Algunas pautas de diseño de fuentes de alimentación para Audio

[andres05]

amigos soy nuevo y me gusta mucho la potencia de audio,tengo una pregunta tiene mas potencia un transformadorrnador con o sin derivacion central

 

[Fogonazo]

amigos soy nuevo y me gusta mucho la potencia de audio,tengo una pregunta tiene mas potencia un transformadorrnador con o sin derivacion central

A igual núcleo magnético igual potencia capaz de ser entregada sin importar la derivación.

 

[andree_127]

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"Un cálculo estimativo de la potencia necesaria seria por ejemplo: para una etapa tipo “AB” que posee un rendimiento de un 60%, 60% lo entrega a la salida y el 40% restante va a calentar la atmósfera.

Así que si queremos armar una etapa de 100 W estéreo (200 W de salida) necesitamos una fuente capaz de entregar 200 W + (200 * 0.4) = 280 W"
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Hola fogonazo un pregunta respecto a lo que posteaste, si 40% se va en calor y solo el 60% va al parlante; ese 60% no vendrian a ser los 200W osea

60% = 200W
40% = 133W y
100% = 333W

espero que me aclares mi duda
saludos

 

[Fogonazo]

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"Un cálculo estimativo de la potencia necesaria seria por ejemplo: para una etapa tipo “AB” que posee un rendimiento de un 60%, 60% lo entrega a la salida y el 40% restante va a calentar la atmósfera.

Así que si queremos armar una etapa de 100 W estéreo (200 W de salida) necesitamos una fuente capaz de entregar 200 W + (200 * 0.4) = 280 W"
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Hola fogonazo un pregunta respecto a lo que posteaste, si 40% se va en calor y solo el 60% va al parlante; ese 60% no vendrian a ser los 200W osea

60% = 200W
40% = 133W y
100% = 333W

espero que me aclares mi duda
saludos

Nones
Estamos hablando de la fuente:
Fuente de 280W
40% de la potencia del amplificador al calentamiento global
Potencia de la fuente = 280W - 200(40/100) = 200 W (Potencia del amplificador)
Potencia de la fuente = 280W - Potencia de pérdidas del amplificador = 200 W Potencia del amplificador.

Aprovecho para aclarar algo que ya había escrito:
El rendimiento de un amplificador clase AB ronda el 60%, es decir que si entrega 100W consume 160W, esto es lo que dicen las matemáticas pero yo tome solo un valor de pérdida de 40%, ¿ Por que esto ?
Por lo siguiente, la señal musical es variable, si no fuera así sería aburrida, es decir que posee cambios de frecuencia y/o volumen, es decir que un programa musical NO es una señal constante y por ende NO tomara de la fuente de alimentación un consumo "Parejo y estable" mas bien un consumo variable en función del tipo de programa musical reproducido.
Si consideramos que el amplificador trabaja de manera que los "picos" del programa musical están dentro de la zona de "Recorte aceptable", todo lo demás estará por debajo de esto, es decir que la mayor parte de la reproducción musical estará por debajo de la potencia máxima del amplificador y por ende NO consumirá en forma "Permanente" los 200W capaces de entregar el amplificador sino mas bien unos 120W (Valor genérico para un tipo de programa musical de alta densidad tipo "Trash Metal").
Por esto me tome el atrevimiento de "Retocar" el valor de potencia requerida, en lugar de un rendimiento de 60% tome otro de 40% lo que me permite emplear una fuente algo menor sin pérdidas importantes.

....Así que si queremos armar una etapa de 100 W estéreo (200 W de salida) necesitamos una fuente capaz de entregar 200 W + (200 * 0.4) = 280 W, este es un calculo “Realista” ya que en realidad la etapa posee un rendimiento inferior al propuesto, pero se compensa con que el programa musical nunca tomara de la fuente la totalidad de la potencia teórica de las etapas, aunque la etapa este trabajando a máximo no llegara a entregar los 100 W en forma continua por las propias variaciones de la música (Incluso reproduciendo “Trash Metal”).

