Surse flyback de putere pentru audio

[Marian]

Salut.

 

Deschid topicul asta la rugamintea lui Victor care propune spre analiza schema sursei de la boxa activa Electro-Voice ZLX15, o sursa flyback destinata alimentarii de amplificator audio de putere ( de aici si titlul ales de mine ). 

Recent si Valentin mi-a sesizat niste surse flyback de putere considerabila ( daca le gasesc le voi atasa ulterior ).

Prin urmare deschid topicul asta in care incep cu propunerea lui Victor pe care o puteti analiza si comenta asupra ei.

Puteti deasemeni comenta la modul de principiu, avantaje si dezavantaje in cazul flyback pentru audio si la puteri considerabile, probleme constructive ce ar putea fi intalnite, posibile solutii, etc... Daca tot par sa fie populare in industria audio ( nu am o analiza proprie a tendintelor, doar reproduc ce mi s-a zis ) atunci poate n-ar strica sa se dezbata un astfel de subiect.

 

Sursa propusa de Victor este asa cum am zis EV ZLX15:

 

O sursa flyback a carei putere exacta si tensiuni principale nu se cunosc, se cunoaste doar puterea boxei de 1000W clasa D ( conform paginii de producator ), obtinuti probabil pe o consiguratie punte pentru ca tensiunile nu pot fi prea mari, as estima un +/-35V judecand dupa zenerele de la opto si dupa faptul ca regulatoarele 317 si 337 sunt alimentate direct din iesiri. 

 

Stiu ca e o deschidere sumara de topic dar asta am asta ofer.

Subiectul in sine mi se pare oportun pentru ca am observat scheme de puteri mari pe configuratie flyback, personal nu m-as avanta la asa ceva, cei care au calculat si construit flyback-ul stiu la ce ma refer, insa daca altii o fac atunci...

 

O chestie pe care am remarcat-o aici si pe care nu mi-o explic este lipsa filtrarii din primar, pe reteaua redresata nu exista electrolitic, doar un nepolarizat infim.

Initiam am crezut ca s-ar face un soi de corectie al factorului de putere insa nu exista sincronizarea pe 100hz deci...

Poate ceva imi scapa mie insa nu mi se pare ok, nici nu vreau sa ma gandesc la regimul de lucru al mosfetului, la evolutia umplerii, etc...

 

Spor.

[modoran]

Sunt atatea scheme incomplete sau cu greseli ( mai mult sau mai putin intentionate ). De unde stii ca nu este cazul si aici ( inteleg ca nu ai vazut sursa asta in mod practic ) ?

[vijelie02]

Se pare ca @Marian are dreptate in ceea ce priveste condensatorul din primar sau schema e corecta

Realizarea trafului este adevarata provocare la o sursa flyback.

[Marian]

Stiam ca am dreptate.

Dilema mea este de ce s-a ales solutia asta?

Posibil/probabil reduceri de costuri, totusi...

[maxente]

In sistem de amator, cum suntem marea majoritate pe aici, nu merita sa iti bati capul cu flyback-uri de putere, mi se pare prea complicata sursa de pus pe picioare. Mai repede trântești o semipunte, ai putere destula si in audio n-ai nevoie de stabilizare.

In sistem industrial, cum e sursa de mai sus, nu stiu ce sa zic... probabil ca nu e asa complicata sursa de facut.

Ca discutie e ok, mai ales pentru depanare in caz de defecte aparute la astea industriale.

[Vizitator]

Din motive de reducere costuri,fiabilitatea e mai buna asa decat cu un butoi de electrolitic(un cond.nepolarizat e mai fiabil)...iar atata timp cat fet-ul ramane in parametrii limita de functionare nu e nici o problema.Au preferat sa mai puna o celula in plus la filtrul de pe intrare si gata...normal, la ce regim de comutatie are fet-ul, cred ca genereza o multime de spike-uri spre retea.Eu ma mir ca intr-o zi nu le bobineaza cu nylon de pescuit la cata economie vor sa faca

Editat Mai 12, 2019 de Vizitator

[cristi7521]

@Marian, poti pune schema la o rezolutie mai buna?

