250W full balanced

Voor- en Eindversterkers

Moderator: Beheerdersteam

Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

De laatste tijd zit ik een beetje na te denken over een eindtrap voor mijn luidsprekers rond de Trio12, gezien het lage rendement in combinatie met een flinke luisterruimte heb ik wel wat vermogen nodig en dat ook nog in 4 Ohm.
De Threshold S200 waar ik nu mee draai voldoet wel maar komt toch kwa vermogen net iets tekort, vooral ook omdat de voeding berekend is op 8 ohm en niet op 4 ohm.

Twee monoblokken welke ik dichtbij de luidsprekers wil zetten is een andere wens en daarbij vind ik een gebalanceerde versie ook prettig, zeker omdat ik ze rechtstreeks vanuit de AF DAC wil sturen.
Inspiratiebronnen vormen Passlabs en BAT die hebben gekozen voor een volledig gebalanceerd ontwerp, en zo kom ik net als de bekende Aleph X uiteindelijk tot een soort brug versterker die ook nog eens op een relatief lage voedingspanning kan draaien.

Onderstaand het schema uit LT spice
PB260.jpg
Jullie kunnen meedenken over het ontwerp, er moet nog iets aan beveiliging worden bedacht (geen relais op de uitgang) maar wel iets als stroom begrenzing.
Verder een enkele voedingspanning van 60V, uitgangen zitten dus op ongeveer + 30V dus oppassen en geen sluiting maken met chassis. Dit laatste zie ik als enige nadeel van dit ontwerp.

hieronder nog de FFT
PB260fft.jpg
dit is bij een vermogen van 8W en het punt waar de versterker de klasse A instelling heeft verlaten
de vervorming is op dat moment 0,0025%
bij grote vermogens tot onder de klipgrens neemt de vervorming toe tot ca 0,012%
de openloopgain is ongeveer 2000 en de gain zelf is 6x zodat de tegenkoppelfactor op 333 uitkomt.

bijgevoegde bestanden: simulatie file en in standard staan de modellen
Bijlagen
PB260.zip
(4.89 KiB) 80 keer gedownload
standard.zip
(5.94 KiB) 62 keer gedownload
Laatst gewijzigd door Mr Tube op vr 14 dec 2012, 14:17, 4 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
nl3prc
Berichten: 1305
Lid geworden op: di 08 nov 2011, 15:07
Locatie: Den Helder
Contacteer:

Re: 250W full balanced

Bericht door nl3prc »

Als je het dan toch hebt gesimuleerd waar is dan die *.asc file
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

Het lukt niet om deze toe te voegen, heb ik geprobeerd maar krijg een melding "extensie asc niet toegestaan".
Gebruikersavatar
nl3prc
Berichten: 1305
Lid geworden op: di 08 nov 2011, 15:07
Locatie: Den Helder
Contacteer:

Re: 250W full balanced

Bericht door nl3prc »

Dat weet ik maar een ZIP file mag wel dus gewoon die asc file inzippen
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

nl3prc schreef:
Dat weet ik maar een ZIP file mag wel dus gewoon die asc file inzippen
Done
SuperR
Berichten: 1864
Lid geworden op: zo 30 aug 2009, 22:35
Locatie: Rotterdam

Re: 250W full balanced

Bericht door SuperR »

Mr Tube schreef:
nl3prc schreef:
Dat weet ik maar een ZIP file mag wel dus gewoon die asc file inzippen
Done
Jeej! Eindelijk weer een transistor bak ipv die gekke buizen. Heb je ook een zipje met de transistor-modellen?
Gebruikersavatar
nl3prc
Berichten: 1305
Lid geworden op: di 08 nov 2011, 15:07
Locatie: Den Helder
Contacteer:

Re: 250W full balanced

Bericht door nl3prc »

Mogen wij ook de modellen van de transistoren hebben want zonder simuleert hij niet
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

modellen toegevoegd: staan in de standard.zip
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

Nog even wat simulaties gedaan om nog wat meer over de versterker te weten:

condensator toegevoegd aan de belasting van 10nF
versterker blijft stabiel.

