CAR audio versterker voeding (SMPS)

[v-bro]

Het hoort wellicht niet 100% thuis in het versterker forum, en er is al een en ander over uitgewisseld in een ander onderwerpje, maar daar is zo veel off topic 'ruis' ontstaan dat het niet lekker leest, en het hoort daar al helemaal niet thuis.

Bij deze dan een officieel onderwerp voor het bouwen, ontwerpen en assembleren van een krachtige 12V naar elke gewenste hogere spanning schakelende voeding om werkelijk ELKE versterker in de auto te kunnen gebruiken! Ik zal mij voornamelijk beperken tot het ontwerp wat ik gemaakt heb wat sterk geïnspireerd is op het werk van S. Sánchez Moreno en Rod Elliot en R. Quan. Waarbij laatst genoemde ook meegeholpen heeft om het van de grond te krijgen.

Het gaat hier om een schakelende voeding waar een chip zorgt voor een blokgolf, die wordt wat wind in de zeilen geblazen door middel van een aantal power fets. Vervolgens hangt aan de uitgang van de fets een HF transformator die de spanning opvoert (stroom omzet in spanning) en de rest lijkt heel veel op een ordinaire lineaire voeding, een gelijkrichterbrug en elco's.

De uitgangsspanning is volledig proportioneel naar ratio van de transformator wikkelingen. Gezien de hoge frequentie is het aantal windingen zowieso heel beperkt. Ik heb transformatoren gewikkeld met slechts vier primaire windingen en zestien secundaire om een uitgangsspanning van 48Vdc te krijgen uit 12Vdc input. Die 48V kan in mijn ontwerp naar wens symmetrisch of asymmetrisch worden benut (dus + en - 48V, of enkelvoudig 48V met dubbele stroom)

Werkelijk ELKE spanning is mogelijk dus! +/-60Vdc, +/-90Vdc, noem het maar!

Daarnaast is er op mijn board plaats gereserveerd voor nog twee extra spanningen met lage stroom, bijvoorbeeld om +/-15Vdc te creeeren voor opamps, voor een aktief filter en preamp bijvoorbeeld! Of voor een zuivere 5V voor klasse D/T versterkers!

Hier is nog wat bron info:
http://sound.westhost.com/project89.htm

Hier nog eens het ontwerp:



En het originele onderwerp:
http://www.zelfbouwaudio.nl/forum/viewt ... 9&start=50

Voor geïnteresseerden kun je momenteel nog bij mij terecht voor een kit/printje. En wellicht later voor een kitje bij 41hz.com

[b_force]

Zoals in het andere topic al, ziet er veel belovend uit!
Wellicht kun je wat meer over specs vertellen?

Vermogen, rimpel spanning, schakel frequentie, afmetingen.
En natuurlijk kostprijs!

[v-bro]

Ok:

Afmetingen zijn afgestemd op een Modushop Galaxy Maggiorato behuizing van 40mm hoogte. Het board oppervlak is 104x104mm. In de 230mm diepe behuizing past er dus nog een AMP2 van 41hz, ofwel een Tripath TK2350 reference board naast! Dan heb je dus een heel compacte auto booster van minstens 2x300 watt!! Met de juiste fets heb je zelfs veel meer vermogen, maar dat moet ook geleverd kunnen worden door de voeding natuurlijk. Wellicht moet er dan op de voeding een grotere transformator en stevigere fets. De voeding is ontworpen om minstens 600W continu te kunnen leveren, maar er moeten nog belastings metingen worden gedaan en dan zou er nog wel eens veel meer uit kunnen komen, ik zou er niet van opkijken als er 1Kw uit gehaald kan worden! Deze gedachte baseer ik op wat commerciele boards kunnen leveren (was ook veel meer dan gedacht)

Specs moeten nog gemeten worden, maar wel is al gebleken dat het ruis niveau van de AMP2 waarop we getest hebben met het prototype heel laag was. Net zo laag als bij een ordinaire trafo voeding.

De schakel frequentie moet op onze transformator test jig (zo'n voeding, maar dan uitgerust met regelbare frequentie en dead time) bepaald worden naar aanleiding van waar het optimum ligt voor elke afzonderlijke transformator. Dit optimum wordt bepaald door de ruststroom, die is altijd op een bepaalde frequentie optimaal. De ruststroom stijgt vanaf die frequentie als je omhoog of omlaag gaat beide kanten op dus. Het kernmateriaal en aantal wikkelingen bepalen dus welke frequentie optimaal is. Hogere perm kernen hebben hun ideale frequentie lager liggen dan lage perm. Ik heb de beste metingen gehad met betrekkelijk hoog perm. ferriet materiaal. Er is alleen nog een lichting kernen uit Amerika onderweg, maar vertraagd door de vulkaan... Van die kernen verwacht ik heel goede resultaten. Als ik een optimale kern gevonden heb ga ik verder met belastings metingen.

Kan niet wachten!

