Wzmacniacz Iluminator by Mixann

[Mixann]

Witam szanowne grono. Chciałbym zaprezentować kolejną wariację dyskretnej końcówki mocy na 2 parach wyjściowych którą opracowałem bazując na wielu różnych układach mniej lub bardziej konwencjonalnych. Założenia to:
- wzmacniacz z symetrycznym torem audio względem zasilania na 2 parch różnicowych
- szerokie pasmo przenoszenia 10Hz- 100kHz (-3dB)
- szerokie spektrum napięć zasilających +/-28 do +/- 48
- moc 40-120W RMS @ 8 Om
- niskie zniekształcenia na poziomie 0.01% w pełnym zakresie mocy
- łatwa aplikacja

Tak wstępnie wygląda schemat i pomiary z zsymulacji
- Moc max sinus dla +/-36V
- pasmo przenoszenia
- przebieg sygnału prostokątnego 10kHz
- sygnał 4kHz z obciążeniem pojemnościowym C=470nF/8Om



Bardzo zapraszam do dyskusji, chętnie wysłucham uwagi i ewentualne poprawki

[Mixann]

Dokonałem pewnych modyfikacji w obwodzie drivera oraz stopnia końcowego aby zwiększyć stabilność i spójność czasową przy wpływie obciążenia reaktancyjnego do poziomu 330nF układ zachowuje się wysoce zgodnie. To przekłada się na odpowiedź impulsową przy 4kHz co można zauważyć na kolejnym obrazku. Powyższe zmiany poprawiły pasmo przenoszenia -3dB i zwiększyło się do 130kHz a sygnał prostokątny 50kHz jest na prawdę zadowalający. Rysunki poniżej

Schemat 1v1


Pasmo przenoszenia. Niebieski kolor sygnał za filtrem LC czerwony przed filtrem LC przy C=330nF i L = 2uH


Prostokąt 50kHz


Obciążenie reaktancyjne XLC @ 4kHz

[Mixann]

I teraz coś dla osób które chciałyby zapytać czy można w tej aplikacji zamienić BJT na MOS-Fet w stopniu wyjściowym. Uprzedzam fakty i schemat dla IRFP240 oraz IRFP9240 poniżej. Zmianie uległy niektóre elementy w stopniu drivera tylko.
Oczywiście tak samo jak dla wcześniejszej wersji 2 pary tranzystorów aby można było wycisnąć trochę więcej mocy i dla napięcia +/-48 mamy 105W RMS dla 8 om

schemat wersja MOS-Fet 2.0


Dodam odnośnie prądu spoczynkowego że dla obydwu wersji BJT i MOS-Fet prąd spoczynkowy to w okolicach 100mA-150mA pozwala na bardzo stabilną pracę a zwiększenie prądu do 250mA ustala 1 W RMS w klasie A

[Granat]

Wygląda fajnie. Będziesz budował w praktyce, czy to tylko dla zabawy?

[Mixann]

Wygląda fajnie. Będziesz budował w praktyce, czy to tylko dla zabawy?

Tak będę robił go w praktyce gdyż mam pewien projekt i chcę włożyć coś fajnego w stopniu mocy. Miał być Symasym 5.3 ale jednak chyba zrobię coś na mosfetach właśnie. Aktualnie pracuje nad PCB

[Granat]

Ok, super. Może pomyśl jeszcze o zabezpieczeniach. W szczególności przed napięciem stałym na wyjściu no i od zwarcia.

[Mixann]

To będzie jako zupełnie osobny moduł wraz z przekaźnikiem opóźniającym załączenie

[Granat]

Skoro i tak będzie częścią wzmacniacza to może warto umieścić go na tej samej płytce? Po co mnożyć przewody.

[Mixann]

Chodzi o to aby płytka była jak najbardziej uniwersalna aby można było ją zaaplikować na radiator w dowolnym wzmacniaczu. Niejednokrotnie konstruktorzy mają własny pomysł na zabezpieczenia albo już takowy posiadają. Nawet na forum jest kilka sprawdzonych gotowych układów. Najbardziej popularnym chyba uPc1237. Dlatego też nie chcę wyważać otwartych drzwi. Każdy wtedy ma wybór czym ten układ zabezpieczyć.

Sam układ jest dość rozbudowany więc i płytka wyjdzie niemała. Chcę zmieścić się w wymiarach 100x120 jeśli się uda.

Jak skończę samą końcówkę to zobaczę ile uda się wygospodarować miejsca na automatykę. Może faktycznie uda się to zmiescicy jako opcja.

[Mixann]

Prace nad PCB trwają i wstępnie rozkład tranzystorów montowanych na profilu A6023 będzie taki na foto. Otwory montażowe gwintowane dokładnie pomiędzy żebrami. Z tego wynika że płytka nie będzie szersza niż 125mm

[YasiekCorp]

A może pójść drogą najlepszych projektantów i rozdzielić zasilanie końcówki i stopni wstępnych? Przy czym napięcie końcówki kilka woltów niższe od tych st. wstępnych, a te zasilać bardzo nisko zakłóceniowymi zasilaczami.
To tylko jedna z kilku możliwości.

[Mixann]

A może pójść drogą najlepszych projektantów i rozdzielić zasilanie końcówki i stopni wstępnych? Przy czym napięcie końcówki kilka woltów niższe od tych st. wstępnych, a te zasilać bardzo nisko zakłóceniowymi zasilaczami.
To tylko jedna z kilku możliwości.