 

[Emi77]

"Así que si queremos armar una etapa de 100 W estéreo (200 W de salida) necesitamos una fuente capaz de entregar 200 W + (200 * 0.4) = 280 W"

Unos post mas atras Ezavalla explico como calcular la potencia del transformador respecto de la formula de rendimiento y el calculo da una potencia superiror a la calculada de esta manera.
Veamos, si tenemos un rendimiento del 60% del amplificador clase AB y un rendimiento del transformador del 80%.
Tenemos que el transformador necesario para una potencia de 200w seria de:

200w/(0.6*0.8)=416w

Doy un ejemplo para que se entienda mejor lo que planteo, con un clase AB de ESP.

Se trata de un apmplificador de 60w (120w estereo) continuos en 8 ohm con una alimentacion de +-35vcc.
Calculo del ejemplo del primer post:
Potencia del transformador: 120w+(120w*0.4)= 168w
Vca= 25-0-25 = 50vca
I= 3.36a

Calculo con la definicion de rendimiento:
Usando un rendimiento de un 50% del amplificador (use ese rendimiento para forzar un poco el calculo y que se vea mejor, pero usen el de 60%, Rod agrega unos pocos w para sobredimensionar un poco el transformador) y un 80% del transformador, resulta
120w/0.4=300w
Vca 25-0-25
I=6a

Rod Elliot dice que para dos etapas de este amplificador se necesita un transformador de 300va 25-0-25vca por lo que el calculo de la definicion de rendimiento es el correcto.

 

[Cacho]

Emi, estás entrando en lo que casi podemos llamar "una discusión de escuelas".

Lo que plantea Fogonazo es que se puede achicar el transformador hasta los valores que él plantea (cosa que es cierta) aprovechando el rango dinámico que tiene la música.

Lo que proponen Elliott y la otra escuela es un transformador que soporte contínuamente la demanda máxima.


Ambas son correctas y no se contraponen:
La una busca el límite inferior (Fogo) y más barato de construir. Si el transformador es más grande no hay drama. Me permito hacer notar que los valores de los que habla Fogonazo en el prmer post son los mínimos. De ahí para arriba, lo que sea.
La otra posición busca el límite superior, ese en el que aplica ya la famosa frase "¿Más? ¿Para qué?". Sólo encarece el precio.
Es como el que se compra un Porsche 911 y maldice porque su velocidad máxima está limitada a 250km/h. ¿Querés ir más rápido? ¿Para qué?.
Más aún, probablemente nunca lo hagas.
Fogonazo calcula un auto mediano, uno que anda bien y nada más.

Con el cálculo de Fogonazo alcanza; con más de lo que calcula Elliott, sobra.


Saludos

PS: Mi criterio se acerca más al de Elliott que al de Fogo, pero reconozco la validez de lo que dice el primer post.

 

[andree_127]

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Consideramos solo una rama de la fuente, la otra será igual.
I = 4,3 A / 2 = 2,15 A
F = 50 HZ (F = 60 Hz para el resto del mundo)
Vr = 45 V * (3 / 100 %) = 1,35 V
C = 2,5 A / (2 * 50 HZ * 1,35 V )

C = I / ( 2 * F * Vr )
Aplicando los valores
C = 2,5A / (2 * 50 * 1,35V)
C = 0,0185 Faradios = 18000 uF

Valor comercial más próximo:
2 * 10000 uF
4 * 4700 uF
8 * 2200 uF
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Hola fogonazo disculpa que te incomode denuevo con mi ignorancia pero respecto a lo que comentaste sobre poner 8 condensadores de 2200uF se refiere a 8 que van de (+) a tierra y otros 8 que van de tierra a (-) osea 16 en total?? o 4 van de (+) a tierra y otros 4 que van de tierra a (-) .
Y otra pregunta que pasaria si pongo condensadores de muy bajo valor, o de mucho valor, algo asi como para saber los riesgo que se pueden correr

