audiodiyers.hu

A félvezetős erősítők világában mindig is jelen voltak a minimál koncepcióra épülő kapcsolások, csak ez igen periférikus témakörnek számít...kevesen foglalkoztak vele, de azok alaposan
1. A Siliconix cég 1977-es katalógusában volt egy "simple audio amplifier" kapcsolás V-MOSPOWER FET-el.
2. Az 1985-ben publikált Jean Hiraga féle Nemesis erősìtő a másik hìres kivitelezés, a teljes leírása itt olvasható:

http://6bm8.lab.free.fr/Documentations/ ... MESIS.html

Annak idején a Tango cég gyártott ilyen félvezetős single ended erősìtőkhőz való kimenőtranszformàtort - FG50S tipusszámmal (64/32/16R primer impedanciával). Mivel sikerült egy ilyen szökőévenként felbukkanó trafópárt beszereznem, egyből beindultak a gondolataim - mi jót lehetne ezekkel összehozni?
Alaposan kimérve a két primer tekercset kiderült, hogy elképesztően egyformák minden szempontból!
Na akkor jutott eszembe a McIntosh féle " Unity Coupled " trafókkal épített csöves erősítők világa, amelyek bifiláris és trifiláris tekercseléssel készültek. Infó itt:

http://www.roger-russell.com/mccontest.htm

Ezeknek a PP kimenőtranszformátoroknak a két legfontosabb ismérve, hogy az anód és a katódkörben helyezkedik el a megosztott primer tekercs, ami ráadásul bifiláris/trifilàris tekercseléssel van kivitelezve. A kapcsolás alapvető tulajdonsága az ellenfázisú, szoros ellencsatolás, ezért azonos, de fázisban 180°-al eltérő feszültség van az anód ill. katódkörben. Így a kimenőcső igazából "lovagol" a bemenőjel hatására, csak impedanciaillesztést végez.
Sok előnye van ennek az "unity coupled" elvnek a PP kapcsolásban, de lehet-e ezt a single end világában is használni?
Jelenleg van egy működő kisérleti kapcsolásom deszkamodellen, amelyben ezt a két nagyon különböző elvet ( SE/unity coupled) próbáltam együttműködésre bírni
Kapcsolási rajz hamarosan...
TJ.

Az unity coupled V-FET SE kisérleti deszkamodell kapcsolási rajzát felteszem, ami természetesen megváltozhat még
Jelenleg 7 alkatrészt tartalmaz az áramkör, egy No NFB-s V-FET bemeneti feszültségerősítő fokozatot, és az unity coupled MOSFET-es kimenetet. Mellékelem a 2SJ49 drain/source elektródáján mérhető jeleket, ahol láthatóan 180°-os eltérés van a kettő között (1kHz/2v/div)
TJ.

További két mérést végeztem el a deszkamodellen, a szokásos 10kHz/2v/div négyszögátvitelről, valamint a 20kHz-es fázistolásról.
A felső sugár a bemeneti jel (10usec/100mv/div), az alsón a kimeneten látható jelalak van (10usec/2v/div/16R).
TJ.

Nehéz adatokat találni erről a trafóról, ennyit sikerült:
* Output power: 30W @ 40Hz
* Primary: 64-32-16-Ohm
* Secondary: 16-8-4-Ohm
* Primary DC: 2A (64-Ohm, 32-Ohm), 4A (16-Ohm)
* Primary inductance: 280mH @ 5V, 50Hz, DC 1.5A

A csöves unity coupled kapcsolás hátránya a nagy meghajtó feszültség igény, itt hogy alakulnak a feszültségek?
Bekapcsoláskor nem robban fel a áramkör?

