HQQF a teorie

Základní údaje: Napsal Bohumil_Federmann; Nadřazená kategorie: Nf. technika; Kategorie: HQQF a teorie; Zveřejněno: 19. září 2009; Vytvořeno: 19. září 2009; Zobrazení: 10483

Úvod

Je stále více zájemců o levné a kvalitní řešení Nf zesilovače, mnozí se potýkají s problémy jaký použít koncový stupeň, jaké použít korekce a pak zjistí, že potřebují ještě vhodný zdroj. To vše mne vedlo k rozhodnutí, že opráším někdejší staré časy a postavím velmi kvalitní a přitom maximálně jednoduchou konstrukci zesilovače pro nejenom začínající elektrotechniky.

Pohled na měřící sestavu a naměřené hodnoty

Konstrukce

Jde o jednodeskový zesilovač, který ponese název HQQF-55-550WK-1-2 a vyšší, jehož základem bude HQQF-55-502D. Zapojení bude včetně obdobných korekci a výkonový stupeň bude tvořit jeden, možná dva páry unipolárních tranzistorů.

Výsledkem by měl být dostatečně výkonný 100÷200W dvoukanálový zesilovač špičkových vlastností. Diskuzi otvírám pro zjištění zájmu, nejenom o konstrukci, ale i o potřebné vstupy a výstupy. Zdroj předpokládám pulzní na samostatném plošném spoji, ve dvou variantách, jak z napětí 12V tak z napětí 230V. Kdo bude chtít použít klasický transformátor tak mu nic nebude bránit.

Pokračování brzy

Diskuse

HQQF a teorie

Základní údaje: Napsal Bohumil_Federmann; Nadřazená kategorie: Nf. technika; Kategorie: HQQF a teorie; Zveřejněno: 18. září 2009; Vytvořeno: 18. září 2009; Zobrazení: 8377

Úvod

Po několikaletých bojích a neustálém tvrzení konkurence, že se tyto hodnoty se sobě musí rovnat či blížit a neustálém popíráni jakékoliv dynamiky akustického signálu:

Když se za žádnou cenu nechtěl věřit mému výkladu, se konečně podařilo přinutit, či přimět velkého Guru z protějšího tábora, aby provedl měření a doložil jejich výsledky. Zřejmě konkurenci tímto provedl medvědí službu, nepomáhá ani jeho opakované poopravování a vysvětlování toho co vlastně naměřil, aby výsledek vyzněl jakkoliv jinak.

Fakta

Světe div se, zesilovač IMPACT-600, u kterého výrobce udává Pmax=256W dopadl při měření tak, že jej lze trvale provozovat při efektivním výkonu pod 25W, tedy na cca 10% výkonu Pmax. Výsledky byly zveřejněny na SvetElektro v textu Minimum detektor.

Další fakta

Dalo by se říci, že jde o špatný zesilovač, kdyby velký Guru nezveřejnil i poměr jednotlivých nahrávek. Výsledky přímo korespondují s mými články, které jsou několik let rádoby „superodborníky“ neustále a bezhlavě vyvraceny, navíc se jedná o zesilovače určené pro profesionální ozvučování, kde nepomáhá ani záměrné nadávání na Čínské výrobky.

Závěr

Ač Guru sám napsal, že poměr špičkového a efektivního, někdo píše středního výkonu je 10:1, stále je dost těch, kteří to nepochopili a budou opakovaně tvrdit, že každý zesilovač musí být stavěn na trvalý efektivní, či střední výkon který je roven výkonu maximálnímu.

Nepochopí to stejně, jak nechápou, že nejhorší nahrávky, na kterých se právě tyto měření prováděly, mají tento poměr roven 10dB u těch lepších o kterých se často baví Hi-Fi-sti, nebo dokonce studiové nahravky mají tento poměr mnohem větší a to až 60dB, tedy 1 000 000:1!

Těch 10dB a více, není dáno potřebami zesilovače, ale vlastnostmi akustického signálu. Pro tento případ to byly nic-moc digitální nahrávky vybraných hudebních skupin. Pokud se budeme bavit o celkové dynamice, ta je poměrem nejsilnějšího a nejslabšího možného signálu.

Pro zesilovač IMPACT-600 by celková dynamika, tedy poměr maximální úrovně k úrovni šumu či nejslabší možné úrovni vyjádřen v dB, byla ne 5dB, ale větší jak 80dB! Provozovat lze takový zesilovač při běžné reprodukci do efektivního či středního výkonu nepřesahujícího cca 10% výkonu špičkového, maximálního!

Diskuse

Pod čarou

Základní údaje: Napsal Bohumil_Federmann; Nadřazená kategorie: Nf. technika; Kategorie: HQQF a teorie; Zveřejněno: 3. září 2009; Vytvořeno: 3. září 2009; Zobrazení: 9758

Úvod

Další zesilovač zaojení Federmann řady HQQF-55-503, tentokrát v provedení HQQF-55-503W-8-1 který je určen již pro výkony dosahující 1 000 Wattu.

