Amplificator clasa D pentru incepatori

[MrPerform]

Salutare. As vrea sa imi construiesc un amplificator in clasa D cat mai simplu, asta pentru ca nu am mai lucrat niciodata cu clasa D. Am gasit schema pe un forum strain unde userul "acca" isi prezinta 2 variante destul de usor de realizat. Unul este construit cu SG3525 iar celalalt cu TL494. Eu as vrea sa imi fac versiunea cu TL494 pentru ca am cateva bucati. Ce nu înțeleg din tot ce se spune pe acolo e tipul de tranzistori folositi ca si finali si bobina de pe iesire pentru ca zice ca trebe sa aiba GAP. Acest gap se face prin "crestarea" bobinei pe interior? El mai spune ca functioneaza bine pana la 18Khz si este setat la 100Khz frecventa oscilatorului, doar ca in zona mediilor are ceva pierderi si ca acest lucru poate fi corectat cu modificare la partea de intrare ca si un OP-amp prin taierea circuitului dintre pinul 2 si 3 iar intrarea se va face pe pinul 2 si iesirea pe pinul 3. Se adauga un condensator intre 1 si 10nF cu o rezistenta in paralel din care se regleaza gain-ul de pe pinul 3 pe intrare.Ca alimentare o sa folosesc 56Vcc dintr-o sursa smps ce o am spre finalizare iar tranzistori am 2 bucati IRFZ48 si as vrea daca e posibil sa ii folosesc pe acestia.Ce parere aveti ?

[Mikrosha]

"gap" este ceea ce se numeşte în romîneşte "întrefier". Adică o întrerupere a circuitului magnetic, un spaţiu în care liniile de cîmp se închid prin aer.

Care-i justificarea: cînd trece un curent mare printr-o bobină, ea are tendinţa să se satureze, şi inductanţa îi scade. Întrefierul face ca saturaţia să apară la un curent considerabil mai mare, cu preţul scăderii inductanţei.

Acuma întrefierul depinde de tipul miezului. Spre exemplu la o bobină făcută pe miez E+E sau E+I, se pileşte mijlocul. Cam aşa:

 

Tranzistoarele trebuie dimensionate să ţină tensiunea maximă de alimentare, şi curentul maxim prin difuzor. IRFZ48 ţin 60V, deci ar trebui să fie OK. Desigur, din cauza comutaţiei mai apar spike-uri, dar diodele interne ar trebui să ţină nodul să nu urce peste 57V sau să coboare sub -1V.

 

Desigur, primele teste le vei face la tensiuni mai mici, şi dacă totul merge bine, poţi urca.

 

Schema mi se pare ok, s-ar putea chiar să meargă. Didactic, pare bună.

Acuma există o grămadă de integrate clasă D care scot puteri de la 1W la sute. De ce nu încerci cu ceva gata făcut?

[MrPerform]

Ok. am inteles dar la cele de tip toroidal cum se face se taie in 2?Am ales schema asta pentru ca e cu putin piese, nu prea are ce sa nu functioneze doar daca oscilatorul nu lucreaza bine si alimentat la 90Vcc ar debita 1100W.Tranzistorii sunt amandoi la fel sau nu?

[Marian]

@MrPerform intrefierul este necesar acolo unde inductanta ( sau traful ) sunt "atacate" cu o componenta continua, fapt care ar putea duce asa cum s-a spus la saturatie. Exista toruri de pulbere de fier cu intrefier distribuit, acelea se pot folosi pentru inductanta de pe iesire, torurile de ferita insa nu se pot folosi.PS:Mult mai elegant si sigur ( si poate si mai performant ) este sa te folosesti de integrate special concepute pentru clasa D la amplificatoare, sunt destul cele care necesita foarte putin componente externe si ofera puteri suficiente, mai ales pentru proiecte din astea didactice.

