Sanne - KT88 push-pull eindversterker project

[Agent327]

Check, dat snijdt hout, dan gaan we voor de brug schakelen.

Right.
Vervolgens gaan we nadenken hoeveel kilovolt er over de relaiscontacten komt te staan als je 100mA afschakelt in serie met een 4H spoel.
En wat je er aan gaat doen, want het relais en de spoel zijn isolatie gaan kapot.

[SSassen]

Check, dat snijdt hout, dan gaan we voor de brug schakelen.

Right.
Vervolgens gaan we nadenken hoeveel kilovolt er over de relaiscontacten komt te staan als je 100mA afschakelt in serie met een 4H spoel.
En wat je er aan gaat doen.

Juist daarom wilde ik aan de andere kant van de brug schakelen

[Agent327]

Dat los je dan toch niet op, je onderbreekt nog steeds de stroom door de 4H dus de spannig stijgt totdat er iemand doorslaat.

[Agent327]

Misschien is het wel fijner om met een triac of thyristor te schakelen, die gaan pas uit als de stroom ongeveer nul is.

[SSassen]

Dat los je dan toch niet op, je onderbreekt nog steeds de stroom door de 4H dus de spannig stijgt totdat er iemand doorslaat.

Ja en nee, na de burg kan je, omdat er elektrisch geen verbinding meer is met de secundaire kant van de trafo, b.v. schakelen naar een bleeder weerstand oid.

[Ah!buis]

Dat datablad van NTC-weerstanden heb ik ook.Maar welke startstroom moet er beperkt worden .
Lage impedantie van de voeding bij hogere frequenties is toch een kwestie van de juiste en voldoende capaciteit?
Bij gelijkspanning gekoppelde trappen is een stabiele voedingsspanning wel prettig.Met serieweerstanden is de boel nogal afhangkelijk van de netspanning.De vermogensafdeling heeft niet zo'n last van een minder konstante spanning (behalve de ruststroom-insteling) zolang de spanning niet te veel veranderd bij wisselende belasting.Daar doet een LC het behoorlijk goed in vergelijk met een CLC.
Als je bang ben voor de stroom die blijft lopen door de smoorspoel dan zet je een vrijloop-diode vanaf gelijkrichter_spoel naar massa.

Anne

[SSassen]

Misschien is het wel fijner om met een triac of thyristor te schakelen, die gaan pas uit als de stroom ongeveer nul is.

Ik had meer de gedachte (zie eerdere posts) om gewoon een ~100K weerstand parallel te schakelen aan 't contact evt. icm. een condensator, daarmee zou d'r toch significant minder sprake moeten zijn van een flyback voltage. Ik kan ook wel een dikke diode met vermogens weerstand over de spoel heen zetten, maar da's ook zo cru.

[Agent327]

Als je de spanningspiek wilt beperken tot bv ik noem maar wat 200V moet die weerstand niet groter dan 1k5 zijn, ervan uitgaande dat je 150mA afschakelt. Dat wordt een dikke vetzak.

Met een fijn berekend RC netwerk moet het wel lukken.

Misschien kan je weer een schemaatje plaatsen, wellicht begrijp ik niet meer wat je precies van plan bent.

[SSassen]

Maar welke startstroom moet er beperkt worden

Inschakelstroom als het relais schakelt, d'r staat een LCLC met totaal 1000uF aan capaciteit die tot ~500V moet worden opgeladen, de spoelen zullen uiteraard ook de stroom begrenzen (Rdc=65R), maar ik verwacht toch een paar Amperé aan stroom direct na inschakelen.

