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

[nacho_brc]

tenes los cables de entrada mallados? no comentaste sobre eso..

 

[seaarg]

Eduardo y compañeros del foro:

Acabo de terminar de leer todas las paginas de este post, antes de realizar las siguientes preguntas:

Mi idea es utilizar este ampli, junto con una smps de diseño propio para un subwoofer de automovil. Idealmente usarlo en configuracion para unos 300W o, si la fuente me permite, 350W.

1)- Sobre el diseño de la PCB, para integrar el ampli con la fuente en una sola "potencia" deberia rediseñar la placa a mis necesidades. Eduardo, tendrias la amabilidad de brindarme recomendaciones para el diseño de la placa? (ademas del grosor de pistas y masas en estrella). ¿Con que puntos deberia tener especial atencion? Ejemplo: Pensaria en poner un mosfet de cada "lado" de la potencia, cada uno en su disipador en los cuales tambien iran los mosfets de la fuente y los diodos rectificadores. (todo aislado con mica)

2)- Sobre el inductor de salida: En este ampli, por mas que sea subwoofer es obligatorio ponerlo, por lo tanto: ¿Seria una burrada intentar bobinar un nucleo de ferrita de fuente de PC? Tengo limitaciones de tamaño y temperatura, por lo tanto va con todos los consejos previamente dichos sobre alambres en paralelo, etc.

3)- Tambien sobre el inductor: Los toroides de polvo de hierro en el inductor de fuente de pc, dijiste que soportan unos 5-6A como mucho. ¿Alguna idea si apilando 2 de ellos pueda hacer un nucleo que soporte una alimentacion de unos +-50v 7A (continuos, 14A pico)? (Siempre midiendo con el inductor que tengan el valor del diseño)

Por el momento, esas son mis dudas antes de comenzar.

 

[alejandrow999]

saarg, me tomo el atrevimiento de sugerirte un par de cosas:

a - Que la masa de la bateria y la del amplificador esten aisladas entre sí, para evitar ruidos debidos a bucles de masa al conectar otros equipos. Suelen conectarse entre sí mediante capacitores ceramicos de alta tensión.

b - Los disipadores es bueno que esten referenciados a masa (los de la fuente a la masa de bateria y los del amplificador a masa del amplificador), ya sea mediante un capacitor ceramico o con un conductor o resistencia baja (lo que funcione mejor) para evitar interferencias.

c - En lo posible, sería bueno que consigas una bobina de choque ya armada, así te evitás dolores de cabeza. Si los choques de 30uH no soportan tal corriente, podés poner varios en serie que sí soporten la intensidad requerida (las inductancias así se suman).
Pero si agarrás el toroide grande de PC (el mayor), creo que puede servir.

IMPORTANTE: ojo con el "efecto pumping" ( ese efecto en que el inductor ,y el parlante piden energía de una rama de la fuente y la devuelven a la otra; ejtagle habló de esto unos comentarios atrás). A bajas frecuencias y corrientes de varios amperios, este efecto es muy notorio (la tensión en la rama en desuso puede incrementarse varias decenas de voltios). Incluso estoy pensando que este efecto pudo haberle destruido el amplificador a un par de usuarios que le exigieron mucha potencia, con grandes tensiones de alimentación. Puede minimizarse:
- Aumentando la capacidad en la alimentación;
- Usar una regulación muy buena en ambas ramas;
- Modificar el diseño para que quede en puente (en el montaje puente, el efecto pumping se reduce a un pequeño rizado de alta frecuencia, y nada mas que eso). Pero hay que modificar toda la realimentación.

Saludos.

 

[seaarg]

alejandro:

Atrevase!, necesito todas las sugerencias posibles

a)- Si, la masa del secundario estaria aislado del primario por medio de un optoacoplador para la regulacion. Ya tuve problemas con esto la primera vez y se soluciono asi, lo que nunca me quedo claro es porque ya que la masa del ampli y la de la bateria estan unidas por la masa de la salida RCA del equipo del auto, pero funciona.
b)- Excelente, los mosfets de fuente quedaran sin mica en el disipador y vere como hago con la masa del ampli.
c)- En serie? Podra ser en paralelo? Digo esto por que soporten la intensidad, mas alla de la inductancia. El trafo de ferrite de la PC no es toroide, sino nucleo EI, pero supongo que la forma es lo de menos.

