Zpětnovazební samokmitající zesilovač 2,2kW/4R

[samponek]

Jedná se o zesilovač ve třídě D typu self oscillating digital feedback se zpětnou vazbou před cívkou.
Vstupní citlivost 200mV, zesílení 150, ve zpětné vazbě integrovaný Loudness, amplituda trojúhelníku 6V Je to samokmitací zpětnovazební na 360kHz nastavené napevno.
Výstupní cívky jsou zapojené v protifázi pro minimalizaci EMI a jsou na feritových jádrech EI 40, vzduchová mezera 3mm, a maji 14 závitů.

Zesilovač je můstkový, napájený spínaným zdrojem 138V/23A. Mosfety jsou IRF644 vždy tři paralelně, obsahuje proudovou ochranu.

Zesilovač je možné využít i jako PWM regulátor otáček umožňující rekuperaci, brždění a změnu směru chodu motoru, ale také jako regulovatelný napájecí zdroj napětí a proudu, protože třída D se chová jako reverzní spínaný měnič napětí.
Zesilovač jsem použil pro stavbu systému LRAD ( Long Range Acoustic Device ) kde budí výkonový měnič 1000W 16kHz https://www.lradx.com/

[martin knocik]

vyzera zaujimavo, len tak ďalej. Konečne zosik zo súčasnosti a nie ďalší elektronkový krám. Schému a odmerané priebehy neukážeš ? Nad modernejšími mosfetmi (menšie paraizitné kapacity )si neuvažoval ?

[Jozko95]

martin: dovolil by som si podotknut, ze tie "elektronkove kramy", ktore tu poslednu dobu pribudli, maju tipujem aj tak lepsie parametre ako zosik, ktory ma cievky a vlastne vsetko z PC spinanych zdrojov a to, ze preco su to kramy, ked su tam elektronky uz vobec nechapem, ale budis

[samponek]

Momentálně využívám zesilovač v systému LRAD, kde budím výkonový měnič na 16kHz https://www.lradx.com/

Schéma mám nakreslené v ruce, touto cestou chci poprosit někoho kdo má Eagle a ovládá ho o překreslení.

[zdenko4017]

martin: dovolil by som si podotknut, ze tie "elektronkove kramy", ktore tu poslednu dobu pribudli, maju tipujem aj tak lepsie parametre ako zosik, ktory ma cievky a vlastne vsetko z PC spinanych zdrojov a to, ze preco su to kramy, ked su tam elektronky uz vobec nechapem, ale budis

Definuj "lepšie parametre".

[martin knocik]

pomer cena/výkon alebo cenova dostupnost pre väčšinovú populáciu v SR to určite nebude žial z elektroniek sa stal ďalší prejav snobizmu. D trieda, to velký výkon za najpriaznivejšiu cenu.

zaujímavá vecička ten LRAD

[amater63]

A hlavně co do zesilovače dávám do vstupu (signál IN) a tím pádem co jde ven( RS-,sluchátka),každý má své.

[Milos66]

martin: dovolil by som si podotknut, ze tie "elektronkove kramy", ktore tu poslednu dobu pribudli, maju tipujem aj tak lepsie parametre ako zosik, ktory ma cievky a vlastne vsetko z PC spinanych zdrojov a to, ze preco su to kramy, ked su tam elektronky uz vobec nechapem, ale budis

Nebude to náhodou tým, že na Genius plastových repráčikoch z Tesca to nejako hrať dobre nebude?

[lucky62]

Rôzne riešenia majú rôzne plusy a mínusy...
Vykašlite sa na žabo-myšie vojny...

Plošný spoj by potreboval trošku profesionálnejšie vyhotovenie...

Ale každopádne tento počin dostáva odo mňa K+.

[Jozko95]

zdenko4017: Tak autor zatial neuviedol ake ma zosilnovac THD, frekvencny rozsah a podobne, ak by to mal byt zosik urceny na audio, nakolko to pouziva na ine ucely, samozrejme vtedy tieto parametre niesu moc podstatne.

martin knocik: Ano v tom budem s Tebou suhlasit, tam je ten pomer jednoducho jasny a len blbec by tvrdil opak, ale myslim si, ze tvrdenie, ze elektronky su znakmi snobizmu je trosku pritiahnute za vlasy, nakolko to moze byt len akasi tuzba po retro, to by potom snobom boli aj ludia co vlastnia veterany a rozne historicke kusky, ale samozrejme, kazdy ma nazor iny.

Milos66: Tak predpokladal som, ze clovek, co zainvestuje nie malo penazi do elkacu, tak to nebude na takych repracikoch pocuvat presne, ako na tom nebude pocuvat techno a hip-hop a ak hej, tak je to "tokok".
A povedzme si otvorene, na takych repracikoch bude hrat zle akykolvek zosik...