Ik slinger de simulator even aan om te kijken waar we feitelijk over praten, zie hieronder. Simulatie met een 1, 10, 22, 47, 68, 100 Ohm weerstand ipv. de NTC:

Met 100mA belasting op de voeding, Rdc=65R voor beide smoorspoelen en een 0.5R ESR voor de twee 500uF condensatoren zitten we aan een maximum van pakweg 2.5A in het scenario met 1R, bij 100R is dit gezakt tot 1.7A. Kortom, heeft het nut zo'n NTC? De inschakelstroom is zo'n 35% lager, maar bij lange na niet zo extreem als bij een CLC voeding, kijk maar even mee wat er gebeurt als ik de eerste spoel eruit haal:

De inschakelstroom gaat nu richting de 12A bij 1R en bedraagt nog steeds 4.5A bij 100R, bij een CLC voeding heeft zo'n NTC dus meer zin. Kortom, ik zie af van het gebruik van een NTC, de inschakelstroom is niet zo hoog als ik in eerste instantie gedacht had.

[Ah!buis]

Die stromen zijn ruim binnen de mogelijkheden van de diodes

Met de L voraan en een vrijloop diode krijgen ze alemaal niet meer dan de Vt van de trafo te verwerken (722V).
Hoeven niet twee in serie.Je kunt ook de BYV96E nemen, breakdown V =1100V.
De relaiskontakten kunnen ook tegen te hoge spanning beschermt worden met een VDR.
Anne

[AatV]

Ik wil vanaf 0 beginnen, maar niet zonder natuurlijk te kijken naar bestaande ontwerpen. Ik heb niet de pretentie dat ik na bijna 100 jaar buizentechniek en 10.000-en ingenieurs en belangstellenden die met de materie gestoeid hebben nu met iets wezenlijk nieuws ga komen.

Wel wil ik waar nodig het de buizen zelf zo comfortabel mogelijk maken, dus de voeding, stroombronnen, de bias regeling, etc. etc. zal met halfgeleiders worden uitgerust.

De keuze voor een KT88 push-pull ligt overigens vast, omdat dit het beste aansluit bij wat er gemiddeld van een versterker verwacht wordt, de buizen zelf goed verkrijgbaar zijn en er wat betreft ontwerpen e.d. met de KT88, veel, heel veel, ontwikkeling is geweest de afgelopen jaren.

Als ik zo de ontwerpvoorwaarden van Ssassen lees, dan komt bij mij toch de gedachte op dat deze versterker al ontworpen is en wel door Bob Cordell : Hier wat specificaties.
Een uitvoerige beschrijving is in deze uitgave van Linear Audio te vinden.

groet,
Aat

[SSassen]

@Aat,

Het artikel van Bob Cordell heb ik gelezen, en is zeker interessant, maar niet 'alle puntjes op de i' genoeg voor mij, laten we het erop houden dat ik een muggezifter ben van de buitencategorie, ik bekijk alles graag van meerdere kanten en dan nog een keer of wat opnieuw zodat het compromis wat onvermijdelijk gemaakt moet worden altijd goed gewogen is.

[SSassen]

@Anne,

Bedankt voor de suggesties! Ik zal morgen (feitelijk later in de ochtend want het is al 1:00am) het afschakelgedrag van het relais simuleren icm. het LCLC netwerk, hopelijk is dan gelijk duidelijk over wat voor stromen/spanningen we hier praten en we kunnen dan gelijk spijkers met koppen slaan.

[SSassen]

Goed, laten we eens kijken wat er gebeurt met het relaiscontact in de voeding wanneer we het relaiscontact in- en uitschakelen. Onderstaande simulatie heeft een aantal voltages en stromen op verschillende punten in de voeding als er vóór de gelijkrichtbrug wordt geschakeld, laten we daarbij eerst kijken naar wat er gebeurt vlak voor en na de gelijkrichtbrug:

Va (groen) = spanning secundaire wikkeling (tov. GND)
Vb (blauw) = spanning na het relaiscontact (tov. GND)
Va-Vb (lichtblauw) = spanning over het relaiscontact
Ir1 (rood) = stroom door relaiscontact

Va laat duidelijk een spanningspiek zien zodra het relais contact afschakelt, als we inzoomen dan wordt duidelijk dat Va eerst negatiever wordt om daarna terug te keren naar de onbelaste spanning van de secundaire wikkeling, circa 1000Vpp.