 

[Emi77]

Gracias Cacho por contestar, la verdad que no lo habia analizado de ese punto de vista, seria bueno poner los dos metodos para que el usuario elija lo que mas le convenga, ya que el metodo de calcularlo depende mucho del uso que se le de al amplificador.
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Andree_127
Los capacitores serian 8 por cada rama es decir 16 en total, ya que si revisas los calculos podes ver que solo se esta tomando una rama, sobre la capacidad de los mismo es mejor porner varios de ellos en paralelo, es decir de menos valor y que sumados den la capacidad calculada, pero el espacio requerido sera mayor, lo que debes respetar es el voltaje de los capacitores.

Saludos.

 

[Cacho]

De nada Emi.

Por lo que decís de poner los dos métodos, con el cálculo que pusiste más arriba más lo que explica Fogo en el primer post, está explicado el "de Elliott".

En cuanto a la elección, ahí ya juegan varios factores y la experiencia es uno de los más importantes en este asunto. Eso ya daría para un tema nuevo más que para un post en este.

Saludos

 

[Dr. Zoidberg]

Perdon que me meta en este tema, pero aún cuando la posición de estimar un transformador de potencia menor que la requerida es completamente válido, lo que no es válido es hacerlo a partir de un razonamiento incorrecto. Aplicando la ecuación de rendimiento R=Psalida/Pentrada y toda la bola, te dá la potencia real que necesitas. Si vos querés...le ponés menos y es lógico ponerle menos, pero no sin conocer la demanda real de potencia y la aplicación del amplificador. Si tenés un amplificador para subwoofer...es mejor que no le pichulees en la potencia del transformador, ya que es probable que tenga que soportar períodos relativamente largos entregando alta potencia (no se si la maxima, pero si muy alta), cosa que no sucede con un amplificador de rango completo que vé todo el rango dinámico de la señal de entrada (y vuelta la burra al trigo). En este caso, para un amplificador "de la casa", podés poner sin problemas la mitad de la potencia y aún así va a andar perfecto...pero siempre sabés cual es la necesidad máxima y bajo que condiciones se produce.

Claro que como dice Cacho, en este ultimo punto la experiencia es clave para saber cuanto bajar de la potencia maxima y lograr que el amplificador funcione OK, pero si tenés dudas...pues usá la máxima y listo.

Quedan algunas cosas por considerar, como la regulación de la tensión del transformador bajo carga, que es mucho mejor en un transformador de mayor potencia y no vas a tener que agregarle 3 o 5 volts extra esperando que se caiga cuando le sacás corriente...pero eso es otra historia.

Saludos!

 

[Emi77]

Bueno luego de lo que aclaro Ezavalla, pregunto, ya que para el subwoofer no hay que disminuir la potencia, como se puede manejar esto en Graves, Medios y Agudos en un sistema multiamplificado?, es decir se puede usar un transformador. tal vez calculado como lo expone Fogo para los medios y agudos?, o algun tip que pueda ser de ayuda?...pregunto por que mi experiencia es nula.

 

[Cacho]

Tips...

A ver:

Ampli de Guitarra Eléctrica: Va a estar saturado y sonando al máximo bastante tiempo (en relación con la música normal, si es que eso existe), entonces no escatimar en el transformador ni en los condensadores. La fórmula de Fogo anda, pero un 25% extra de potencia (o más, ahí ya va en lo que diga la experiencia) viene bien.

Ampli de Bajo Eléctrico: Frecuencias bajas, consumo alto, pero no va a tener los periodos de saturación del de guitarra. Puede achicarse un poco el transformador, pero mantené un buen filtrado. Anda decentemente bien la fórmula de acá.

Ampli para Graves: Pesadilla. Trafo del tamaño y peso de un auto chico y condensadores del tamaño de una lata de gaseosa. No, mejor una lata de cerveza. De las de medio litro.. En pocas palabras, no ser "discreto" con la fuente. Vámonos más para el lado de Elliott.