Sorry za OT.

K teme:

vyzera to zaujimavo, to sa musi uznat, akurat to celkove prevedenie by mohlo byt lepsie podla mna, ako prototyp na merania, skusky a podobne by som to bral, ale ako akysi final pouzivany v praxi by som to ja osobne spravil trosku "profesionalnejsie" minimalne normalnu DPS, hlavne kvoli mozno spolahlivosti resp. udrzby v buducnosti.

[samponek]

Právě proto prosím o překreslení schéma do Eagle a návrh DPS ( je to složité a já to nezvládnu )

K těm elektronkám : Na místě integrátoru by se v tomto případě Elka hodila ( má to více důvodů, na integrátoru záleží moc, trojúhelníková vlna 360kHz musí být čistá ) vzniknul by hybrid Déčka
Zvolený typ ( self oscillating digital feedback ) vazba před cívkou má také své důvody, právě kvůli kvalitě trojúhelníkové vlny.

[hpeter]

Trochu to pripomina pojazdny 95 GHz "pipi gril" namontovany na obrnenych autach. Namiesto polievacich aut proti vytrznikom. https://www.rt.com/news/weapon-us-microwave-cannon-363/

Vykašlite sa na žabo-myšie vojny...

Asi tak.. namiesto technickej diskusie, iba utoky. Pomenovanie soplforum ma pricinu.

[Washu]

Keby autor uazal schemu mozno by bolo o com sa bavit. Eagle nieje potrebny, ako technik je predpokladam schopny zobrat pero, papier a nakreslit ju. A odfotit vysledok je uz hadam to najmenej.
Ak schemu zverejnit nechce, ok aj to je moznost. Ale potom sa nemame o com bavit a tema je zbytocna.

[samponek]

Já bych ho zveřejnil, ale budete nadávat

Zapojeno v můstku, druhá polovina je stejná a zapojuje se akorát zpětná vazba na odpor 33k (pin FB2) a výstup integrátoru do komparátoru druhé poloviny.
Dole napájecí zdroj 138V/23A ( šest kusů v sérii, každý 23V ) v autě napájený 3kW invertorem 12V nebo 24 V DC (v případě zájmu zveřejním )

Na papíře je to dobře čitelné, ale jak je to v počítači, tak katastrofa.

-- Spojený príspevok 11 Dec 2016, 17:44 --

[martin knocik]

Preco beris FB signal pred LC clenom ? Nrbolo by logickejsie brat FB signal za LC clenom abykompenzovala nedokonalosti vystupnehoLC clena pri roznych zataziach ? Mohol by si prosim trochu opisat funkciu obvodov s LF412 operakmi ? Aky je vyznam bf423 vlavo dole ? prudove obmedzenie ti funguje spolahlivo ? Staval som podobny obvod prudoveho obmedzenia, ale mal som problem s prudovymi spickami pri zapinani mosfetov (reverse recovery internych diod) a aj rusemim z kratkych ihlovych pulzov ktore bez problemov preliezali rc filtre na vstupe operaku.

[samponek]

Je to výkonový hysterezní oscilátor a kmitá na základě zpoždění, kvalita trojúhelníkové vlny je lepší než u oscilátoru, který kmitá na základě phase-shift ( zpetná vazba za cívkou )
Také je kvalita trojúhelníkové vlny u tohoto typu oscilátoru lepší než u řízeného D zesilovače.
Tranzistor BF423 převádí výstup komparátoru mezi hladinami napájení +-15V proti středu na -70V, protože logika 4030 je napájena z plus 5V proti -70V a IR2110 z plus 12V proti mínus 70V.
Rozdíl potenciálů je 85V, proto převodník BF423 mezi hladinami na vstupy hradel 4030 na 5V.

Na kvalitě trojúhelníkové vlny, která má v tomto případě amplitudu 6V závisí zvuk zesilovače a její velikost neovlivňuje hlasitost, jako je tomu u řízeného D zesilovače.

Výsledek je, že zesilovač naprázdno nešumí, ani při zesílení 150, nebo třeba i 1000. ( zesílení v téměř otevřené smyčce je 12000, kdy je to ještě stabilní. Potom se to rozkmitá na vlně 10Hz )

První operák je předzesilovač, který má na vstupu dolní propust, protože když máš nestíněné dráty a vede vstup vedle výstupu, zahltí se nosnou a vlivem kladné zpětné vazby roste násobněkrát hlasitost.

Druhý operák je invertující integrátor, který je spolu s invertujícím komparátorem součástí zpětné vazby.

