak znajdę chwilę czasu i ochoty to chcę dobudować filtr dolnoprzepustowy zasilany z dwóch akumulatórków 9V (+/-9V, takie rozwiązanie pozwala w 100% wyeliminować problem szumów pochodzących od strony zasilania) i układ na uP realizujący
- auto on-off
- wyłączenie wzmacniacza gdyby zadziałało zabezpieczenie DC, albo temperaturowe
- automatyczne ładowanie akumulatorków gdy wzmacniacz jest w stanie stand-by
- możliwość budzenia wzmacniacza zewnętrznym sygnałem. Chcę zbudować system 2+1 załączany i sterowany sygnałem z przedwzmacniacza... jednak są to odległe plany :)
I na koniec zdjęcia:)
Galeria :
http://mareksikora.fotosik.pl/albumy/273969.html
Skomentuj