Slew rate: een puls op de ingang en de laagdoorlaatfilters met 100p even verwijderd
stijgtijd =40nS over 10V
komt neer op een enkele uitgang 250V/uS dus in brug 500V/uS

Clip gedrag, bij forse oversturing treden er geen rare verschijnselen op. bij andere ontwerpen zie je wel eens piekjes enzo verschijnen.
SuperR
Berichten: 1864
Lid geworden op: zo 30 aug 2009, 22:35
Locatie: Rotterdam

Re: 250W full balanced

Bericht door SuperR »

Vanwaar de transistorkeuze?
Je gebruikt iets van 30 TO-220 torren, PCB-technisch/praktisch gezien niet ideaal.
Vervolgens sta je iets van 80 Watt te verstoken aan ruststroom terwijl je niet eens spectaculaire prestaties krijgt.
Als ik naar de 3e harmonische kijk is die best hoog. (verleng je simulatie tijd eens van 2ms naar bijvoorbeeld 50 ms)

Dus, tof dat er weer eens naar niet-buizen of hypexen wordt gekeken, maar volgens mij is dit niet de beste methode om 250Watt aan 4 ohm te leveren.

Kijk hier anders eens naar.
http://sound.westhost.com/project101.htm
http://www.diyaudio.com/forums/solid-st ... sfets.html

En dan ben ik sinds "kort" fan van alles wat er op "Elliott Sound Products". De ontwerpen worden veelvuldig gebouwd, bejubeld en besproken op bijvoorbeeld Diyaudio.com. Hier wat voorbeelden van P101 geknutsel;
http://i400.photobucket.com/albums/pp87 ... atsink.jpg
http://quan-diy.com/projects/p101/p101v2.htm
http://www.diyaudio.com/forums/solid-st ... ost2996154
http://lasanguine.com/SolidState.html
http://imageshack.us/g/12/p10103.jpg/
Rudy
Berichten: 1526
Lid geworden op: ma 29 nov 2004, 12:59
Locatie: Belgie

Re: 250W full balanced

Bericht door Rudy »

Symmetrische versterker en de vervorming meten van 1 uitgang ten opzichte van de gnd !!!
SuperR
Berichten: 1864
Lid geworden op: zo 30 aug 2009, 22:35
Locatie: Rotterdam

Re: 250W full balanced

Bericht door SuperR »

Rudy schreef:
Symmetrische versterker en de vervorming meten van 1 uitgang ten opzichte van de gnd !!!
Ik weet niet hoe ik een FFT moet laten zien van V(n031)-V(n087). Jij wel?
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

Ik heb deze transistoren gekozen omdat ik ze heb liggen, erg goedkoop zijn een goed Hfe hebben en een hoge bandbreedte.
verder is de bridged opzet mijn voorkeur vanwege de gebalanceerde werking.

de ruststroom ligt nog niet echt vast, er moet nog flink gesimuleerd worden met lagere stromen maar ik heb ook niet zoveel moeite met een royale AB instelling.
waarom 50mS simuleren? ik heb het net geprobeerd en de vervormingcijfers worden eerder lager dan hoger.
8W =0,002%
100W = 0,01%
bij 10KHz zijn de cijfers niet veel slechter

vervormingscijfers zijn wellicht niet echt spectaculair maar ik vind ze laag genoeg, deze zijn trouwens bepaald op een uitgang en niet gebalanceerd. hierdoor kan met name de 2e harmonische die domineert lager worden, niet echt interessant maar cijfermatig zeker mooier.\
PB260ftt50.jpg
op het bovenstaande plaatje de simulatie op 50mS...pfff wat duurt dat lang.

derde harmonische ligt op -92dB

ik denk zeker dat het nog beter kan en wat is spectaculair? een slew rate van 500V/uS vind ik best wel spectaculair en de bandbreedte heb ik nog niet bepaald maar ik weet dat die erg hoog is.

verder wil ik eens iets anders bouwen dan de standaard schakelingen.
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

SuperR schreef:
Rudy schreef:
Symmetrische versterker en de vervorming meten van 1 uitgang ten opzichte van de gnd !!!
Ik weet niet hoe ik een FFT moet laten zien van V(n031)-V(n087). Jij wel?
daar ben ik ook heel benieuwd naar!!!
Rudy
Berichten: 1526
Lid geworden op: ma 29 nov 2004, 12:59
Locatie: Belgie

Re: 250W full balanced

Bericht door Rudy »

i
SuperR
Berichten: 1864
Lid geworden op: zo 30 aug 2009, 22:35
Locatie: Rotterdam

Re: 250W full balanced

Bericht door SuperR »