Szerintem az 1. fokozatnak kb. tápfesznyi középfeszültséggel, kicsit több mint Upp tápfesznyi amplitúdójú jel van a kimenetén elvileg (ha a primer 2 tagja azonos feszültségű)...
Ha az 1. fokozat sourcében nem RC taggal, hanem zénerrel lenne a munkapont beállítás, akkor bekapcsolási áramlökés nélkül éledne az erősítő! Így alapvetően az RC-tag időállandója, a 2 fet munkapontja, meredeksége, (szaturáció esetén a primer tekercsek ellenállása és az elölte lévő táp időállandói) szerint alakul elvileg a bekapcsolási áramlökés mértéke...
Mivel elég nagy az alkalmazott félvezetők hőkapacitása, (+kicsi a fégfet meredeksége) szinte biztos hogy nem okoz problémát... saccolásom szerint

Ez egy két napja összerakott kisérleti drótkupac, ami egy labortápról van üzemeltetve...mint leírtam semmi sem végleges benne
A bemeneti V-FET-nek a későbbiekben egy LED lesz a source körében, akkor gyakorlatilag úgy üzemel mint egy áramgenerátor.
TJ.

A jelenlegi kisérleti szakaszban a MOSFET-ek tipusától fűggően 0,8-1A.
TJ.

Beszéljünk az unity coupled kapcsolás előnyéről is, a szoros ellencsatolás elve a transzformátor primer körében azt eredményezi, hogy a trafó átviteli tulajdonságai nagymértékben feljavulnak. Valójában elveszìtjűk a kimeneti fokozat feszültségerősítését, de kapunk érte egy sokkal szuperebb kimenőtranszformátort (a 20kHz-en mérhető fázistolás mértéke elképesztően jó adat).

Továbbá - kimenet unity coupled megoldása (egységnyi csatolás) mivel nem erősít feszültséget, itt elsősorban a Tango FG50S áttétele számít. Ez ebben a bekötésben 1:1 áttélű az osztott két primer és a 16 ohmos szekunder tekercs viszonylatában. Tehát a bemeneti V-FET drainján megjelenő váltófeszültség nagysága kb. megegyezik a 16 ohmos szemunder kimenetével. A reális előny még a 8 és 4 ohmos kimenetre való letranszformálás.
A 2SK79 erősítési tényezője a jelenlegi munkapontjában kb. 20-22, ez bőségesen elegendő a kapcsolás széleskörű felhasználhatóságához.
TJ.

Igazából azért van a kisérlezés szakaszában potméter a 2SK79 source körében, mert azzal ki lehet keresni azt a munkaponti áramot, ahol a V-FET a kimeneti MOSFET karakterisztikájával "összedolgozik" , a THD így csökkenthető
Például az elsőnek használt Hitachi 2SJ49 helyett Exicon 10P20 MOSFET-et berakva, 0,9-1A áramánál 1kHz/1W/8R/0,05% THD-lehetett elérni.
Még kipróbálom majd a Hitachi V-MOSFET-jeit (2SJ118/119), azok magasabb gate nyítófeszültségűek.
TJ.

5-let (+10 alkatrésszel) :

Már korábban egy hasonló kapcsolási javaslatra beírtam, hogy akkor van értelme, ha kevesebb alkatrész lesz benne, vagy ugyanannyiból jobb minőségű lesz.
Itt most egyik eset sem áll fenn
TJ.

Ugyan az unity coupled V-FET SE kapcsolása még a kisérletezés fázisában van, de egy lehetséges elrendezési tervem azért már van
TJ.

Az unity coupled V-FET SE következő verziója már egy komolyabb kimeneti eszközt használ, ez az Exicon cég ECW20P20 teljesítmény MOSFET tipusa. Ennek az eddigieknél lényegesen nagyobb a meredeksége, így a source körében már a vezérlő jel 95%-a megjelenik.
Ez azért fontos, mert a bemeneti paramétereket (impedancia, kapacítások) részben ez az érték határozza meg, mivel a source körét followernek is tekinthetjük.
A másik változtatás, hogy a bemeneti 2SK79 V-FET kapott egy kék LED-et, amelynél lehetséges az átfolyatott többletáram segítségével a THD finombeállítása. Ez az áramváltoztatás V-FET source potenciálját néhány tized volttal tudja tologatni, így THD minimum jól beállítható (1kHz/1W/8R/0,05%).
TJ.

