Amplificador HighEnd Clase D de 25W a 1250Wrms sólo con 2 MosFets N

Buenas tardes,

Complementando lo anterior, hice los cambio sugeridos por gabriel_diy y ahora probe con +/-67v y la tarjeta trabajo bien, sin peros en cuanto al sonido, solo el tip31 calienta mucho no se puede tocar (posteriormente la agregue el disipador de calor y un ventilador). Mantuve trabajando la tarjeta durante 1/2 hora a 1/4 del volumen y todo bien, después conecte otro parlante de 8ohms en paralelo para probar en 4ohms y apenas lo conecte con lampara en serie se puso en corto casi todo (2n5401, ir2110, lm311 y los 2 mosfets) pense que todo iria bien, a la Tar_A le he conectado 2 parlantes en parlelo y trabaja muy bien.

Hay algo mas que no logro ver.

Saludos.
 

shevchenko

Well-known-Ruso
Yo habia usado unos transistores mucho mas grandes que esos tipo bd139/0 y no tuve dramas ahí
 
Este amplificador calienta poco, pero lo hace. Lo ideal es agarrar con un mismo disipador los mosfet de potencia y el tip, ya que este conecta a GND el disipador.

Con un disipador por ejemplo como el de las fuentes ATX funciona perfecto, si calienta mucho mas, cambiaria el IR2110.

Suerte!
 
Hola a todos, he seguido este tema y tengo una duda
¿Cómo seria mejor armar la red snubber?
¿una red al lado de cada mosfet o una sola en paralelo al filtro pasabajos?
snubber2.PNGsnubber.PNG

Gracias y Feliz año a todos
 

Fogonazo

"Qualified exorcist approved by the Vatican"
Cambios que se han comentado aquí, tanto del autor como otros usuarios, para futuras versiones.
Al level shifter hay que bajarle la disipacion solo para altas tensiones, pero no es recomendable el cambio que siguiere gabriel, no aumentar la resistencia de 120 porque se pone mas lento el level shifter lo que hay que hacer es esto:
1610407169735.png
Agregar R37, R35 y R36 de 10k 1/2W para disminuir la disipación en los transistores, agregar la resistencia R41 de 470 Ohms para balancear el level shifter, disminuir la resistencia R40 de 120 a 100 Ohms para eliminar una oscilación parasita que aparece en la onda y aumentar la tensión a 15V.
120Ohms
1610408422800.png
100Ohms
1610408500128.png
Otra mejora es agregar snubber's a la salida, antes y después de filtro, esto lo vi en un manual de servicio de un amplificador NAD M22 que usa la misma configuración UcD
1610409203307.png
la siguiente y ultima mejora es para evitar el pop de encendido y brindar de mucha estabilidad al amplificador y evitar las muertes súbitas al encendido (cross conduction al encendido)
1610414290194.png
Consiste en una pre-carga de la fuente flotante y un delay en la pata de shutdown, lo único que hay que calcular es R40 y R41 y es:
R(kOhm)= (Vac-20V)/10.7mA
Ej: R(kOhm) = (62Vac-20V)/10.7mA = 42/10.7mA = 3.92k valor comercial 3.9k
 
Hola, tengo algunos IGBT de los modelos FGH40N60SF y GT40J121 mi consulta es si al reemplazar los mosfet por éstos obviamente tendría menor eficiencia pero me permite trabajar a un mayor voltaje . Vale la pena hacer esto? Seguirían siendo los mismos resultados? Empeoraría?. Si alguien me pudiera dar su opinión se lo agradecería.
 