Mr Tube schreef:
Ik heb deze transistoren gekozen omdat ik ze heb liggen, erg goedkoop zijn een goed Hfe hebben en een hoge bandbreedte.
verder is de bridged opzet mijn voorkeur vanwege de gebalanceerde werking.
Ok prima, fair. Maar hoe gaat je PCB er uit zien? Best lastig. Ik neem aan dat je een "aanstuur" pc maakt en een outputstage pcb of iets in die trend.
Mr Tube schreef:
vervormingscijfers zijn wellicht niet echt spectaculair maar ik vind ze laag genoeg, deze zijn trouwens bepaald op een uitgang en niet gebalanceerd. hierdoor kan met name de 2e harmonische die domineert lager worden, niet echt interessant maar cijfermatig zeker mooier.
Ik had heel eigenwijs de max stepsize weggehaald. Toen kwam de 3e harmonische op zo'n -35 dB. Geen idee waarom dat mag gebeuren. Ik dacht dat hij wel nauwkeurig genoeg zou rekenen om een fatsoenlijke FFT te kunnen maken.
Mr Tube schreef:
op het bovenstaande plaatje de simulatie op 50mS...pfff wat duurt dat lang.
50ms op 100ns stepsize duurt lang ja. Daar zat het crux. Tijd vergroten zorgt er voor dat je FFT meer info heeft om een analyse van op te bouwen per frequentie. (met name de lagere)
Mr Tube schreef:
derde harmonische ligt op -92dB
Als ik 50ms op 100ns simuleer krijg ik inderdaad ook zoiets. Wat betreft de "hoge 3e orde" neem ik dus bij deze terug.
Gebruikersavatar
ray5150
Berichten: 28143
Lid geworden op: vr 13 apr 2007, 23:56
Locatie: s-Gravenhage

Re: 250W full balanced

Bericht door ray5150 »

Welk type eindtor gaat er gebruikt worden ? ik kan dat schema niet zo goed lezen...hele kleine letertjes...
6550forever
Berichten: 31
Lid geworden op: zo 19 feb 2012, 21:34

Re: 250W full balanced

Bericht door 6550forever »

Mr Tube schreef:
SuperR schreef:
Rudy schreef:
Symmetrische versterker en de vervorming meten van 1 uitgang ten opzichte van de gnd !!!
Ik weet niet hoe ik een FFT moet laten zien van V(n031)-V(n087). Jij wel?
daar ben ik ook heel benieuwd naar!!!
Gebruik een "voltage dependant voltage source" om van het gebalanceerde signaal een 1:1 niet-gebalanceerde versie te maken. Dit component heet "e" in de bibliotheek. Knoop de + en - ingangen van dit component aan je gebalanceerde uitgang en de - uitgang aan de gnd. Op de + uitgang staat nu je verschilsignaal dat je kunt fft'en.
SuperR
Berichten: 1864
Lid geworden op: zo 30 aug 2009, 22:35
Locatie: Rotterdam

Re: 250W full balanced

Bericht door SuperR »

Weer wat geleerd. Ik moest er wel een stukje draad aan knopen zodat ik niet alleen de stroom door de E kon meten, maar ook de spanning tov de gnd. Het ziet resultaat er keurig uit, voor zover ik dat kan beoordelen :)

En Ray, de eindtorren zijn D44H11's en D45 H11's.
http://www.st.com/internet/com/TECHNICA ... 000942.pdf
Gebruikersavatar
Ah!buis
Berichten: 16682
Lid geworden op: ma 15 nov 2010, 22:36
Locatie: Overijse

Re: 250W full balanced

Bericht door Ah!buis »

Goed uitvergroot zou ik zeggen D44h11 en D45h11 voor de eindtorren.
Enigzins verbaast heb ik zitten kijken naar die 2k (R68?)tussen de stroombron en massa (twee maal).Volgens mij is er zo helemaal geen stroombron meer maar gedraagt het geheel zich als een 2k naar de +60V.Doe't is zonder die 2k.
Anne
Bijlagen
re.JPG
Gebruikersavatar
ray5150
Berichten: 28143
Lid geworden op: vr 13 apr 2007, 23:56
Locatie: s-Gravenhage

Re: 250W full balanced

Bericht door ray5150 »

SuperR schreef:
Vanwaar de transistorkeuze?
Je gebruikt iets van 30 TO-220 torren, PCB-technisch/praktisch gezien niet ideaal.
SuperR schreef:
En Ray, de eindtorren zijn D44H11's en D45 H11's.
http://www.st.com/internet/com/TECHNICA ... 000942.pdf
Het meest voor de hand liggend is dan een stuk aluminium hoekprofiel aan een koelblok gekoppeld, lijkt me.
Laatst gewijzigd door ray5150 op za 15 dec 2012, 10:15, 1 keer totaal gewijzigd.
Rudy
Berichten: 1526
Lid geworden op: ma 29 nov 2004, 12:59
Locatie: Belgie

Re: 250W full balanced

Bericht door Rudy »

Rudy schreef:
i
Wat ik hier dus mee bedoelde is dat de stroom door de belasting ook gemeten kan worden.
Dus I(R44) , en daar kan je mee doen wat je wil.

mvg Rudy
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

Ah!buis schreef:
Goed uitvergroot zou ik zeggen D44h11 en D45h11 voor de eindtorren.
Enigzins verbaast heb ik zitten kijken naar die 2k (R68?)tussen de stroombron en massa (twee maal).Volgens mij is er zo helemaal geen stroombron meer maar gedraagt het geheel zich als een 2k naar de +60V.Doe't is zonder die 2k.
Anne
Doel was ook om een weerstand te hebben en geen stroombron.