Není tomu dávno co jsem napsal: “Blíží se čas dalších maturitních prací, mnozí však řeší dilema co si postavit za zesilovač i bez maturitní práce. Pro všechny zájemce jsem připravil diskuzi, ve které můžou uplatnit své případné požadavky a návrhy, ale také vyjádřit svůj zájem o konstrukci HQQF-55-503W-4-2 o plošný spoj či celou stavebnici, případně již oživený modul a možná i celý zesilovač.“

Dnes máme možnost vidět další konstrukci, která je odvozená od HQQF-55-503W-4-2, kde číslice 4 znamenala počet párů výkonových tranzistorů na kanál a číslice 2 znamenala počet zesilovačů na desce plošného sloje. U zesilovače HQQF-55-503W-8-1 je tomu obdobě, jde o zesilovač který má 8 párů výkonových tranzistorů a pouze 1 zesilovač na desce plošného spoje. Plošný spoj má obdobné rozměry jako dvoukanálová verze polovičního výkonu na každý kanál.

Zde se můžeme zatím podívat, jak vypadá taková Výstava maturitních prací studentů a zde se postupně začíná plnit Galerie maturitních prací. Více se budeme věnovat až jednotlivým konkrétním konstrukcím, jejich stavbě, oživování, mechanické konstrukci a provozu.

pokračování brzy

Diskuze

Plošné spoje

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Základní údaje: Napsal Bohumil_Federmann; Nadřazená kategorie: Nf. technika; Kategorie: HQQF a teorie; Zveřejněno: 21. červen 2009; Vytvořeno: 21. červen 2009; Zobrazení: 10425

Úvod

Topologie

Není příliš odlišnosti ve výkonových stupních jednotlivých topologii. Vesměs se jedná o zapojení s Bipolárními či Unipolárními tranzistory.

Vyšších výkonů se dosahuje převážně paralelním řazením výkonových tranzistorů. U Bipolárních tranzistorů pro potlačení rozdílnosti h-parametrů a teplotních závislostí U_BE, se přidává malý emitorový odpor, který vytvoří zápornou zpětnou vazbu, čímž dojde k rovnoměrnějšímu rozdělení proudů mezi jednotlivé tranzistory.

Proudové omezení

Často se pro omezení proudů využívá jednoho z emitorových odporů na němž se snímá protékající proud, napěťovým úbytkem je řízen tranzistor, který omezuje rozkmit výkonového stupně. V konečném důsledku vzniká proudové omezení, které má chránit koncový stupeň před nekontrolovatelným nárůstem výstupního proudu.

Výkonový stupeň HQQF-55-503W-4-2

Zde je pohled na výkonový stupeň HQQF-55-503W-4-2 o kterém jsem napsal, že disponuje proudovým omezením a na první pohled nemá ani emitorové odpory, kde by se mohla velikost proudu snímat.

Unipolární tranzistory?

Ve výkonovém stupni jsem tentokráte použil Unipolární tranzistory, přestože jsem jim nebyl nikdy v minulosti příliš pro výkonové zesilovače nakloněn.

Výrobní technologie

Výkonové bipolární tranzistory se vyrábí jako mohutný kus křemíku a jeden velký tranzistor. Výkonové Unipolární tranzistory nemají PN přechod, kterým by se proud řídil, proud kanálem řídí elektrostatické pole.

Zvětšováním rozměrů by došlo k oddalování řídící elektrody od kanálu a k omezení její řídící schopnosti. Proto konstruktéři šli odlišnou cestou a výkonové tranzistory vznikají paralelním pospojováním mnoha nevýkonových Unipolárních tranzistorů.

Vlastnosti a parametry

Parametry mnoha nevýkonových tranzistoru na jednom kusu křemíku, spojovaných do jednoho výkonového celku musí mít téměř shodné vlastnosti, aby nedocházelo k přetěžování jednotlivých tranzistorů a výkon se na čipu rovnoměrně rozdělil.

BUZ906X4S

Jedním z mnoha zástupců vysoce výkonových Unipolárních tranzistorů je i BUZ906X4S. Zde již nejde o spojení mnoha nevýkonových tranzistorů na jednom kusu křemíku do jednoho výkonového tranzistoru. Výrobci BUZ906X4S šli tak daleko, že do jednoho pouzdra použili čtyři výkonové unipolární tranzistory, čtyři kusy křemíku s mnoha nevýkonovými tranzistory.

Shodnost charakteristik umožňuje spojovat nejenom tranzistory vyrobené na jednom čipu, ale i jednotlivé čipy vzájemně mezi sebou, aniž by bylo nutno použít jakékoliv další prvky, na které jsme zvyklí u Bipolárních tranzistorů.

Spojování tranzistorů u HQQF-55-503W-4-2

Stejně, jak jsou spojovány tranzistory u BUZ906X4S, jsou pospojovány výkonové Unipolární tranzistory i u výkonového stupně HQQF-55-503W-4-2. Nejsou použity žádné emitorové odpory, kde by se zbytečně ztrácel drahocenný výkon či snižoval zisk koncových tranzistorů. Emitorové odpory by navíc snižovaly tepelnou stabilitu, neboť R_DSon má kladný teplotní součinitel.