Újjabb 5-letek:
-Darlingtonnal valószínűleg hasonló meredekségű (de állítható feszültségű) zénert lehetne csinálni, mint nyitó irányú diódákkal (led)... >>> ez is csak 2db alkatrész!
-A P-mos Gate-nál lévő ellenállást egy folytó tekerccsel kiegészítve, szerintem gyorsítható lenne elvileg a bemenet kapacitásainak töltögetése, ha minden igaz. (Talán négyszög átvitelnél, illetve torzítás mérésnél kimutatható lenne a hatása...)

Sikerült beszerezni a teljesítmény MOSFET-ket leszorító aluminium síneket, talán így időtálló lesz a mechanikai kivitelezés, és a hőátadási képesség is
TJ.

Újabb elrendezési terv az Unity Coupled V-FET SE-hez, a két fojtótekercs majd a doboz belsejében lesz.
TJ.

Miért nem az N csatornás párjára építed a kapcsolást? Sokkal kisebb a reverz kapacitása, ami a meghajtás szempontjából döntően lényeges faktor (az input - bár számszerűen nagyobb - nagymértékben utánhúzódik a forráskövető topológiából adódóan). Részleges forráskövető bekötésben pedig a Miller-effektussal is számolni kell. Ez ismét a kisebb reverz kapacitás fontosságára hívja fel a figyelmet.

Több oka van a "P" csatornás MOSFET alkalmazásának, a legfontosabb, hogy csak "N" csatornás kisjelű V-FET-jeim vannak.
TJ.

Ez egy olyan verzió, ahol a pufferkondik nincsenek a hűtőborda közelében, viszont a vezetékezés már nem annyira ideális.
TJ.

Az élet is konstruálja a fejlesztés alatt lévő erősítőt, mivel sikerült venni még egy ugyanolyan hálózati transzformátort.
Dual monó rulez
TJ.

Tápegység.

A ma délelőtt fúrással és menetvágással telt el, az azonos hűtőbordán egymástól 20cm-re lévő MOSFET-eknél remélem nem lép fel jelentősebb áthallás.
TJ.

Felkerültek a forrlécek az alusínre, az alkatrészek majd szépen elférnek a 8 (nyolc) forrasztási ponton.
TJ.

Korábban írtam, hogy a laterális MOSFET-ek mellett kiprobálnám a V-MOSFET-ket is, ezeket annakidején Toshiba és a Hitachi fejlesztette ki (a '80-as évektől voltak használatban).
A Toshibának a gate nyitófeszültsége valamivel a laterálisok MOSFET-ek felett van, a Hitachinak pedig a legmagasabb értékű (3-3,5v körüli).
Ezek a V-MOSFET-ek valamivel kisebb belső kapacításokkal rendelkeznek, és lényegesen gyorsabbak is a laterális versenytársaiknál
A Toshiba 2SJ92-vel kezdtem, kicsit kellett emelnem nyítófeszültségen, de az optimális munkapontban (1A körül) sajnos magasabb THD-t tudott.
A Hitachi 2SK119 már 4 volt feletti gate feszültséget kért, viszont 0,65A beállításnál tudta a minimális 1 wattos THD-t produkálni. Ez nagyon pozitív hír, mivel az "A" osztályú munkapont miatti hőterhelés így lényegesen alacsonyabb lett (most csatornánként kb. 40W)
Per pillanat - műszaki mérések alapján - kimeneti eszközként a V-MOS FET nyerő húzás.
TJ.

Ezt a legutolsó verziót a Hitachi 2SJ119 V-MOS-al a kimenetén megmértem:
1kHz/1W/8R= 0,06% THD (FFT fotó)
1kHz/10W/8R= 0,65% THD (FFT fotó)
Frekvenciamenet: 1W/8R= 15Hz-70kHz -1/-3dB
10W/8R= 40Hz-60kHz -1/3dB
TJ.

A no NFB kapcsolástechnikával ismerkedő, szakmabeliek számára készìtett mérés - a zenehallgatáshoz semmi köze
20kHz/1W/8R (FFT fotó)
TJ

Információ:
Méréseim szerint a Tango FG50S kettéosztott primer tekercselése 87+87mH 100Hz-en.
Az adatlapon olvasható az átfolyó megengedett DC áram értéke is, ez kritikus a felmágnesezés miatt.
TJ.