Vb zakt naar 0V zodra het relaiscontact uitschakelt, da's logisch, immers de secundaire wikkeling wordt losgekoppeld van de gelijkrichtbrug. Bij het wederom inschakelen is Vb direct terug op de oude waarde, voor het uitschakelen van het relaiscontact, zonder dat de spanning piekt.

Va-Vb laat zien dat zodra het relaiscontact uitschakelt de volle onbelaste spanning van de secundaire wikkeling over het relaiscontact komt te staan, da's pakweg 1000Vpp.

Ir1 gaat naar 0A bij het afschakelen en piekt naar pakweg 2.5A bij het wederom inschakelen, da's te verwachten, immers de condensatoren hebben een deel van de lading gedissipeerd in de belasting en moeten worden bijgeladen.

Interessant is ook om te kijken wat er na de gelijkrichtbrug gebeurt, immers daar is een LCLC netwerk aangesloten dat ongetwijfeld zal reageren op het in- en uitschakelen van het relaiscontact. Laten we daarom kijken naar wat er gebeurt vlak na de gelijkrichtbrug:

Vc (groen) = spanning na de gelijkrichtbrug (tov. GND)
Vlc1 (blauw) = spanning na het eerste LC netwerk (tov. GND)
Vlclc1 (rood) = uitgangsspanning van de voeding na het tweede LC netwerk (tov. GND)
Ir2 (lichtblauw) = stroom door R2 en L1
Il2 (roze) = stroom door L2

Vc laat zien dat bij het afschakelen van het relaiscontact er een spanningspiek te zien is van pakweg 1.3kV, dit is te wijten aan het flyback effect, waarbij de spoel zich 'verzet' tegen de afbraak van het opgebouwde magneetveld.

Vlc1 ziet een kleine fluctuatie in de spanning, waarbij de spanning met pakweg 100V is ingezakt vlak voordat het relais wederom inschakelt. Er is echter geen sprake van een spanningpiek, niet bij het inschakelen en ook niet bij uitschakelen.

Vlclc1 merkt weinig van het in- en uitschakelen van het relaiscontact, de spanning zakt enigzins in, pakweg 100V vlak voordat het relais wederom inschakelt, maar er is geen sprake van een spanningpiek, niet bij het inschakelen en ook niet bij uitschakelen.

Ir2 gaat naar 0A bij het afschakelen en piekt naar pakweg 0.7A bij het wederom inschakelen, da's te verwachten, immers de condensatoren hebben een deel van de lading gedissipeerd in de belasting en moeten worden bijgeladen.

Il2 volgt Ir2, maar is afgevlakt en ziet een minder sterke schommeling, uiteraard piekt ook hier de stroom iets (naar 0.4A) bij het wederom inschakelen.

Uit bovenstaande kunnen we concluderen dat schakelen voor de gelijkrichtbrug een maximale spanning over het relaiscontact te zien geeft die gelijk is aan de onbelaste spanning van de gelijkrichtbrug, circa 1000Vpp. Daarnaast zien we alleen flyback effecten bij de eerste spoel, hierbij piekt de spanning naar pakweg 1.3kV.

De vraag is of we deze spanningspiek weg willen werken, want wellicht is deze hoog genoeg om doorslag te geven op de isolatie in de spoel zelf. Een optie is dan om een flyback diode over de spoel te zetten, deze dissipeert alle energie die wordt vrijgegeven door de spoel bij het wegvallen van het opgebouwde magneetveld. Als we een UF4007 gebruiken ziet deze pakweg 1.6A gedurende een paar milliseconden, dat gaat op zich prima, maar om helemaal op zeker te spelen schakelen we beter een weerstand voor. Onderstaande simulatie geeft dan de resultaten weer:

Vc (groen) = spanning na de gelijkrichtbrug (tov. GND)
Id9 (grijs) = stroom door D9 en R3

De combinatie van D9 en R3 zorgen ervoor dat de stroom door de diode nooit meer dan pakweg 400mA bedraagt, zoals te zien uit Vc piekt de spanning nu niet meer en daarmee hebben we het flyback effect effectief ondervangen.