Sobre el efecto pumping, en mi primera version la fuente esta regulada poniendo el opto entre +42v y -42v, pero esto me desplaza el punto GND supongo. Habra que ver una mejor regulacion. No me extiendo mas en este tema porque no quiero desvirtuar este thread que es sobre el ampli, no su fuente. Lo que si te pediria es si te podrias extender sobre el diseño puente, aunque sea con un mensaje privado asi no afectamos al resto de los usuarios en este thread.

Muchas gracias! toda sugerencia es bienvenida. Me preocupa modificar la placa sin tener en cuenta factores como EMI, etc. y que no funcione.

Dijo ejtagle:
"Ganancia de tensión: Simplemente, llega a máxima potencia con 2Vpp de señal de entrada (se puede cambiar con una resistencia)"

No estoy seguro que señal de salida tengo en el autoestereo ya que aun no la medi. En caso de que sea menor a 2Vpp, ¿Cual seria la resistencia a cambiar? ¿Achicar o agrandar?

Una pregunta mas: Ya que integro ampli con fuente, al trafo de la fuente le puedo derivar un segundo secundario de +3v y -3v, ¿seria correcto hacer esto, regulandolos con los 78xx y 79xx en 3V? Si es asi, ¿cuantos miliamperes aprox? (si son menos de 100 me alcanzaria con la serie 78Lxx)
Sobre lo mismo: Tiene que ser exactamente 3V y no funciona con 3.3 o 3.1?

 

[alejandrow999]

Bueno, seaarg:

a - La idea de la masa aislada es evitar las formación de "espiras o bucles de masa" (una espira que recibe el campo magnético, generando tensiones aleatorias entre diferentes puntos del conductor , o lo que es lo mismo, ruido). Esto es bueno respetarlo en cualquier circuito analógico.

b - A los disipadores se lo referencia de alguna forma a masa para que no se comporten como emisora de interferencias (como una antena).
Los MOSFETS' de la fuente, al no tener mica, pueden producir espiras de masa. Si los efectos adversos son notorios, poniéndoles la mica podés solucionar el problema.

c - Las bobinas pueden ir en serie o en paralelo. Eso depende de la inductancia nominal y las corrientes que soportan. Lo ideal seria usar una sola. Pero si una sola no se la banca, o queres minimizar las pérdidas... no creo que haya problema en usar varias.
y rebobinar un nucleo de ferrita ( cuadrado, toroidal....) es algo bastante empírico, y no sé si obtendrás buenos resultados.

d - Hablando de realimentaciones de la fuente, creo que es más seguro realimentar ambas ramas juntas. Y con una buena capacidad de filtrado (creo que 4700uF andan bien) el efecto pumping no va a ser tan notorio (tal vez 10V por rama a muy baja frecuencia, no creo que pase de eso).

e - La ganancia en frecuencias de audio: se calcula como en cualquier otro amplificador no-inversor. En este diseño es de aproximadamente 40. Igual yo no modificaría este valor: me parece más factible preamplificarla un poco.

f - El tema de lo 3v: eso ejtagle dijo algo de que eran criticos, pero no creo que deban ser tan exactos (obviamente, él es quien sabe cuanto puedan variar).Y la corriente que pide esa rama es poca, asi que un par de reguladores sencillos pueden andar.

Saludos.

 

[walking]

hola a todos, mis saludos a todos los participantes de este foro, mi gran admiracion al Ing. Eduardo por sus grandes aportes.
mi pregunta es la siguiente: se pueden reemplazar los mosfets por unos IGBTs ??? es que tengo unos BUB 313d que eran de un AC drive (variador de velocidad) y dada sus caracteristicas similares, podria implementarse en la etapa de salida de este gran diseño.
gracias a todos!!!

perdon...rectifico...BUP313D... gracias!!!

 

[luisgrillo]

Para clemen, ya dijeron que una buena coneccion de el chasis a tierra, y tambien puedes usar un filtro EMI en la entrada del transformador lineal, asi, si la RF se esta dispersando por la linea de alimentacion, con este filtro podras atenuarla.

