Diseño de un Amplificador clase D de 200W

#63
ricardodeni dijo:
hola ejtagle otro millon de gracias por aca, hace un rato termine de armar el primero ( el que lleva el tl074) , anduvo de una, y suena excelente, te cuento que lo estoy probando con un pre de bajo , el gallien que arme, lo conecte sin el inductor de salida a un subwoofer audifiel de 12 pulgadas 100 W y 8 ohm, tira lindo y encima sin disipador.

de nuevo muchas gracias, espero que otros tambien se animen a hacerlo.

en estos dias pido una camara y subo fotos.

saludos, ricardo.
ricardo, conseguiste todos los componentes sin problema? con cuanto lo alimentas, fuente sinple o partida,
yo quiero para amplificar un bajo tambien, con el mismo pre

saludos y gracias
 
#64
Hola a todos, queria saber si los irf9540n son reemplazo de los irf9530 porque no los consegui, y cuando conecto la fuente el amp funciona bien por unos segundos y luego se me queman los mosfet.

¿puede ser por eso o le estoy errando a algo mas?

saludos
 
#65
ejtagle dijo:
Perdoná que no te transcriba lo que yo escribí en este otro foro http://www.psicofxp.com/forums/electronica.149/744743-potencias-digitales.html , pero es que estoy un poco falto de tiempo, y , además, no tengo en esta compu los documentos generados. Ahí encontrarás 2 amplificador clase D, ambos son diseños míos (uno de ellos basado en un patente de Philips) de 200W sin problemas, discretos con mosfets. Yo los armé, y anduvieron perfecto. Ahí también está descripto el principiode funcionamiento de ambos. La THD de los mismos es < 0.01% y factor de amortiguamiento > 200 .. Respuesta de frecuencia plana hasta 25khz... No sé, cualquier cosa, pregunten y les aclaro más. Espero que les sirva!
ejtable ese amplificador que indicas de clase d son para frecuencias bajas ? ps porque yo lo quiero armar pero para subwoofer a 4Ω . espero tu respuesta . :LOL:
 

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#66
EJTagle, "IM-PRE-SIO-NAN-TE" tu "mini-manual del usuario" (por no decir de los usuarios burros que queremos hacer funcionar algo sin entender nada).
Realmente como profesional (en lo mío nada que nada que ver con esto) daria gusto presenciar una charla, conferencia y/u otro medio informaciónrmativo sobre el tema, ya que tu explicación me parece de lo más sencilla pero a la vez muy técnica, digna de un profesional que no deja nada al azar.
FELICITACIONES, y es un gusto para mi en lo personal, que semejante explicación de diseño y funcionamineto, la pueda comprender con una experiencia mínima en este rubro como la mía.
Saludos......
 
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#67
Scull y Osrueda: sería bueno que proporcionen algun esquema de lo que quieren hacer (porque el término "digital" es muy engañoso: podrían referirse a la clase D, o bien al DSP)Recordemos que hay distintos sistemas: UCD (autooscilantes),PWM (Pulse With Modulator: involucran señales externas como la triangular o la diente de sierra),DSP (control "digital")...

Ya que tampoco yo se mucho del tema, hago algunas preguntas:

1-¿Como puedo calcular los valores de la realimentación de un UCD (como el del esquema)?

2-Volviendo a la discusión de la página anterior, sobre la excitación de los MOSFETs canal N y los inconvenientes de dichos circuitos ahí posteados, ¿puede ser una solución el circuito discreto que adjunto?

Muchas gracias de antemano.
 