Daarmee is het gezien bovenstaande simulaties mogelijk om met wat eenvoudige maatregelen flyback effecten e.d. in te perken zodat de hoogspanningsvoeding betrouwbaar in- en uitgeschakeld kan worden dmv. een relais.

[Ah!buis]

Eerst even die diode die ik voorstelde tussen L1 en massa is een denkfout .De gelijkrichterbrug doet da al, in richting L1 naar massa geleiden de diodes met een negatieve spanning.

Na het onderbreken van de stroom poolt de polariteit op een L om.Die negatieve kant kan niet lager dan wat de brug toelat (2 diodes in geleiding, eigenlijk 4 wegens twee in serie).
In de simulatie zie ik ineens een positieve piek

Waar zou die vandaan komen, soort uitslingering ?
Dan zet je een diode (+R) over de spoel zo dat de Vc kant negatief geclampt wordt op de spanning van C2.Positief kan dus z'n gang gaan en toch is de +piek verdwenen
Nog iets, blijkbaar houdt de simulatie geen rekening met de vonkvorming bij onderbreken, de stroom valt niet zo ineens weg.
Anne

[SSassen]

@Anne,

Wat betreft de opslingering volg ik je niet helemaal, wat bedoel je precies? Wat verwacht je te zien en wat strookt niet met de verwachting?

[Ah!buis]

@Anne,

Wat betreft de opslingering volg ik je niet helemaal, wat bedoel je precies? Wat verwacht je te zien en wat strookt niet met de verwachting?

Ik zou een negatieve piek (poging tot) verwachten tussen brug en L die opgevangen wordt door die brug die dan in de doorlaatrichting zit.De stroom die de L nog veroorzaakt houdt de toevoer C2,belasting nog (even) in stand tot 't magneetveld op is.
Anne

P.S. de VDR over het relais-kontakt, een soort twee richting zener, is te vinden bij Mouser.
http://www.mouser.be/ProductDetail/Vish ... 0yIw%3d%3d

[SSassen]

@Anne,

Wat betreft de piekspanning die je verwacht te zien. De simulatie laat dit niet zien, dus óf dit effect wordt ondervangen, óf het is niet aanwezig, de simulatie matrix is dusdanig eenvoudig, en alle onderdelen zijn voorzien van reëele waarden wat betreft parasitaire zaken als inductie, capaciteit, weerstand, dat ik niet verwacht dat de simulatie veel afwijkt van de praktijk.

Als je suggesties hebt om aanpassingen te maken in het schema wat ik gebruik om te simuleren waarmee dit effect wellicht wel zichtbaar te maken is dan wil ik uiteraard met alle plezier nog even in de simulatie duiken en eens kijken of we d'r nog meer uit kunnen persen.

[Ah!buis]

Da's vriedelijk aangeboden .Het ontbreken van een negatieve piek is normaal, wordt door de brug kortgesloten naar massa.Ik zie alleen niet zo waar die +1k3 piek vandaan komt en sterker dat die verdwijnt met negatief clampen op de +V van C2 .
Omdat de L aangestuurt wordt met 100Hz pulsen is die piek waarschijnlijk verschillend of het uitschakelen gebeurt bij de nul-doorgang op op 't moment van de top.
Misschien een uitvergroting van wat er bij die piek gebeurt .
Oh ja, er is nog een probleempje als je de vdVeen trafo denkt te gebruiken.Er is bij 6,3V maar één 4A.2x1,6A voor de eindbuizen, blijft niet erg veel voor de rest.En een tweede wikkeling voor de gloei (gelijkrichten en/of kathode op hoge spanning) is wel handig.
Anne