Třetí je integrátor druhé poloviny mostu a pro nf signál je neinvertující, na výstupu je potom napětí v opačné fázi, reproduktor je zapojen mezi výstupy mostu, kde je dvojnásobné napětí a přibližně čtyřnásobný výkon.

Hradla 4030 tvoří deadtime generátor 70ns a odpory 100 s diodou před mosfety tvarují Ug, Odpor zpožďuje a dioda slouží k rychému vybití gate, aby to při 400kHz nešlo proti sobě a nevznikaly nárazy, jehlové překmity, které mohou poškodit tranzistory a také zatěžují příčným proudem koncový stupeň a snižují účinnost.

[xmilos]

Eagle nieje potrebny, ako technik je predpokladam schopny zobrat pero, papier a nakreslit ju. A odfotit vysledok je uz hadam to najmenej.

dovol mi pripomenut, ako sa niektori clenovia vozili po autorovi, ze nech nic sem nedava, ak nevie nakreslit schemu v PC.

[samponek]

Start oscilátoru probíhá v hysterezním módu. Komparátor se vlivem vlastního velkého zesílení otevře ( má v té době na obou vstupech nulové napětí ) BF423 se uzavře, spodní mosfety se otevřou a komparátor čeká než se nabije pumpa, to trvá více pracovních cyklů. Na výstupu se objeví harmonické kmity 430kHz, které se zvětšují a až napětí ve ZV dosáhne na překlopení komparátoru zpět nasadí oscilace.

Při zapnutí do zásuvky , nebo výpadcích napájení, či přechodu ze Standby, nebo ze zkratu to nedělá rány do reproduktoru, protože PNP tranzistor BF423 je z celého oscilátoru nejrychlejší, otevře se jako první a tím znemožní nabití pumpy do doby, než se napětí zdroje opět ustálí.

Je to velmi vhodné pro stavbu zesilovače ve třídě TD ve funkci napájecího zdroje a aktivního filtru Déčkové nosné pro zesilovače ve třídě AB, nebo jenom B.
Montáž do AB zesilovače včetně SMPS zdroje co mají napájení do 140V. Výkon takového zesilovače je oproti původnímu asi čtyřnásobný, omezený jenom proudem přes BJT, ten se nastaví u D.

V AB se neprovádí zásahy, ale je vhodné odpojit škrtiče v bázích budičů koncových tranzistorů, které původně sloužily jako ochrana proti zkratu a pokud to zapojení umožňuje, tak odstranit, nebo snížit emitorové odpory jen aby zůstala zpětná vazba pro řízení klidového proudu, protože žerou výkon a zatěžovací impedance může být poloviční. Taky je dobrý když má AB rezervu v proudovém zesílení aby nekazil účinnost a symetricky limitoval.

Do déčkové zpětné vazby osadit odpory stejné jako jsou v původním AB, aby to šlo spolu. U předzesilovače spojit -IN s výstupem OZ, aby měl zesílení 1.

Na výstup D dvě rychlé usměrňovací diody a přes tlumivky do napájení AB. Pokud má AB na desce nějak velké elyty tak odpojit. Na pokrytí spotřeby a příčného proudu AB nějakých 50mA až 150mA v době kdy je D nečinný stačí nahoře i dole filtrace 1u/400V.

První harmonická 360kHz ať má třeba 5V ničemu nevadí, AB tranzistory jsou pro ni trvale nevodivé a pokud jsou tam navěšený další věci, předzesilovače, indikátory, tak taky napájet usměrněním déčkové nosné.

Pokud měl AB před tím potíže s udržením klidového proudu v závislosti na teplotě, tak mu injektovat do ZV čistou první harmonickou 360kHz pár mV a zpětnovazebně řídit klidový proud z déčka.

Spínací kmitočet je možné potom snížit z 360kHz na polovinu až třetinu integračním článkem 10k a asi 200p ve ZV, výkon tím ještě o pár stovek Wattů vzroste.

Výhody AB třídy jsou zachovány, nedostatky D třídy potlačeny a jako celek to nehřeje.

Tranzistorový D zesilovač 900W, budící obvod mosfetů typu totem pole, diferenciální zesilovače ve třídě A, jádra typu RM.

[samponek]

martin knocik :

Ty jehlové překmity tam být nesmějí, jinak proudové omezení nefunguje správně, ani celý zesilovač nefunguje správně. Aby tam nebyly nastavíš deadtime generátorem.

[samponek]

Tranzistorový samokmitající zesilovač typu phase-shift (zpětná vazba za cívkou) f=290kHz

Podobnost s lineárním zesilovačem 500W s jedním blokem IGBT BSM200GB120 ve třídě AB není náhodná.