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#68
@ alejandrow999: No sé... hoy me has agrarrado generoso, y medio dormido... Respuestas rápidas a preguntas difíciles:
>El driver de mosfets propuesto podría andar (las resistencias de 1k no me simpatizan :( ... Pensá que el gate de un mosfet puede tener una capacidad de 10n, que tenés que poder cargar y descargar muy rápidamente... sino, el mosfet no estará saturado... Los tiempos de conmutación delos mosfets para un ampli clase D están en el orden de los 100nS o aún menos (50nS es lo "normal"... Vas a necesitar resistencias de gate del orden de 30 ohms o menos, dependiendo del mosfet elegido... Y además, tu circuito de drive tiene que dar algo de tiempo muerto a los mosfets superiores en relación a los inferiores... Eso hay que preverlo (en el circuito tal como lo tienes, al tener resistencias de emisor uno sí y el otro no de los tr push-pull, indica que algo ya lo has pensado)
Uno de los tr de ese driver corre serio riesgo de saturación ...Es el que maneja el push-pulll de salida... Si cualquiera de esos tr se llegase a saturar, olvidate de la velocidad de conmutación... Cuando un tr se satura, se acumulan cargas en la base que luego son muy difíciles de sacar, lo que eleva el tiempo de desaturación... Para que te des una idea de los órdenes, un tr sin llegar a saturar es capaz de conmutar en 10nS (el bc548, por ejemplo), pero una vez saturado, el tiempo de desaturacion se va a 20uS o aún más... Falta un diodo antisaturación en ese diseño... y que el diodo sea rápido y con poca capacidad parásita... No es fácil de lograr... Sólo conozco 2 diodos con esas características, de la serie BATxx
>El tema cálculo de la realimentación UCD, bueno, depende de tu nivel, puede ser sencillisima o muy compleja. Creo que si no tenés los fundamentos, mucho sentido no tiene que te explique... Por eso, te doy la idea, pero bien teórica, nomás:
-El filtro LC de salida forma un filtro pasabajo de 2o orden, cuya frecuencia de corte es f. y también forma un circuito resonante junto con el parlante de resistencia R. La idea es que el Q del filtro sea 3 o menos... Para eso, debe cumplirse que la reactancia capacitiva a la frecuencia de corte del filtro sea igual a la resistencia de carga... Por el tema de la frecuencia de corte del filtro, usualmente se elige 22Khz, para que no se atenúen las frecuencias de audio, pero que sea lo más baja posible para que atenúe lo más posible la frecuencia de switching.
Ese filtro LC de salida genera, en la frecuencia de corte un desfasaje de la señal de 180grados, eso haría oscilar el ampli a justo la frecuencia de corte del filtro. La realimentación se calcula como si fuese un ampli realimentado común, pero se agrega un capacitor para compensar el polo doble del filtro LC de salida. Ese capacitor adelante la frecuencia 90 grados justo en la frecuencia del corte del filtro de salida LC para que la autooscilacion se produzca a una frecuencia mucho más alta que la frecuencia de corte del filtro LC. O sea, ese capacitor debe introducir un cero en la función de transferencia de la realimentación. A su vez, se agrega una R en serie al capacitor para introducir otro polo que fuerza que otra vez la señal de realimentación se desfase a 180 grados , pero ahora usualmente una década por arriba de la frecuencia de corte del filtro LC de salida, con lo que se estabiliza la frecuencia de autooscilación, quedando en 250khz aproxiamadamente, que es una frecuencia suficientemente alta como para ser filtrada eficazmente por el filtro LC de salida, y suficientemente baja como para no generar demasiada distorsión por el tiempo muerto del circuito de drive de los mosfets... Todos estos conceptos los he desarrollado bastante más atrás, pero en este post, por lo que no quedara otra que leer;)

Saludos
 
#69
En primer lugar,gracias por la respuesta.
En lo referente al circuito, me olvidé de cambiarle el valor de R3 (debía ser 27ohm, por ejemplo, no 1K, como has señalado)
Lo que me llama la atención es que el Q3 pueda saturar (es Q3 el que maneja el push pull).
Porque, mientras en su colector hay 12V (limitados por el zener) , la fuente flotante proporciona 15V, de los cuales deben llegar aproximadamente 14,3V al emisor.¿Se me está escapando algo?
Y el tema der la realimentación: leí varios temas de foros de electronica y psicofxp en los que explicabas cosas como esta, pero pasa que convertir el texto en cuenta se me complica un poco. Luego lo estudiaré mejor.
De nuevo, gracias.
 
#70
Hola a todos, les comento que armé este circuito y me funcionó de una. Un poco de pruebas en cuanto al inductor (le puse unos que saqué de unas fuentes conmutadas) me indicaron que con demasiada inductancia el sonido se vuelve como entrecortado y con poca, los tweeters se recalientan (filtrado insuficiente). En fin, lo terminé hace muy poquito, no lo he probado demasiado porque es tarde y no quiero que me linchen los vecinos pero se nota que es potente. Mañana hago pruebas y le saco unas fotos para subirlas y de paso comentar algo más al respecto.
Ah, por supuesto, gracias Eduardo por compartir tus conocimientos con nosotros.
Saludos a todos y gracias.
 
#71
Un detalle extra, es que el circuito a transistores que usé para el manejo de los mosfets en la versión con el TL074 o en la versión UcD (son casi el mismo), ese circuito tiene tiempo muerto ya incorporado al mismo, gracias a que la salida del opamp que los maneja a los transistores de entrada tiene una velocidad de cambio de 5v/us, Para que el transistor que manjea el mosfet negativo lo encienda (me refiero a esos 2 transistores cuyas bases están unidas y que van a la salida del opamp), la tensión debe ser menor a -0.7v. Y para que se encienda el mosfet superior, la tensión debe ser mayor a +0.7v. Es decir, hay un rango de tensiones de salida del opamp que hace que ninguno de los dos mosfets encienda ( -0.7v a 0.7v, o sea un rando de 1.4v). Si el opamp tiene una velocidad de cambio de 5v/us (debe andar en los 10v/us, pero depende un poquito de la marca exacta, los 5v/us son para el peor caso), eso nos da 1.4v / (5v/1us) = 280nS. Si vamos al caso típico de un opamp con 10v/us, da un tiempo muerto de 140nS. Probablemente sea aún mejor.
Hola ejtagle, una preguntita a lo mejor fuera de lugar, estoy por armar el esquema que tiene el tl074 y mi duda es si no va R18 (en el 2º operacional).