Cred ca acest review de pe amazon da mai multe detalii:

 

Technical teardown: There is a switching power supply that runs at 330kHz and supplies +/- 36V rails for the amplifier ICs.
The HF amp is an ST TDA7294 linear amp IC that is rated for 100W.
The LF amp is an NXP TDA8953 switching amplifier rated at 420W at 93% efficiency.
The signal op amps are MC33178 (6).
There is an ST ARM Cortex M3 uC 32F100 with 128k flash. This seems like overkill to run an LCD.
There is an Analog Devices ADAU1701 DSP with 2 ADCs and 4 DACs built in. This is where the EQ and clipping detection and limiting happen. It's all good circuitry but the TDA7294 is horribly inefficient. I'm surprised they didn't use a switching amp for this unless they are concerned about a switcher not performing well enough at high frequencies. The LF amp is very nice but VERY under utilized as it only outputs about 10W RMS max.

Technical sound test: I uses a pink noise generator and ran the volume up until the LCD/DSP displayed "limit". The measured SPL with C weighting at 1 meter was 117dB. Turning it up all the way only increased the output by 1dB.
I then changed the signal to 1kHz sine wave. The output at 1meter was 111dB before the LCD/DSP said it was at "limit". Increasing the volume to the max increase the output to 118kB.
This output is far from the advertized and specified output power of 127dB. This is very disappointing and disturbing that EV would lie so much about the specs. I have been a fan of EV for 25 years because they have typically done a very good job on specs.
They advertize a 1000 watt amplifier which is true IF it was configured correctly. Unfortunately the power supply is not capable of supplying the specified power as it is configured. With a 72Vpp PS, the peak into 8 ohms is 650W and 450W RMS but the DSP limits it much more.
I measured the input power (the 120VAC input on the power cord) at 3 different conditions:
during idle the power consumption is 20W,
during full power (no clipping) the power consumption is 55W,
during full power with clipping the power consumption is about 110W.
Assuming a 93% efficient amp for the LF and 40% efficient amp for the HF, the combined output can only be about 15 Watts.

15 watts of output is far from 1000.

Editat Mai 12, 2019 de cristi7521

[maxente]

Poate ajuta poza asta ca rezolutie, e luata cupa elektrotanya

Editat Mai 12, 2019 de maxente

[cristi7521]

Multumesc pentru schema. Nu se vedea  bine tipul tranzistorului Q1.

Am cumparat acum ceva timp de pe forum o sursa destinata amplificatoarelor clasa D ce scoate +-35V, +-15V, are in primar 2x82uF si tranzistorul este asemanator (15A sau 17A).

Configuratia cred ca era tot flyback.

Puterea data de producator este 100W continuu cu max. 200W pentru 2 secunde. O sa o caut sa postez mai multe informatii despre ea.

[iop95]

Daca reduci timpul la care te referi, poti sa obtii puteri de kW, MW sau TW... cum e laserul de la Magurele.

Promovarea unor valori, fara precizarea clara a conditiilor, poate merge in reclama mai mult sau mai putin mincinoasa dar nu in zona tehnica, care nu da fizica pe abureala...

[Vizitator]

Ups...acum am vazut 1000W...never in configuratia aia;am avut dreptate cu economia in tot si toate.Pentru puteri mari se foloseste printre altele redresarea sincrona...cu fet-uri 

[Marian]

10 hours ago, WINNER 777 said:

e mai buna asa decat cu un butoi de electrolitic(un cond.nepolarizat e mai fiabil)...iar atata timp cat fet-ul ramane in parametrii limita de functionare nu e nici o problema

Cate surse flyback ai proiectat cap-coada?

Si cate din ele erau fara filtrare in primar?

 

9 hours ago, cristi7521 said:

@Marian, poti pune schema la o rezolutie mai buna?

Cea pe care am pus-o e singura varianta pe care o am.

 

9 hours ago, cristi7521 said:

Cred ca acest review de pe amazon da mai multe detalii:

Eu as zice ca nu, si as argumenta cu 2 amendamente:

 

1. Frecventa de lucru a sursei este aproximativ 95khz, nu 350.

2. Este o tampenie sa spui ca puterea este un anumit numar de decibeli!

Puterea se exprima in W, decibelii sunt doar un raport NU o valoare anume a unui factor, si sunt complet irelevanti daca nu sunt raportati la ceva anume.

 

Si nu in ultimul rand, puterea aia pretins a fi masurata din alimentare e prea mica sa poata fi luata in seama ( fraza bolduita de tine ).

Fa niste calcule si-ai sa vezi...

 

8 hours ago, WINNER 777 said:

Pentru puteri mari se foloseste printre altele redresarea sincrona...cu fet-uri

Redresarea este ultima problema a unei surse in comutatie.

Totusi care este legatura dintre schema pusa de tine si subiectul topicului???