Hola, tengo algunos IGBT de los modelos FGH40N60SF y GT40J121 mi consulta es si al reemplazar los mosfet por éstos obviamente tendría menor eficiencia pero me permite trabajar a un mayor voltaje . Vale la pena hacer esto? Seguirían siendo los mismos resultados? Empeoraría?. Si alguien me pudiera dar su opinión se lo agradecería.
El FGH40N60 podria llegar a funcionar pero disipara una brutalidad de potencia por conmutación.
La disipación de potencia es la suma de la potencia de compuerta (Despreciable generalmente) + La potencia de conducción + La potencia de conmutación.
En el caso de IGBT la de conmutación es extremadamente alta para F>40KHZ, dependerá del modelo pero en lineas generales no es una buena idea.
Una estimación te dice que si "gastas" 1.6mJ de energia para encenderlo y apagarlo, a 150 KHZ que es muy razonable para este diseño, te da unos hermosos y calentitos 240W de perdidas por conmutación. A una corriente mas razonable será menor, pero no una diferencia sustancial.

Conclusión, es mejor usar mosfet de mas tensión y no IGBT. EJ: IRFB4229

Por otro lado, para que rayos quieres mas tensión? Me dedico al audio profesional y un parlante que supere los 600 ~ 700 W RMS es algo cuando menos, raro.
 
Cambios que se han comentado aquí, tanto del autor como otros usuarios, para futuras versiones.
Al level shifter hay que bajarle la disipacion solo para altas tensiones, pero no es recomendable el cambio que siguiere gabriel, no aumentar la resistencia de 120 porque se pone mas lento el level shifter lo que hay que hacer es esto:
Ver el archivo adjunto 260194
Agregar R37, R35 y R36 de 10k 1/2W para disminuir la disipación en los transistores, agregar la resistencia R41 de 470 Ohms para balancear el level shifter, disminuir la resistencia R40 de 120 a 100 Ohms para eliminar una oscilación parasita que aparece en la onda y aumentar la tensión a 15V.
120Ohms
Ver el archivo adjunto 260196
100Ohms
Ver el archivo adjunto 260197
Otra mejora es agregar snubber's a la salida, antes y después de filtro, esto lo vi en un manual de servicio de un amplificador NAD M22 que usa la misma configuración UcD
Ver el archivo adjunto 260198
la siguiente y ultima mejora es para evitar el pop de encendido y brindar de mucha estabilidad al amplificador y evitar las muertes súbitas al encendido (cross conduction al encendido)
Ver el archivo adjunto 260199
Consiste en una pre-carga de la fuente flotante y un delay en la pata de shutdown, lo único que hay que calcular es R40 y R41 y es:
R(kOhm)= (Vac-20V)/10.7mA
Ej: R(kOhm) = (62Vac-20V)/10.7mA = 42/10.7mA = 3.92k valor comercial 3.9k
Buenísimo Sebsjata. Con respecto al aumento de las R, también pensé que eso iba a aumentar los tiempos de conmutación, pero en simulación no ví cambios, por eso al final lo implementé y en la práctica funcionó lo más bién. Pero quizás tuve suerte y el circuito sea muy sea sensible a las características de los transistores.
Está muy buena la mejora para evitar el pop de encendido! lo voy a hacer en el próximo.
Mensaje automáticamente combinado:

Les comparto la otra forma de hacer el level shifter que se me había ocurrido para bajar las exigencias en los transistores. La simulé, pero nunca la llevé a la práctica.
1610626220557.png
En este caso la hice para -35V +35V.
Las R3, R2, (y R4, R5) las calculé para que me dieran un poco más de 12V a la salida y hasta 10ma máximo por cada rama.
35V*R2/(R2+R3) >=12V
35V/(R3+R2) <= 10ma
En la simulación funciona, pero cambié la filosofía del par diferencial por dos etapas simples con una inversión en el medio, quizás en la práctica sea un desastre.
 