De kostprijs... tja, in grotere aantallen altijd goedkoper natuurlijk, ik bestel bijna alles bij Farnell. Ik kan hem nu tegen de kale materiaalprijs aanbieden voor de liefhebber om het aantrekkelijk te houden... Moet wel alle onderdelen nog even op een lijstje zetten en uitrekenen wat het dan in totaal kost...

[Bertje]

Mooi ding wel, trafo blijft altijd een lastig en duur iets. Heb van Moreno (coldamp) wel een 12V 800w smps hier liggen, en kan je aangeven wat er verschilt met de Elliot ontwerp?
Aansluitblok secundair lijken me wat ielig voor grote stromen?
Heb er misschien wel interresse in.

[teacher]

Hier heb ik dus wel oren naar, aangezien ik een bijzonder compact 3- of 4 kanaals versterkertje wil bouwen voor in de combi

[v-bro]

Nou, de trafo kan best eenvoudig en voor een redelijke prijs, maar het is even uitvogelen.

Het verschil met het Elliot ontwerp zit hem in:

1. de temperatuur sensing, die zit er bij het ontwerp in het artiekel geheel niet op. Er zit bij mijn ontwerp dus een schakeling op die de shutdown inschakelt als de temperatuur te hoog wordt. Dit middels een NTC geschakelde beveiliging met een opamp (verschil versterker) en een tor. De drempelwaarde is met een trimmer instelbaar...
2. een ompolings beveiliging in zit met een dikke to220 diode die de Polyswitch zekeringen (vier stuks parallel van 7A) uitschakelt bij ompoling. Die zekeringen zijn dus zelf herstellend en werken dus ook als kortsluit beveiliging.
3. de uitgang kan symmetrisch/asymmetrisch geconfigureerd worden, dit doordat er dubbele gelijkrichters toegepast zijn.

Nog wat praktische voordelen:

1. het losse PWM modulator boardje, kan ook voor vanalles handig zijn, analyse bijv. van filters of preamps. Stuur de blokgolf er in en kijk op een scope of het haaks blijft, en bij welke frequentie er iets gebeurt of mis gaat. Je kan er zelfs een PWM klasse D versterker omheen opbouwen voor een subwoofer!
2. er zijn in de transformator footprint gaatjes ontworpen voor twee extra windingen, die lopen uit op een header pin socket waar een gelijkricht-buffer-regulator boardje in gestoken kan worden voor twee extra spanninkjes. Of er kan een flatcable in om gehardwirede voedinkjes te bouwen op het koelblok.
3. de footprints voor de fets zijn zo uitgerust dat de pennen haaks omhoog gebogen of plat op het board gesoldeerd kunnen worden, hierdoor passen er legio fets op en passen legio koelblokken en behuizingen naast, omheen of onder.

De uitgangsconnector is een minder groot probleem als de ingangsconnector, daar lopen namelijk veel grotere stromen. Je kunt er 20A sockets in kwijt, dus da's meeeeeer dan genoeg. Maar bij twijfel kun je ook de jumper voor symm/asymm. gebruiken om er direkt uit te gaan met draden. De ingang idem, daar zitten gaten waar je vinger bijna in past om direkt de 12V en GND draden in te solderen.

Er is echt wel over nagedacht hoor, maak je daar maar geen zorgen om.

[v-bro]

Hier heb ik dus wel oren naar, aangezien ik een bijzonder compact 3- of 4 kanaals versterkertje wil bouwen voor in de combi

Ik zal gauw een prijsje maken als ik er mee uitgetest ben!

[ray5150]

Nou ben ik zelf niet (meer) zo geintreseerd in car-audio, maar ik vind dat je een erg mooi stukje werk gemaakt heb!
Veel succes ermee.

[Bertje]

Nou, de trafo kan best eenvoudig en voor een redelijke prijs, maar het is even uitvogelen.
De uitgangsconnector is een minder groot probleem als de ingangsconnector, daar lopen namelijk veel grotere stromen. Je kunt er 20A sockets in kwijt, dus da's meeeeeer dan genoeg.

Geen idee hoe zwaar belastbaar één en ander kan gaan worden, maar aan 20A primair kom je al snel hoor. En meestal wil je er een 16-25-35mm2 op aansluiten. Bij het meeste caraudio spul worden forsere aansluitblokken direct op de print gesoldeerd. Zo heb ik die coldamp smps ingebouwd in een cheapass amp-behuizing met mooie aansluitblokken, van die inbus-gevallen.
Rob.

[b_force]

20A op 12/13V, zit je op zo'n 250W.
Dat is dus nog te weinig voor twee keer 300W (zeker als je nog uitgaat van 80-90% efficiëntie)

[v-bro]

Nou, de trafo kan best eenvoudig en voor een redelijke prijs, maar het is even uitvogelen.
De uitgangsconnector is een minder groot probleem als de ingangsconnector, daar lopen namelijk veel grotere stromen. Je kunt er 20A sockets in kwijt, dus da's meeeeeer dan genoeg.