De stroombron heeft een hele hoge inwendige weerstand, dat geeft de volgende eigenschappen.
hoge openloop gain
ongevoelig voor storingen op de +60V
volledig uitstuurbaar

De openloop gain is met weerstand al hoog zat en met de stroombron sterk afhankelijk van de belasting, ik heb liever een stabiele openloopgain die wat lager is en constant over een breed frequentiegebied hetgeen juist weer bereikt wordt met een weerstand maar dat heeft weer als nadeel dat uitstuurbaarheid aan de bovenzijde krap wordt. Philips heeft in de RH590 daarom de weerstand op een veel hogere voedingspanning staan (mooie oplossing), ik heb daarom gekozen voor de combinatie van weerstand en stroombron. De uitstuurbaarheid is gewaarborgd en de ongevoeligheid voor storingen op de +60V is ook nog steeds aanwezig, de openloopgain is nu goed onder controle en minder afhankelijk van de belasting.

Wat het printontwerp heb ik het volgende idee:
Ik heb een stel koelblokken van 20 x 20cm met ribben van 8cm, de print die ik in gedachte heb wordt 140 x 120mm met de eintorren langs de twee lange zijden. De transistoren komen dan aan de onderzijde te zitten en worden naar buiten gebogen zodat ze direct op de koelplaat kunnen komen.
De behuizing wordt 30x30x20cm ongeveer (monoblok)

Voedingstrafo wordt 2x42V 500VA en de afvlakking 66000uF (3x 22000)
Gebruikersavatar
Ah!buis
Berichten: 16682
Lid geworden op: ma 15 nov 2010, 22:36
Locatie: Overijse

Re: 250W full balanced

Bericht door Ah!buis »

Als je dat zo wil is dat wel een manier.Komt er op neer dat je een gestabiliseerde 60V met inwendige weerstand van 2k krijgt.
Wat me hier wel wat dwars zit is dat in de buurt van max.uitsturing er praktisch geen stroom overblijft voor de basis van de eindtransistorkombinatie.Denk dat de versterker daardoor eerder klipt dan nodig.Met iets meer dan 2k blijft er meer over (gaat er minder van de stroombron door die R).
Anne
Mr Tube
Berichten: 1473
Lid geworden op: ma 13 feb 2006, 21:27
Locatie: IJmuiden

Re: 250W full balanced

Bericht door Mr Tube »

Ah!buis schreef:
Als je dat zo wil is dat wel een manier.Komt er op neer dat je een gestabiliseerde 60V met inwendige weerstand van 2k krijgt.
Wat me hier wel wat dwars zit is dat in de buurt van max.uitsturing er praktisch geen stroom overblijft voor de basis van de eindtransistorkombinatie.Denk dat de versterker daardoor eerder klipt dan nodig.Met iets meer dan 2k blijft er meer over (gaat er minder van de stroombron door die R).
Anne
Daar heb je helemaal gelijk in! ik was vergeten dat het op een asymmetrische voeding draait en er dus in rust al zo'n 15mA door de weerstand gaat, dat wist ik wel maar bij het bepalen van de waarde had ik er even niet aan gedacht.
ik maak er 3k9 van want dat was eigenlijk de bedoeling.

Ondertussen ben ik ook bezig om de ingangstrap wat aan te passen, wil van die extra negatieve voeding af en de zaak wat energie zuiniger maken. De uitgangs impedantie is 600 ohm en er zit nog een laagdoorlaatfilter achter met 1K en 100pF, dan kun je net zo goed voor die 600Ohm weerstanden 1K5 nemen en meteen belasten met 100pF. De stroom kan dan naar 8mA per tak van de ingangstrap ipv de huidige 20mA per tak, dat scheelt toch weer iets.

met een kleine aanpassing kan de ingangstrap ook door een buis worden vervangen als je naar hybride wil, daar is dit ontwerp zeer geschikt voor.
Plaats reactie