 

PS: Scopul topicului nu a fost sa postam review-uri de pe net, ci parerile proprii, mai mult sau mai putin tehnice, mai mult sau mai putin argumentate dar la subiect. 

Flyback de putere mai mare, merita sau nu in regim de amator?

Ca in regim industrial exista.

Editat Mai 13, 2019 de Marian

[Vizitator]

Daca afirmi ca redresarea sincrona este ultima problema a unei surse in comutatie atunci sunt lamurit de nivelul la care se discuta aici.Flyback in regim de amator eu zic ca nu se merita.

Editat Mai 13, 2019 de Vizitator

[vijelie02]

Daca nivelul nu corespunde asteptarilor d-voastra aveti posibilitatea sa evitati subiectul. Apropo' , corect este: nu merita. Toate bune.

[Marian]

Vad ca oamenii nu se ingramadesc sa comenteze tehnic la subiect asa ca incerc sa o fac eu, argumentand totodata de ce eu nu as recomanda flyback de putere mare in regim de amator ( sau oricum eu unul nu m-as avanta la asa ceva ).

 

Si eu la fel ca si altii sunt convins ca motivul pentru care se apeleaza la asa ceva este dictat de costuri si probabil si gabarit.

O sursa flyback are un avantaj greu de ignorat fata de cam toate celelalte topologii, si anume simplitatea schemei care vine la pachet cu dimensiuni mai reduse ale montajului, componente mai putine si implicit costuri mai reduse. Si atunci de ce nu recomand eu flyback?

Pai argumentez cu propria experienta, un proiect comercial de-al meu initiat undeva anul trecut si constand intr-o sursa flyback continuu cu o singura iesire de 35V la 5A, ideea fiind o sursa simpla, ieftina si cu gabarit redus ca alternativa pentru alimentarea regulatoarelor mele de la vanzare de 5,5A. 

Pun aici calculul integral al trafului si recomand sa-l parcurgeti ca sa intelegem cu totii despre ce este vorba:

Traf1.docx

 

Schema de baza este testata, totul ok mai putin o chestiune care m-a deranjat si pentru care inca de atunci proiectul a ramas in asteptare din lipsa de timp, disipatia pe snuberul RCD din primar cam mare in sarcina maxima.

Aici e baiul pentru ca asta e data de inductanta de scapari, iar aia este influentata de modul de lucru ( continuu/discontinuu ) si stilul de bobinare.

Rezolvarea in cazul meu va fi o reabordare a stilului de bobinare insa am o problema cu masurarea precisa de inductante mici, desi am 3 L-metre diferite ( cumparate de pe forum ), niciunul nu este satisfacator la inductante mici, deci o sa trebuiasca sa ma dotez cu un L-metru comercial ceva mai serios, stiu divaghez si-mi cer scuze.

 

Ideea este ca daca la nici 200W am avut probleme cu snuberul din primar, va puteti imagina ce se intampla la puteri de mai multe sute de W ( sau chiar peste 1 kW ), asta deoarece pierderile pe scapari sunt direct proportionale cu valoarea curentului. Sigur, la puteri mari inductantele trafului sunt mai mici deoarece si curentul este mai mare, deci si scaparile ar trebui sa fie mai mici, insa care variatie este mai semnificativa ( reducerea scaparilor sau cresterea curentului ) n-as putea spune. Imposibil cu siguranta nu este, la nivel industrial bobinarea automatizata a trafului ar trebui sa dea rezultate mult mai bune si perfect repetitive, deci asta cred eu ca ar fi principalul motiv pentru care pierderile pe snuber-ul din primar sunt acceptabile la sursele flyback de putere mare de la diverse marci audio.

In schimb in regim de amator...

 

Referitor la schema cu care am inceput topicul ( schema pe care repet, o am de la Victor ), personal imi pastrez convingerea ca lipsa filtrarii din primar este daca nu o anomalie, oricum nerecomandabila ( daca aveti argumente in favoarea solutiei postati va rog ).

In schimb are strictul necesar si pare destul de ok dimensionata ( alimentarea partii de control putea fi mult mai simpla ).

Astea sunt opiniile mele, daca aveti altele postati va rog.

 

PS: Rectificare la o afirmatie anterioara a mea, am zis ca frecventa sursei este 95khz calculand frecventa oscilatorului, am omis insa faptul ca la 3845 frecventa de comanda a mosfetului ( si deci pe traf ) este jumatate din oscilator, deci frecventa de lucru a sursei ar fi undeva putin sub 50khz.