Amplis para Medios, Agudos o Full Range (la enorme mayoría de los casos): El cálculo de este post funciona perfecto y es más barato.

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Obviamente esto no es una regla de oro y hay variaciones: Un amplificador Full Range al que le vas a meter música dance al máximo con 3dB de rango dinámico va a necesitar una fuente más grande que uno que se va a usar para los 12dB de la música clásica.
Experiencia de nuevo...


Saludos

 

[Lord Chango]

Hola a todos! Estoy haciendo un amplificador estéreo, con unos tda 2050, los cuales voy a alimentar con un transformador de 16-0-16. El problema es que, una vez rectificado y filtrado, sin carga, me da unos +-37v, cuando en teoria deberia dar +-16*(1.4)=+-22.4v. Me imagino que al conectar la carga bajara, pero asi y todo me parece excesivo, y tengo miedo de quemar algo, je. Alguien sabe si es normal? No creo haberme pasado con los capacitores de filtro, porque segui al pie de la letra los calculos del principio.

 

[Dr. Zoidberg]

O ese transformador no es de 16+16 sino de 24+24, así que vas a tener que cambiarlo...o el error de medición que has cometido es exageradamente grande..
Vos sabrás...
Y con carga va a bajar, pero no menos de 33+33V lo que es demasiado para el TDA2050.

 

[Lord Chango]

Yo pense lo mismo, por eso lo primero que hice fue medir el secundario, pero me daba 16v, entonces no supe que pensar, se me quemaron los libros. Voy a revisar de vuelta, por las dudas que haya errado fiero. Gracias!

 

[Dr. Zoidberg]

Entonces posteá el esquema que estas usando, por que parece que has hecho un doblador de tensión.

 

[Lord Chango]

Tal cual, conecte mal los cables, y me di cuenta reciencito nomas, al momento de subir el PCB del rectificador. De todos modos, lo subo, por ahi le sirve a alguien, está hecho para un puente rectificador tipo KPBC, y 10 electrolíticos de 2200uF. Gracias ezaballa por los comentarios, si no me decias lo del doblador de tensión, no me daba cuenta.

 

[Polioxyde]

Hola a todos:

Acabo de leer el post y me parece excelente (me ha servido mucho). Ahora bien, quisiera saber si estos calculos sirven a la hora de diseñar un amplificador de valvulas, o si habria que modificar algo.

Un saludo.

 

[DanielU]

Estoy con los calculos para un transformador que alimente dos LM3886.

40W+(40*0.4) = 56W

Va = Vcc/1.4142)+1.4V
Va= (65/1.4142)+1.4 = 45.96+ 1.4 = 47.36 aprox. 48V .- Seria 24Vca por cada rama.

56W/48 = 1.16A por cada canal del amplificador.

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Hasta ahi todo bien, calcule los valores de capacitores y puente de diodo

5A para un canal, si hago uno estereo serian 10A.

Capacitores: C= I / (2*F*Vr)

I= 0.58 A ( un canal)
F = 50Hz
Vr = 0.975 v (3%)

Obtuve 5900uF .

Pero lo que no entiendo es la capacidad de filtrado que debe tener la fuente en las salidas del puente rectificador.

5900uF entre la salida positiva del puente de diodos y GND y 5900uF entre la salida negativa del p. de diodos y GND.

O tengo que repartir esos 5900uF ?. 2950uF entre la salida positiva del puente de diodos y GND y 2950uF entre la salida negativa del p. de diodos y GND.


PD: me da mas satisfaccion calcular la fuente para mi amplificador que copiarla de algun sitio

 

[Oscar Monsalvo]

56W/48 = 1.16A por cada canal del amplificador.

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I= 0.58 A ( un canal)

Creo que hay una discrepancia aqui, si son dos canales deberian ser 1.16A y el valor que te de la ecuacion seria el valor del filtro por cada rama de alimentacion entre +-V y tierra.

Saludos