[Ah!buis]

Na een nachtje slapen en daarna! wat tekenen/rekenen ben ik er, geloof ik, achter.
Na uitschaelen gaat Vc naar nul (- diode eronder) totdat de L leeg is.Dan wil Vc weer naar de spanning op Cé, een sprong van ong.500V.Die veroorzaakt een uitslingering met L en de C van de brugdiodes.Zo'n 30-40kHz schat ik.
Die diode met serieweerstand voorkomt die 500V sprong.
Narigheid is dat ook de stroom uit de L die de gaten in de sinus ingang moet vullen nu voornamelijk door de 1k gaat.
Gevolg grotere rimpel en lagere uitgangsspanning.Een grotere weerstand verbeterd de toestand wel maar dan komt de piek ook weer (deels) terug.Vraagt om een compromis .
Ook hier is een VDR een oplossing zonder verliezen (bijna).Ze hebben bij Vishay vermoedelijk wel een model voor simulatie.
Anne

[mtb]

Je kan ook een condensator direct na de brug zetten, dus voor de smoorspoelen en een direct over de trafo.
De trafo heeft een rest-inductie Lsp van enkele tienden H's, die je ook in je simulatie moet meenemen, zie http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=7&t=19958.

[mtb]

Een goed gebalanceerde eindtrap heeft helemaal geen smoorspoelen nodig, omdat dan de voedingsrimpel niet doorgeven wordt aan de uitgang, die staat immers in-fase over de UGT!
En als je een "echte" fasedraaier met lange staart gebruikt, geldt daar hetzelfde voor.
Een goed voorbeeld daarvan is de CTA2.1, maar als je denkt meer vermogen nodig te hebben (zie mijn onderschrift) is de 73W VDV-PR20HE van Menno uit de Elektor Audio Special 1 een mooie oplossing, met CFB en zonder smoorspoelen en inschakelvertraging!
Je hebt daar wel ca. 30dBspl (gloei?)brom/ruis op een 90dBspl/1W/1m-speaker, maar daar zijn ook talloze oplossingen voor.

[nl3prc]

En je kan volgens mij tegenwoordig ook mooi met feds werken

[SSassen]

Je kan ook een condensator direct na de brug zetten, dus voor de smoorspoelen en een direct over de trafo.
De trafo heeft een rest-inductie Lsp van enkele tienden H's, die je ook in je simulatie moet meenemen, zie http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=7&t=19958.

Dat werkt helaas niet, dan krijg je opslingering, zie hieronder, met 100nF is het pakweg 3.2kV, met 1uF gaan we richting de 8kV en met 10uF is het maar liefst 10kV, lijkt me geen goed idee

[SSassen]

Een goed gebalanceerde eindtrap heeft helemaal geen smoorspoelen nodig, omdat dan de voedingsrimpel niet doorgeven wordt aan de uitgang, die staat immers in-fase over de UGT!
En als je een "echte" fasedraaier met lange staart gebruikt, geldt daar hetzelfde voor.

Nodig is een kwestie van definiëren wat je bereiken wilt, in mijn geval wil ik niet 'een' buizenversterker bouwen, dat heb ik in mijn tienerjaren genoeg gedaan, ik wil een buizenversterker bouwen waarbij alle puntjes op de i worden gezet, een ontwerp waar ik niet na het bouwen gelijk weer aan wil sleutelen omdat er nog ruimte is voor verbetering.

Daarom een LCLC voeding, simpelweg omdat dit de beste oplossing is om met passieve middelen een voeding te bouwen met een zeer lage rimpel. Uiteraard komt er nog een spanningsregelaar bij, die de voeding echt muisstil maakt en ook de spanning stabiliseert en de uitgangsimpedantie van de voeding vastlegt over een breed frequentiebereik.