[Mikrosha]

Da, tranzistoarele sînt identice. Depinde de toroizi. Există unele tipuri care prin construcţie au gap-uri foarte mici şi foarte multe, tocmai pentru a le face să lucreze cu curenţi DC mari. Spre exemplu filtrajele de la ieşirea surselor ATX. Altfel, se poate tăia toroidul, dar nu am încercat niciodată.(LE: marian a confirmat înaintea mea.)Tranzistoarele tale ţin doar 60V, deci cu cei 57V eşti cam la limită. Alte probleme care pot să apară ar fi cross conduction, overshot-uri de tensiune care să ardă tranzistoarele, comutaţie lentă cu palier Miller prea lung care duce la încălzire, etc. Asta pentru că driverul discret e destul de prost pentru tranzistoarele pe care vrei să le foloseşti... Deci nu aş fi aşa sigur că dacă oscilatorul merge atunci totul merge Şi desigur, cum zice şi Marian, mai bine foloseşti un integrat specializat.

[MrPerform]

Ok. Am inteles. Imi poate recomanda cineva o schema? La asta ce imi placea e ca nu are tensiune de alimentare simetrica. Toroidul acela mic galben din sursa de pc e folosibil? Totusi as vrea sa il construiesc daca o sa ma sprijiniti putin pentru ca zilele astea vreau sa imi iau si un osciloscop si problema ar fi ca nu am mai folosit niciodata unul si nu prea stiu unde si ce sa masor in caz de "erori", dar daca imi recomandati voi altceva am sa incerc orice altceva atata timp cat se poate folosi in full range nu doar subwoofer.Dar de versiunea cu SG ce parere aveti?

[Mikrosha]

Te sprijinim, pentru orice întrebări şi nelămuriri sînt dispus să te ajut. Doar că, zic, să faci un amplificator clasă D cu un integrat de sursă de anii 90, cînd există alernative moderne, nu prea se justifică, decît didactic. Dar dacă vrei să-l faci, te ajutăm.

Uite ceva modern, TAS5630 are două canale de 300W şi nu are nevoie de alimentre simetrică. Cred că poţi chiar să le ceri sample-uri

Ia, fă-ţi o părere. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tas5630b.pdf

[MrPerform]

O mica nedumerire. Care dintre aceste 2 osciloscoape sa il iau. diferenta de pret e de 7 euro.1. AXIOMET AX-DS1022C7 - Osciloscopio: digital; Banda: ≤25MHz; Canales:2; 32kpts2.HANTEK DSO5102P - Osciloscopio: digital; Banda: ≤100MHz; Canales:2; 40kpts

[ratza]

Aş merge pe Hantek, are banda mai mare.

[MrPerform]

Am comandat Hantek. Acuma vreau sa ma faceti sa inteleg rolul feritei de pe iesire ca nu prea reusesc sa imi dau seama. Eu din cate stiu inductanta impreuna cu un condensator fac ca defajazul de curent sa se "regleze" si anume în bobină curentul maxim apare cu 90º mai târziu decât valoarea maximă a tensiunii care l-a creat (defazaj pozitiv), iar în condensator curentul maxim apare cu 90º înaintea tensiunii care l-a creat (defazaj negativ). Corectati-ma daca gresesc.Dar aici care e rolul?

[Mikrosha]

Păi la amplificatoarele clasă AB nu ai nevoie de filtru la ieşire că la ieşire ai direct frecvenţă audio. La amplificatorul în clasă D ai armonici pînă la sute de KHz. Astea sînt total inutile, ba mai rău, dacă ar ajunge la difuzor, l-ar încălzi inutil. Aşa că ar fi bine să le filtrăm înainte să ajungă la difuzor. Pentru asta există filtrul LC de la ieşirea amplificatorului.