Saludos...
 
#72
hola tenias ganas de armar este amplio ya que consegui trabajo pero estube viendo para comprar un transformador de +40 -40 a 10A y me quieren cobrar $251 en mercadolibre me fije.
ustedes q dicen esta bien el precio o es muy elevado?
y tambien me voy a comprar una cagon que tiene un subwoofer de 12" creo q es y una corneta, que lo vi a $500 x ahi
gracias y salu2
 
#73
gokudesm: es muy probable que el transformador valga eso, pues los transformadores comunes (de hierro) están caros. Lo que recomendaban varios usuarios del foro es diseñar una fuente conmutada, porque tiene mejores prestaciones y suele ser más barato inclusive.
Del cajón no te sabría decir.


Cambiando de tema, propongo este driver para amplificadores clase D discretos. Pretendo así evitar el uso del diodo BATXX, así como evitar tambien los Drivers IR2110 y similares. Me basé en un circuito que publicó FELIBAR12 en la página anterior (MiniUcd), que igual tiene unas variantes extrañas.

(IMPORTANTE: nunca lo probé. Tenia pensado armarlo primero, pero ando corto de recursos y por eso no he podido.Así que cualquier error que encuentren en el mismo, haganmelo saber.Gracias)

El problema era evitar la saturación del transistor Q3 (BC327): para evitarlo, están los diodos D1 y D2 (1N4148).
La idea es esta: si Q4 está en corte,D2 queda polarizado en inversa , la Vbe de Q3 se hace 0 (gracias a R5) y Q3 está en corte. Luego D4 queda polarizado inversamente, R3 proporciona la Ib de Q2 que conduce, descargando así la capacidades de Q1 (el MOSFET) y obligándolo a entrar en corte.Cuando la Vgs de Q1 es inferior a la Vbe de Q2, este ultimo también entra en corte.
¿Y que pasa cuando Q4 conduce? Por su colector circularán unos 7mA aproximadamente, que deberán circular por D1 hacia R5 (D2 sigue polarizado inversamente).De esta manera, aparece suficiente Vbe para que Q3 conduzca. Y este proporciona corriente para cargar las capacidades de entrada del MOSFET (por supuesto, esta corriente circula a través de R2, D4 y R4). La unión base-emisor de Q2 queda polarizada inversamente (debido a D4) asegurando su estado de corte.
En un momento dado, la Vce de Q2 podría "intentar" ser inferior a su Vbe.Entonces, eso hará que D2 entre en conducción.Por tanto, la corriente proveniente de Q4 ahora se dividirá en dos corrientes de magnitud parecidas:
una que circula por D1 hacia R5 y la base de Q3, la otra , circula por D2 hacia el colector de Q3, que la dirige al "positivo". Al ser las dos corrientes parecidas, las tensiones de umbral de D1 y D2 son muy parecidas , por lo tanto, la Vce y la Vbe de Q3 son aproximadamente iguales, evitándose así la saturación.



Algunas aclaraciones:

Elegí como Q1 el IRF530 porque tiene unas capacidades parásitas menores que otros modelos, una Vds de 100V y también una Rds(on) aceptable (0,0066ohm), pero pueden servir bien otros modelos.

Es posible que el valor de R2 sea un poco chico (10ohms).Seguramente convenga cambiarlo por una resistencia más grande (27ohm es un valor usual).

R4 es para asegurar la estabilidad de Q1. Puede cambiarse por una resistencia de 2,2 , 3,3 , y en algunos casos omitirse.

Los diodos D3 y D4 son los FR104: elegí esos porque deben soportar 1A y resistir una tensión inversa importante.

D1 y D2 son los 1N4148 porque tienen una capacidad parásita baja (igual al del BAT64)
y son económicos.

Q4 debe soportar una Vce grande (mayor a la diferencia de tensión entre el positivo y el negativo), por eso elegí el 2N5551 (soporta 150V).Cuidado con la disipación de potencia en el mismo.