Proudové omezení u HQQF-55-503W-4-2

Proudové omezení je realizováno pouze zenerovými diodami. Z grafů pro Unipolární tranzistor IRFP9240PbF je patrné omezení proudu pro konstantní napětí U_GS, rovněž je patrné saturační napětí U_DS.

Obdobně lze vyčíst hodnoty pro jiné napětí U_GS a U_DS, rovněž lze vyčíst hodnoty pro tranzistor IRFP240PbF, který má hodnoty jen nepatrně odlišné. Hlavní rozdíl je ve vnitřním odporu obou tranzistorů, tedy v úbytku napětí při jejich saturaci.

Chceme-li dosáhnout u tranzistoru IRFP9240PbF saturačního napětí v rozmezí 2÷3V a zároveň proudové omezení v rozmezí 4÷4,5A, použijeme omezení napětí U_GS v rozmezí 5,1÷5,4V. V tomto pracovním bodě je vhodné spojované tranzistory překontrolovat. Obdobné hodnoty vyjdou pro saturaci v jiném pracovním bodě.

V grafu pro IRFP9240PbF je:

Červeně, přibližná zatěžovací charakteristika pro napájecí napětí 70V, spojení 4 tranzistorů a 4Ω zátěž, je zde vyznačen doporučený pracovní bod pro limitaci a proudové omezení, jehož hodnota je mezi 2÷3V.
Zeleně, přibližná zatěžovací charakteristika pro napájecí napětí 92V, spojení 4 tranzistorů a 8Ω zátěž, je zde rovněž vyznačen doporučený pracovní bod pro limitaci a proudové omezení, jehož hodnota je mezi 1÷2V, což již výrazně zvyšuje účinnost koncového stupně.
Modře,přibližná zatěžovací charakteristika pro napájecí napětí 45V, spojení 4 tranzistorů a 2Ω zátěž, je zde rovněž vyznačen doporučený pracovní bod pro limitaci a proudové omezení, jehož hodnota je mezi 3÷4V, což již výrazně snižuje účinnost koncového stupně.

Graf pro obdobné hodnoty u tranzistoru IRFP240PbF:

Napájení HQQF-55-503W-4-2

Po neblahých zkušenostech s konstrukcemi QQF-55 KS 500W, často velmi dlouhými přívody k výkonovému stupni či použití 1Ω pojistek a následné řešení takto zaviněných problému za pomoci změn hodnot a vlastního zapojení, jsem se rozhodl takovým neodborným zásahům předejít.

Napájení HQQF-55-503W-4-2 jsem volil velmi tvrdé, přestože doporučuji použít transformátor o ne největším výkonu. Každý výkonový tranzistor je blokován svým dostatečně velkým kondenzátorem.

Krom kondenzátorů na každém kolektoru tranzistoru doporučuji použití dalších filtračních kondenzátoů na samostatném plošném spoji HQQF-55-203W.

Závěr

Mnozí můžou být netradičním spojováním výkonových tranzistorů bez emitorových odporů či proudovou ochranou realizovanou zenerovou diodou zaskočeni.

Zažité mýty a tradice je nutno občas obměnit a začít psát novou historii. Osobně preferuji co nejvyšší účinnost a toto je jedna z cest jak tento cíl naplnit. Aby bylo možno kýžené účinnosti dosáhnout je nutno zajistit dostatečné buzení koncových tranzistorů.

Koncové tranzistory jsou buzeny z rozkmitového stupně HQQF-55-502D, který je napájen z vyššího napětí jak samotný výkonový stupeň.

Rozdílnost minimálních vnitřních odporů výkonových tranzistorů má vliv pouze na úbytek napětí na tranzistorech při jejich saturaci a samozřejmě na jejich výkonovou ztrátu. Tento rozdíl je pro běžnou funkci zesilovače naprosto nepodstatný, neboť limitace signálu není běžný stav u zesilovače, jehož pomocí je provozována kvalitní reprodukce.

Diskuse

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Pdf.: BUZ906X4S, IRFP9240PbF, IRFP240PbF

Základní údaje: Napsal Bohumil_Federmann; Nadřazená kategorie: Nf. technika; Kategorie: HQQF a teorie; Zveřejněno: 21. červen 2009; Vytvořeno: 21. červen 2009; Zobrazení: 6721

Zdrojová část pro zesilovače řady HQQF-55-503W, blok filtračních kondenzátorů HQQF-55-203W, zaručující dolní přenášenou frekvenci pod 2Hz.

Použito celkem 2 x 24 kondenzátorů 1m/100V, které spolu s 2 x 8 x 1m/100V na desce PS HQQF-55-503W-4-2 vytvoří celkem kapacitu 2 x 32mF. Při dvou 4Ω reproduktorech bude RC konstanta 0,128ms a přenášené pásmo se tak sníží pod 2Hz.