Última edición:
El FGH40N60 podria llegar a funcionar pero disipara una brutalidad de potencia por conmutación.
La disipación de potencia es la suma de la potencia de compuerta (Despreciable generalmente) + La potencia de conducción + La potencia de conmutación.
En el caso de IGBT la de conmutación es extremadamente alta para F>40KHZ, dependerá del modelo pero en lineas generales no es una buena idea.
Una estimación te dice que si "gastas" 1.6mJ de energia para encenderlo y apagarlo, a 150 KHZ que es muy razonable para este diseño, te da unos hermosos y calentitos 240W de perdidas por conmutación. A una corriente mas razonable será menor, pero no una diferencia sustancial.

Conclusión, es mejor usar mosfet de mas tensión y no IGBT. EJ: IRFB4229

Por otro lado, para que rayos quieres mas tensión? Me dedico al audio profesional y un parlante que supere los 600 ~ 700 W RMS es algo cuando menos, raro.
Bueno mi duda surge ya que he estado trabajando en un amplificador con el KA7500 y el IR210 ya que tuve la oportunidad de conseguir un lote de excelente calidad de estos chips, debido a que el ciclo de trabajo del KA7500 está bastante limitado, la única opción que veo viable es aumentar la tensión de alimentación. Considerando tu comentario por ejemplo el IRFB4229 tiene casi 5 nF de capacitancia de entrada y el FGH40N60SF tiene poco menos de la mitad.Pruebas del prototipo en frecuencias bajas
Prueba a Full Range
Debo mencionar que a mi parecer y viendo el osciloscopio la calidad de sonido es buena a pesar de no tener feedback.
 
Bueno mi duda surge ya que he estado trabajando en un amplificador con el KA7500 y el IR210 ya que tuve la oportunidad de conseguir un lote de excelente calidad de estos chips, debido a que el ciclo de trabajo del KA7500 está bastante limitado, la única opción que veo viable es aumentar la tensión de alimentación. Considerando tu comentario por ejemplo el IRFB4229 tiene casi 5 nF de capacitancia de entrada y el FGH40N60SF tiene poco menos de la mitad.Pruebas del prototipo en frecuencias bajas
Prueba a Full Range
Debo mencionar que a mi parecer y viendo el osciloscopio la calidad de sonido es buena a pesar de no tener feedback.
La "Capacitancia de entrada" no es un dato muy relevante, ya que tiene mucho que ver con las condiciones de ensayo. El dato importante es la carga de Gate- Source y Gate-Drain. Afectando mayormente a la etapa de disparo...
La limitación de usar IGBT viene dada por otra cosa que nada tiene que ver con esto, ya que se puede reforzar tranquilamente los disparos de gate, paso a explicar muuuy por arriba.

En los igbt, como las perdidas por conmutación son las mas importantes, en el datasheet se especifica (en condiciones muy, pero muy ideales) la energía perdida en el encendido y en el apagado, a distintas corrientes, con distintas Rgate, etc.

Este dato, termina siendo clave en una ultima curva de Frecuencia Vs Corriente de colector, ya que en esa ultima curva tenes la máxima disipación del dispositivo, con una mas que optimas condiciones de ensayo. Por ende las pérdidas de conmutación totales son la suma de la de encendido + la de apagado, a 20 A aprox: Eon= 0.4mJ ; Eoff=0.3mJ (a 125°C, en 25° no va a estar nunca) => 0.7 mJ, suponiendo 150KHz: Psw= 0.7*150000= 105 W solo por conmutación... POR IGBT!

Algo parecido se puede aplicar para estimar mejor la disipación de los mosfet (para mas info buscar los paper del viejo IR), pero las perdidas por conmutación de los mosfet son muy bajas, por ende es casi despreciable respecto de la conducción. Te puedo asegurar que a los IRFB4229 el IR2110 los maneja sin ningun problema (30% menos de Qg).

Saludos!
 
Reemplazo directo, nada. Quizas armar una adaptacion con otro driver de mosfet. No te lo recomiendo a menos que sepas lo que estas haciendo.

Es mas facil buscar otro proveedor, aunque sea extranjero, que armar un circuito de disparo (a menos que tengas los conocimientos para hacerlo).
 
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