Też o tym myślałem aby zasilania były osobne i na PCB będzie przewidziane złącze ARK aby była możliwość dołączyć zewnętrzne źródło. W takim przypadku użytkownik będzie mieć wybór jak podpiąć zasilanie. Jeśli aplikacja będzie w systemie działającym bez możliwości podłączenia stopnia wstępnego z innego zasilania niż stopień mocy to układ będzie klasyczny a jeśli ktoś będzie projektował zupełnie od nowa wszystko to wystarczy pozbyć się rezystora w linii zasilającej.

[Granat]

W TDA7294 jest taki kondensator podnoszący napięcie. Może by w ten sposób pokombinować, co by mieć lepsze osiągi przy 'pojedynczym' zasilaniu?
Zaraz każdy napisze swoje 3 grosze i nigdy projektu nie dokończysz :)

[Mixann]

Witam ponownie. Wstępna wersja prototypu PCB na foto poniżej. Prototyp będzie zrobiony typową prasowanką więc może nie wszystko jest zgodnie ze sztuką ale starałem się nie popełnić większych błędów.

Jestem ciekaw uwag jakie będą a zapewne takowe się pojawią, gdyż moje umiejętności są dalekie od co najmniej dobrych. Starałem się zrobić układ symetryczny elektrycznie zachowując te same długości ścieżek dla gałęzi plus (+) i minus (-). Niestety nie odbyło się bez problemów więc musiałem delikatnie zmodyfikować wejście do pary różnicowej. Zrobiło się ciasno i dość mocno. Niestety nie obyło się bez przejściówek na TOP layer.

Mam pytanie dla bardziej doświadczonych. Jak zrobić albo jak zmodyfikować rysunek aby zrobić np. odbicie lustrzane pinów dla TO92? w trakcie wyszło że muszę wszystkie nóżki BAZY wygiąć w przeciwną stronę dla zasilania ujemnego. aby zachować układ względem C i E. Przy składaniu będzie niezłe ciśnienie aby się gdzieś nie pomylić i nie wlutować tranzystory strony ujemnej zgodnie rysunkiem BOM. Muszą być wszystkie obrócone o 180* ale tylko dla lewego zasilania.




podświetliłem też główną ścieżkę masy poniżej


masa WE audio jest dołączona do głównego punktu masy rezystorem 10 Om

W głównym punkcie GND-IN jest wejście masy z zasilacza wyjście GND-Out na głośnik oraz wyjście Speaker.

[YasiekCorp]

Jeśli płytki robisz w Ki-cad'zie to "R-rotary" obraca element wokół osi, a "F -flip" odbija w lustrze. Tak na schemacie jak i na płytce.
Jak innym programem, to powinno być podobnie, zwykle tłumacząc czynność z angielska.

https://docs.kicad.org/9.0/en/gettin...d_in_kicad.pdf

Str.-13 /Selected objects are moved by pressing [M] and rotated by pressing [R].
Str.-27 /Press [F] to flip it to the opposite side; it now appears mirrored

[Mixann]

Jeśli płytki robisz w Ki-cad'zie to "R-rotary" obraca element wokół osi, a "F -flip" odbija w lustrze. Tak na schemacie jak i na płytce.
Jak innym programem, to powinno być podobnie, zwykle tłumacząc czynność z angielska.

https://docs.kicad.org/9.0/en/gettin...d_in_kicad.pdf

Str.-13 /Selected objects are moved by pressing [M] and rotated by pressing [R].
Str.-27 /Press [F] to flip it to the opposite side; it now appears mirrored

Ok dzięki sprawdzę czy to działa dokładnie tak jak myślę. Ja robię płytki w Eagle 5.3 i wiem że tam jest opcja Flip ale czy ona przestawia piny tak jak chcę to muszę sprawdzić. Dokładnie chodzi o to aby pin B był na płaskim odcinku w obrysie obudowy modelu TO92.

[Mixann]

Niestety nie udało się tego zrobić. Może wyjaśnię w czym rzecz a być może to jest prostsze niż mi się wydaje lecz z jakiegoś powodu moja głowa tego nie widzi :)

Na rysunku jest układ graficznie symetryczny i elektrycznie też ale wiemy że tranzystory z prawej nie pasują do lewej i odwrotnie. Zakładając klasyczny układ BC546 E-B-C jak zrobić aby trzymając się obrysu TO92 piny zgadzały się dla obydwu stron.

[YasiekCorp]

Niestety nie zrobisz tego dokładnie symetrycznie, bo nie pozwolą na to wyprowadzenia z obudowy, ale jak obrócisz obrys obudowy to za tym pójdą wyprowadzenia. Jeśli chcesz by było symetrycznie w obudowie, trzeba szukać elementów z identycznymi parametrami, ale obróconymi wyprowadzeniami, a to może być bardzo trudne.
Poza tym nic nie ujmuje wyglądu taka lekka asymetria wewnątrz obudowy.

[Mixann]

Tzn ja wiem że tylko wystarczy obrócić ale czasami w ferworze walki patrząc na TOP wstawisz tranzystor zgodnie z rysunkiem zapominając o tym. Dla mnie to nie problem ale dla osoby która tylko weźmie schemat i rzuci okiem na rozkład elementów po montażu może okazać się że nic nie działa . Oby tylko dym nie poszedł

[Mixann]

Wprowadzając drobne korekty i dogłębną analizę zgodności względem schematu, PCB wygląda finalnie tak. Można drukować i prasować