 

[seaarg]

Muchas gracias alejandro por tomarte tu tiempo en las anotaciones. Tendre en cuenta estos datos.

Sobre bobinar a mano un ferrite, no "deberia" haber problema ya que lo testeo con inductometro al valor dado en el esquema. Igual lei, creo que en este post, que esto no es muy seguro.

 

[ejtagle]

Para seaarg... los 3.3v no son críticos... simplemente usé 3v para disminuir un poco la disipación en el LM, pero, no es critico en lo más mínimo... en el caso de este UCD. Tomará 20mA, o capaz que menos de los +/-3v
El tema de usar un núcleo de pc de inductor, creo que es posible, y talvez necesite entrehierro. Acordate que lo importante es la inductancia a la corriente máxima, no la inductancia a corriente 0. El medidor de inductancia deberia poder medir la inductancia con corriente contínua superpuesta, porque sino, las mediciones no son reales.
Para walking, Si a los IGBTs les da la frecuencia de conmutación (al menos 250khz), puede ser... pero , es un desperdicio. Los mosfets te deberían dar mejor resultado.
Sobre el tema de rediseñar la placa, hay un detalle que nadie ha nombrado... no sólo es importante la masa en estrella, sino que también hay 2 cosas más: Hay que minimizar la longitud de las pistas que manejan corriente y alta frecuencia. Eso es para evitar la radiación de interferencia. Pistas gruesas y cortas. También es muy importante el punto exacto del que se toma la realimentación. Debe tomarse de los bornes del parlante y no de otro lado. Analizen bien cómo está diseñada la placa que hice. Todos esos cortes en las pistas de masa y la "caprichosa" toma de la realimentación del punto exacto del que se alimenta el parlante. Sino, pierde calidad y puede llegar a no funcionar adecuadamente. También es muy importante los capacitores de desacoplo de alimentación (los de 1u) que deben estar lo más cerca de los mosfets... Enfin, un tema demasiado largo para detallar acá..
Saludos!

 

[seaarg]

Gracias, ejtagle por los detalles. Estoy pensando que quiza pueda implementar un diseño igual a tu placa, con la excepcion de realocar los componentes de "detras" de los mosfets. De esta forma hago el gabinete para el ampli+fuente con los disipadores + tapa de aluminio. (1 disipador para el ampli, el del otro costado para la fuente)

 

[clemen]

Muchas gracias a todos por la informacion

 

[churchil13]

Hola a todos solo queria darles las gracias por los esquemas y consejos que dan en este foro. He armado este amplificador junto con el preamplificador de tupolep y un par de vumeters con lm3915 y es un BOMBA cuando pueda subire unas fotos.
Es una autentica pasada cero ruidos y potencia a tope. Altavoz Beyma 12ga50.

 

[Helminto G.]

alguien con menos flojera que yo seria tan amable de contar cuantos lo han armado satisfactoriamente (creo que es la unica manera de armar este ampli), es mera curiosidad, que buen proyecto

 

[crazysound]

Hola muchachos, antes que nada, mi agradecimiento al Sr. ejtagle por semejante belleza.
Les comento mi experiencia, después de haber leído todo el tema (mientras lo iba armando): lo hice para +-70V.
En la primer prueba me llevé una desilusión, calentamiento excesivo en los tr chicos y en la bobina (hecha con alambre de 1mm de diámetro), y cuando le conecto el parlante siento el "clásico ruido del offset", entonces mido con el tester (en DC) y había casi 500mV (que después de leer los post ejtagle dice que en realidad no es contínua). Ya un poco bajoneado lo pruebo a más potencia (por cierto la calidad del sonido es de no creer) y noto que a unos 100W a 4 Ohm se escucha una distorsión muy fea....noooo. Ahí dejé todo porque no tenía más tiempo.
A la semana veo una recomendación de ejtagle: que la fuente necesitaba una buena capacidad. Entonces, como tenía solo 4700u por rama, le agrego 4700u más... y santo remedio!!!!! Era eso nomás. Todavía me quedaba solucionar el tema del offset y del calentamiento.
Leyendo...leyendo... encuentro que es normal que calentaran los tr chicos, bueno igual me asusta un poco esa temperatura, la cual se incrementará cuando esté el circuito montado en un gabinete, eso lo puedo solucionar momentáneamente con un cooler.
Ahora solo quedaba el tema del "offset". Leyendo y probando eso lo solucioné haciendo varias modificaciones de valores al circuito, notaba que variando los valores del filtro de salida variaba el "offset" (entre conillas porque no se si es DC, no tengo osciloscopio). Entonces estos fueron los cambios definitivos:

1) A R14 le puse una de 10k en paralelo.
2) El capacitor de 1u5 lo cambié por uno de 2u2.
3) Tuve que hacer la bobina de 100u con núcleo de aire sobre un carrete de estaño y alambre de 2mm de diámetro para que calentara menos.

Así quedó de maravillas.

Quisiera que el Sr. ejtagle dé su opinión al respecto, en qué afectan al funcionamiento estos cambios. También preguntarle si se puede utilizar tr de más potencia en lugar de los 2n5401 (tipo mje350 de 20W) para evitar usar cooler y si en Córdoba se consiguen los capacitores de 1u/100V de tamaño reducido, porque acá son exageradamente grandes y quedan muy feo. Cuando pueda subo unas fotos..

Saludos a todos y no me voy a cansar de agradecerle a ejtagle...

 

[alejandrow999]

crazysound: no soy Ejtagle pero igual te comento un par de cosas:

-Transistores de potencia: suelen ser mucho mas lentos que los de baja señal (pueden superar los 100MHz), así que puede haber problemas de funcionamiento. Igual no pude encontrar la frecuencia maxima de trabajo del MJE350. Y tus 2n5401 deben estar disipando unos 400mW aproximadamente (70V x 6mA).

- Bajaste el valor efectivo de R14, minimizando la impedancia de entrada y aumentando considerablemente la frecuencia de corte del filtro que forma con C10 y R10. También atenúa un poco más la señal de entrada.

-Cambiaste la frecuencia de polo (1/2pi raiz(LC)) del filtro de choque. Ahora son 11kHz, en vez de 24kHz. Tambien cambiaste el Q (R/Xl), modificando la relación desfase-frecuencia, amplitud-frecuencia, y ahora la frecuencia de oscilacion del amplificador debe estar alrededor de los 100kHz.

Creo que eso es lo que varia.


Saludos.

 

[crazysound]

Hola Alejandrow999, gracias por tu evaluación sobre mis cambios, según vos el filtro tendría que eliminar las frecuencias altas? Porque la verdad no hay cambio en el sonido para nada..

Saludos..

 

[nacho_brc]

quizas son tal altas las frecuencias que practicamente no son audibles para cualquier persona.. no creo que el humano escuche arriba de los 25khz

 

[alejandrow999]

crazysound: el filtro como lo hiciste, va a atenuar bastante las frecuencias por encima de 10kHz. También a esas frecuencias hay un gran desfase. Por ahi esas frecuencias no son tan notorias a la hora de escuchar música... Y hay gente que no llega a percibir los 20kHz tampoco.

Saludos.

 

[crazysound]

Hola Nacho-brc, me refiero a los 11kHz que nombra Alejandrow999.

Saludos...

crazysound: el filtro como lo hiciste, va a atenuar bastante las frecuencias por encima de 10kHz. También a esas frecuencias hay un gran desfase. Por ahi esas frecuencias no son tan notorias a la hora de escuchar música... Y hay gente que no llega a percibir los 20kHz tampoco.

Saludos.

Alejandrow999, yo tenía la misma idea que vos pero te repito que NO hay cambios en el sonido, es excelente en toda la banda.

Saludos..

 

[Daniel]

Hola a toda la gente del foro, les escribo para hacerles una pregunta, hace tiempo que vengo leyendo sobre multiamplificacion y mi sueño es poder hacerme uno con este amplicador publicado por ejtgle en diferentes potencias pero la pregunta concreta es la siguiente:
en la pagina 2 de este foro mas precisamente el mensaje 22 de ivan francisco habla de un equipo multiamplificado con subwoofer incluido, ahora bien de donde puedo tomar la señal? o existen crossover de 3 vias con salida para subwoofer?, espero me puedan responder
saludos para todos
daniel