Q3 y Q2 deben soportar la corriente de carga y descarga del MOSFET: si soportan 1A , mejor (no usar transistores de potencia: son lentos)


Saludos

PD: Q2 y Q3 en realidad, solo soportan un pico de corriente de alrededor de 1A, por tanto , no son tan exigentes
 

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#75
Está interesante, FELIBAR12. Ese amplificador tiene varias protecciones, fuentes de baja tensión y demás. Lo malo que tiene es que necesita los dodos BAT54. Y me parece raro que tenga una ganacia tan pequeña (A= R36/R101 +1 = 9,2) en las frecuencias de audio.
Saludos
 
#78
Hola a todos,

Los saludo y me presento ya que es mi primer post. Espero poder echarles un poco de luz con este circuito. Tal como se menciono, esta basado en el diseño Sorensen, que en si es un UCD. El principal problema que estan teniendo esta en que no tienen forma de controlar el encendido ni el apagado de los FETS. Yo comence diseñando amplificadores clase D en el '99 y desde entonces pase por muchos diseños. Les paso un poco de data adicional que van a necesitar para poder solucionar el problema de la temperatura. El secreto radica en reducir la velocidad de encendido y AUMENTAR la velocidad de apagado de los FETS. Solo basta con poner una resistencia entre 33 a 68 ohms entre las compuertas y los excitadores de cada FET. Estas van a reducir la velocidad de encendido, pero tambien alteraran la de apagado tambien, lo que se corrige poniendo un diodo ultrarrapido como el UF4007 en antiparalelo con la Rserie de cada compuerta. La idea es que el Diodo haga un bypass sobre la resistencia de compuerta.

Por otro lado, no hay ningun control de la tension de excitacion de las compuertas. Si bien los excitadores complementarios estan limitados por los zeners, estos no tienen ningun control sobre los sobrepicos de conmitacion locales que aparecen invariablemente en cualquier topologia de este tipo. para poder controlar mejor las compuertas de manera mas solida les sugiero instalar zeners de 12V ente los colectores de los excitadores de compierta para estabilizar la tension de compuerta. Recuerden de bypasearlos con capacitores multicapa ceramicos de 0.22 uF. Tambien es recomendable un zener de 15V entre las compuertas y las fuentes de cada fet. Les adjunto un bosquejo que recien tire en el pcb wizard para que puedan ver lo que les sugiero. Este circuito ya fue probado hasta 300W /4R (limite de los IRF son 100V)

Fe de erratas: El diodo D6, en el mosfet inferior ESTA AL REVES. Mis disculpas.

Lo ideal es poder obtener una onda cuadrada lo mas limpia posible. Cualquier indicacion de sobrepicos en las crestas, indica que de seguro hay corrientes de cruce en circulacion, las cuales destruyen la eficiencia del amplificador.

Como referencia les adjunto una muestra de mi amplificador que diseñe el año pasado. Actualmente estoy usando un diseño nuevo que termine en Agosto del 2009, semi discreto con frecuencua fija entregando, ambos canales sinclonizados, 600W en 4R por canal con un par de IRFP250N junto a una fuente de 1,4KW tambien diseñada por mi. Mi idea fue poder diseñar un clase D, estereo capaz de entregar 500W por canal en 4 ohms, 1500W en puente, conmutando en 250KHz. Actualmente obtengo la misma forma de onda en la salida con un nivel de 160Vpp, 20nS de cruce y con una THD de, 0.01% (1KHz @ 1W/8R) y 0.15% (1 KHz @ 450W/8R).
La temperatura maxima de trabajo nunca supero los 45 grados. Proximamente les subire fotos de mi amplificador terminado.

Bueno aca encontre las fotos que les prometi...
Si bien en las fotos, se puede llegar a ver que estoy usando los IRF640N, recientemente pase a los IRFP250N de International Rectifier, dado que los IRFB4227 que seria ideales no se consiguen. Mas alla de eso, no tengo ningun problema alguno para poder controlarlos y aun asi obtengo 22nS de deadtime, aun con un deadtime de 200nS, la distorsion no supera el 0.2%. La respuesta en frecuencia es plana (sobre 8 ohms) de 10 a 35000Hz. Por el momento no doy mas informacion tecnica detallada dado que este diseño, con algunos cambio menores ya es parte de un prototipo comercial.
 

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#80
hola oye veo que tu fuente tiene transformador de ferrita a que frecuencia lo trabajas.
cuanta potencia puede otorgar eses tranformador. es de una pc. saludos

hola a nectar un parlante de 2 ohm para obtener mas potencia, que moduficacion crees que le pudiera hacer, podriaser aumentar el voltaje de alimentacion?, colocar mas mosfer? espero qye me pudieras ayudar., gracias.

hola le quiero conectar un parlante de 2 ohm para obtener mas potencia, que modificacion crees que le pudiera hacer, podria ser, aumentar el voltaje de alimentacion?, colocar mas mosfer? espero qye me pudieras ayudar., lo quiero para construir un amplificador de auto.estoy construyendo una fuente de +75/-75 . apartir de los 12v de la bateria del auto. me gustaria utilizar este amplificador. por eso quisiera saber como aumentar su capacidad. espero que me puedas ayudar. gracias.
 
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