Geen idee hoe zwaar belastbaar één en ander kan gaan worden, maar aan 20A primair kom je al snel hoor. En meestal wil je er een 16-25-35mm2 op aansluiten. Bij het meeste caraudio spul worden forsere aansluitblokken direct op de print gesoldeerd. Zo heb ik die coldamp smps ingebouwd in een cheapass amp-behuizing met mooie aansluitblokken, van die inbus-gevallen.
Rob.

Ik heb primair rekening gehouden met ongeveer 50A. Er kunnen primair 12,5mm kwadraat draden in gesoldeerd worden, op een dergelijk korte lengte is dat zelfs goed voor zo'n 65-85A. Ik maak me er niet zo druk om dus.... Secundair, tja wat voor uitgangsspanning kies je, ik mag aannemen dat de meesten deze converter willen voor minstens 30V op de uitgang, dan gaat die primaire stroom dus al minstens gehalveerd worden, een beetje stevige schroef terminal kan dat wel aan hoor... En ook daar kunnen direkt draden in gesoldeerd worden, dan kun je zelfs dubbele draden pakken.

Laat ik nog even melden dat ik een 1Kw+ versie aan het ontwerpen ben ook, en een 300W mini versie....

[fluppie]

UcD in de auto ?

[Bertje]

Geen UcD, wel heb ik ooit een coldamp voor in de auto gemaakt. Kan je ook in UcD180 vorm gieten natuurlijk:
Behuizing was van een Earthquake 2-kanalertje...

[v-bro]

UcD in de auto ?

Noem het maar, alles is mogelijk!

Bedankt trouwens allen voor de leuke reacties!

[Henkjan]

UcD in de auto ?

was ook mijn 1e gedachte...

[Maarten]

Ik heb gehoord dat ze bij hypex opdracht vd baas kregen om alle in de bmw 530d zittende versterkers te vervangen door Ucd's...

[v-bro]

Hmm, misschien moet ik eens bij ze aankloppen dat ik een converter voor ze heb!

[b_force]

Hmm, misschien moet ik eens bij ze aankloppen dat ik een converter voor ze heb!

Dan moet het wel meer een high-end versie worden met hippe condensators en regelaars

[mischa72]

Er kunnen primair 12,5mm kwadraat draden in gesoldeerd worden, op een dergelijk korte lengte is dat zelfs goed voor zo'n 65-85A.

Kijk eens hier. Is geschikt tot 16mm² en op een raster van 15mm belastbaar tot 76A.

Groeten,
Mischa

[v-bro]

Er kunnen primair 12,5mm kwadraat draden in gesoldeerd worden, op een dergelijk korte lengte is dat zelfs goed voor zo'n 65-85A.

Kijk eens hier. Is geschikt tot 16mm² en op een raster van 15mm belastbaar tot 76A.

Groeten,
Mischa

Hey geweldig! Dat is een mooie voor mijn 1KW ontwerpje!

Heb trouwens vandaag maar een transformator gewikkeld op een kern die ik had besteld een paar weken geleden. Helaas had ik te hoge permeabiliteit besteld waardoor de optimale frequentie iets te laag komt te liggen en het aantal primaire windingen minstens negen moest worden. Een heel gewikkel dus, maar ik kon niet wachten om het ding in gebruik te nemen. Er komt een keurige spanning uit en het ziet er nog acceptabel compact uit. Gauw maar een belastings meting verrichten, vingers gekruist!

Er zijn dus nieuwe kernen onderweg in een paar soorten die een beter optimum zouden moeten hebben, maar die zijn vertraagd natuurlijk door de vulkaan uitbarsting...

[v-bro]

Wat ik hier trouwens zie lijkt ook niet op veel meer dan 10mm kwadraat op de input van de converter?



Of vertekent die foto nou zo!?

[Maarten]

Hmm, misschien moet ik eens bij ze aankloppen dat ik een converter voor ze heb!

moet ik ze eens vragen, als ik hem zie? wel dan gauw alle info uit dit topic halen...

[v-bro]

Hmm, misschien moet ik eens bij ze aankloppen dat ik een converter voor ze heb!

moet ik ze eens vragen, als ik hem zie? wel dan gauw alle info uit dit topic halen...

Ik ben er voor!

[v-bro]

Hier dan even een paar plaatjes van de eerste opbouw, geen fraaie uitvoering dus, maar een test opbouw!

[Bertje]

Wat ik hier trouwens zie lijkt ook niet op veel meer dan 10mm kwadraat op de input van de converter?
Of vertekent die foto nou zo!?

Klopt, is zelfs 6mm2 *(maar 5cm lang..) Ook niet echt OK, vandaar mijn opmerking over jouw project. Maak het zo dat je er direct 16mm2 of meer op kan aansluiten. Dus grotere aansluitblokken direct op de print zoals ze dat ook op car audio amps doen:

Rob.