[MrPerform]

Ok. Sa inteleg ca in teste pot sa pun o rezistenta de 4ohmi de putere pe iesire si pot sa verific daca functioneaza? Daca e asa unde pun si cum osciloscopul ca sa vad daca e totul in regula. Acuma ma apuc de cablaj si poate pe la noapte termin de montat si as vrea sa stiu unde pot sa pun si cum ca sa vad daca e ok pentru ca ferita de pe iesire inca nu o am dar am una galbena de la o sursa de PC si am sa incerc cu aia cu diferite numere de spire, iar daca totul functioneaza si reusesc sa invat cum functioneaza am sa vreau sa imi mai fac 2 pentru 2 subwoofere EV ELX18 dar acestea cu IRS2092 ca am gasit pe net o schema si am inteles ca are tot felul de protectii acest IC. De asemenea as vrea la fel sa imi verific sursa tot cu TL494 care momentan functioneaza bine la 56Vcc stabilizata dar la fel nu stiu unde si ce sa masor.Va multumesc si sper sa iasa ceva frumos din acest subiect.

[Marian]

@MrPerform clasa D la amplificatoare este clasa cu cel mai bun randament al etajului final, ceea ce inseamna faptul ca mult mai multa din puterea primita de la sursa este convertita in putere utila catre boxe, si mult mai putina in caldura disipata pe radiatoare ( asta comparativ cu clasele A si B spre exemplu, mult mai des utilizate ). Randamentul farte bun se obtine prin modul de lucru al tranzistorilor finali, respectiv complet deschis/complet inchis ( ca fapt divers aici conteaza ca Rds-On la mosfeti sa fie cat mai mic, nu la A sau B asa cum eronat spun unii ). Prelucrarea semnalului audio de la in trare se face prin modulatia umplerii, adica mosfetii sunt atacati in porti cu un semnal dreptunghiular cu frecventa mare fixa, dar cu umplere variabila, ei bine rolul inductantei de pe ieswire este sa recupereze sinusoida pentru sarcina ( boxa ), reactioneaza la umplerea variabila si livreaza catre sarcina o unda sinus copie a celei de la intrare ( modul de lucru asemanator cu cel de la invertoarele sinus pur ) dar cu o mai mare putere. Cred ca poti folosi un toroid din ala de la surse ATX galben cu alb, cel mai mare, nici inductanta si nici curentul nu este prea mare ( depinde de tensiunea de alimentare ), deci n-ar trebui sa risti saturatia.

[Vizitator]

Da-mi voie sa te contrazic, cel mai mare randament il are clasaI, in care ambele mosfet-uri sint ON si OFF in acelasi timp, energia reactiva inversa generata de bobina mobila a difuzorului este redresata si convertita in DC, energie care se "readuce" pe partea de alimentare, nefiind disipata de trz finali; clasa de functionare in care NU exista DELOC dar ABSOLUT DELOC, crossconduction, si nici efectul de pumping, ca la clasaD, vorbesc de modul de lucru Half Bridge pentru ClasaD.

 

 

 

http://www.crownaudio.com/media/pdf/amps/137234.pdf

[Mikrosha]

adevărat dar vă depărtaţi de la subiect. Ca să răspund la întrebare, poţi să faci testul pe 4 ohmi. La început nu alimentezi finalul. Verifică dacă oscilatorul lui TL494 merge, trebuie să vezi nişte dinţi de ferăstrău la pinul 5. Vezi dacă la pinii 9-10 apare semnal dreptunghiular. Bagă semnal, vezi dacă se modifică factorul de umplere la aceşti pini. Acelaşi semnal trebuie să fie şi în emitoarele T1 şi T7. Vezi ce amplitudine de tensiune ai aici. Trebuie să coboare sub 2V şi să urce peste 10V, şi să nu stea între. Acum leagă 15V la final, dintr-o sursă limitată în putere pe la 1A. Un bec serie cu 15V e suficient. Becul trebuie să stea stins. Verifică tensiunile în porţile celor două tranzistoare finale. Verifică să nu fie ambele ON în acelaşi timp. Pune rezistenţa de sarcină la ieşire. Vezi ca semnalul de frecvenţă mare care ajunge la ea să fie mic (sub 1V). Bagă audio. Vezi ce se-ntîmplă la ieşire...