OFF:
Bocs a láma kérdésért, te gyakorlatban hogy méred meg egy ilyen nagyobb, lemezelt magos kimenő trafónak az induktivitását?

Nem rég óta nekem is van egy LRC mérő műszerem, amivel lehet 100, 120, 1k, 10k, 100kHz-en mérni; különböző frekiken erősen eltérő értéket mér... Mivel a vashoz képest nagyon pici energiával mér a műszer, félek hogy a "kezdeti induktivitás" amit mérek vele, az esetleg jelentősen különbözik a normál "üzemszerű" kivezérléskor mérhető induktivitástól (+SE üzemben a DC gerjesztés is erősen befolyásolhatja a tényleges induktivítást). Ezért tanácstalan vagyok, hogy a műszerrel leolvasott értéket mennyire használhatom erősítő "méretezésekor"

A 100Hz megadása nem elégséges információ, ugyanis a mag mágneses kivezérlésének függvényében változik a permeabilitás. Elengedhetetlenül szükséges a tekercsen eső váltófeszültség megadása is a korrekt értékeléshez, lehetőleg több értéket is ismertetve. Annak ellenére igaz ez, hogy a légrés a nyíráshatás miatt mérsékli az amplitúdóváltozás okozta permeabilitásváltozás hatásait.

A Tango FG50S adatlapján ott van a primer induktivitás értéke , mindenki elolvashatja...gondolom a gyári mérés a legkorrektebb
Magam részéről egy Der EE DE-5000 kézi műszerrel mérek, DIY táborban ez szódával elmegy...50Hz-en nem mér az istenadta
TJ.

Gondolom, itt sorba vannak kötve a 87mH-s tekercsek. Ezek szerint a trafó tudja a fizikát, az induktivitás 4x-es lesz.

Szabadna kérni mérést a szórt induktivitásról?

Természetesen - primer szórt induktivitás 246uH/100Hz.
A szórt kapacítás (primer/trafóház) értéke pedig 262pF/100Hz.
TJ.

Köszönöm!
Így érthető az egészen szép magasoldali határfrekvencia. Ráadásul az alacsony impedanciás meghajtás lényegében kisöntöli a primerkapacitás hatását.

Első kisérlet a hűtőbordán való elhelyezésre, a bemérések már ezen az elrendezésen folytatódnak.
TJ.

Felteszek két fotót, az egyiken a bal csatorna szerelvényei láthatóak.
A másik fotón a bemérésre összedrótozott tápegység látható az ideiglenes műterheléssel. A tervezettnél kisebb áramfelvételnek köszönhetően "csak" 2x18000uF-os szűrőkondikkal
TJ.

Most láttam csak, hogy a végtranzisztor rögzítését hogyan oldottad meg. Ez nálam is hasonlóan történt a Hiraga esetében . . . szimpatikus

Ma hajnalban eszembe jutott ez az adat. Én sokallom. A gyári adatlapon közölt átviteli görbék, és a szkópos ábráidon látott négyszög alapján szerintem jóval 100 mikrohenry alatt van a szórt induktivitás. A kvázi feszültséggenerátoros meghajtás - amit a kapcsolásod szépen hoz - mellett a felső határfreki 40kHz körül alakulna a mért adat mellett. A négyszöged ennél lényegesen magasabban jelentkező -3dB-s pontot sejtet. Valószínűleg a 100Hz, mint mérőfreki túl kevés. Ha nem nagy munka, megkérnélek nagyobb frekivel is egy-két mérésre, illetve akár ellenpróbára is, a szekunder felől mérve, a primert rövidre kötve (ekkor hoznia kell az impedanciák arányában történő áttranszformálódást). Előre is köszönöm!

Itt vannak a Tango FG-50S szórt, és fordított szórt induktivitás mérésének az adatai:
Stray inductance:
- 1kHz/110,3uH
- 10kHz/91,51uH
Reverse stray inductance:
- 1kHz/30,7uH
- 10kHz/25,95uH
TJ.

Köszi, így már megszűnt a diszkomfortom!

Elkészültem az Unity Coupled V-FET SE első elrendezési, és annak a (Ver 1.0) vezetékezési tervével.
TJ