Trans PP80 versterker

[Piet1950]

De weerstanden op de uitgang zijn ontlaad weerstanden en/of een geringe voorbelastingen. Die behoeven niet dubbel. Enkel is genoeg.

Piet

[Peter1]

Als ik op internet kijk naar vele schakel schema’s van de TL431 staat de C, als die gebruikt wordt, meestal over de anode en de stuur electrode. Ik zou eerder geneigd zijn om die over de stuurelectrode en de kathode te plaatsen. Want ik denk dat de C dan de regeling langzamer maakt want ik gebruik die hier om een temperatuur compensatie te maken. En dan is het risico kleiner dat die regeling zou kunnen gestoord worden door de snelle stabilisatie regeling van de mosfet. Hoe zie jij dat?

[Piet1950]

Dit schema geeft in feite jou schakeling weer. Daar zie je ook de positie van het C'tje. De TL431 als inverterende versterker werkt hier als het ware als een integrator: Een weerstand in serie met de ingang (de spanningsdeler) en een condensator tussen uitgang (=kathode) en ingang.
Heb jij de anode en kathode in jou vraag soms verwisseld? Een condensator tussen ingang en anode (=common pin) is ongewenst. Dan komen er in de regellus meerdere RC tijdconstanten in serie te staan, en dat leid tot oscillaties.

Piet

[Peter1]

Sorry, ik heb gekeken naar de polariteit van de diode maar geen rekening gehouden dat het hier over een zenerdiode gaat die in sper positie geschakeld is. Vandaar mijn vergissing. Ik elk geval bedankt voor je hulp.

[Peter1]

Ik heb een proefopstelling gemaakt zoals hieronder;

En hier zie je het wat meer in detail

Op deze pcb zijn er 6 spanningen uitgewerkt voor de 2 kanalen, aangepast op de manier hoe de negatieve spanning van 120V hieronder is gewijzigd in het voorstel van Piet.

2 x de negatieve spanning van 120V en 4 x de voedingsspanning van 350V

[Piet1950]

Je bent aardig bezig geweest. Maar nu de grote vraag: heeft er al spanning op gestaan??

Piet

[Peter1]

Ja, hoor. Die is al goed getest!

Er zijn goede en niet zo’n goede resultaten te zien.

Positief;
De negatieve spanning is zeer stabiel. Namelijk 119,34V met een afwijking van maximaal 0,1V tussen beide kanalen en bij koud of warm, het maakt niets uit! Ik heb wel precisie weerstanden (0,1%) en slechts 25ppm/C gebruikt.

De B+ spanning is minder nauwkeurig maar de 360V verloopt van koud naar warm +1,5V. Origineel was dit ongeveer 6V. De reden hiervoor is te zoeken bij de regelkring die nog steeds te gebruiken is maar die minder nauwkeurig is uitgevoerd.

[Peter1]

Maar er zijn helaas ook enkele negatieve dingen te zien.

Het gaat als volgt: bij opstart is de Io 0. Na 20 seconden begint de B+ langzaam op te komen en de Io gaat langzaam omhoog. Na 5 minuten kom je rond de 50mA. Ondertussen warmt de versterker verder op en blijft de Io langzaam maar zeker stijgen. Na 30 minuten kom je rond de 60mA. Maar daar stopt het niet. De Io blijft stijgen. Na een uur kom je rond de 70mA en het blijft helaas stijgen.

Als ik de versterker 2 cm hoger optil gaat het iets rustiger. En als ik met een blad papier wat lucht onder de versterker blaas dan zakt de Io gelijk naar 60 of lager. Maar daarna gaat het weer langzaam omhoog.

De reden is wellicht te zoeken in het ontwerp van de schakeling die temperatuur gevoelig is.
En het is een vicieuze cirkel. De Io loopt op, de versterker warmt op. Hierdoor loopt de Io verder omhoog en warmt de versterker nog meer op. Enzovoort.

Het voordeel van de schakeling met de zenerdiode mix is dat je met de opwarming de spanning kan laten dalen voor de B+ en de negatieve spanning kan laten stijgen. Als ik dat in balans kan krijgen met temperatuur gevoeligheid van de versterker denk ik de oplossing te hebben. Maar dit is een beetje zoeken.

[Peter1]

Een andere vraag. Zou het kunnen dat de versterker met de huidige wijziging nog iets meer detail geeft? Mij lijkt het van wel, maar het kan ook een hersenspinsel zijn hé. Maar het valt mij wel op.

Het geluid is in elk geval van zeer hoge kwaliteit!

[Piet1950]

De voedingen zijn inderdaad veel stabieler geworden. Maar per saldo is het probleem dus niet opgelost. Er zijn nog veel meer componenten, die invloed hebben op de stroom. Dat is de regeling rond de opamps. Daarmee wordt de negatieve roosterspanning ingesteld. De 120V voeding is nu kennelijk heel stabiel. Maar hoe is dat met de negatieve roosterspanning? Die wordt mede bepaald door de hoogspanning, door de opamp regeling, met alle componenten die eromheen zitten, en door de +8V/-8V voedingen.
Je zou de negatieve roosterspanning eens kunnen meten. Dus echt tussen rooster en kathode.

Piet

[Peter1]

Ik zal die spanning eens meten, maar het kan niet anders dan dat die wel degelijk verloopt. Ik dacht dat die fets het grootste temperatuur verloop zouden hebben. Denk jij nog aan andere boosdoeners?

[Piet1950]

De Fets zijn volgens mij niet echt de boosdoeners. De opamps regelen de stroom in de 1kOhm weerstanden die in de source zitten. Omdat in de gate geen stroom loopt, wordt deze zelfde stroom geheel door de drain geleverd aan de tegenkoppelweerstanden die tussen anode en stuurrooster zitten. En daar zit het eigenlijke probleem. Als de anodespanning een paar volt stijgt, wordt deze verhoging 1 op 1 doorgegeven aan het stuurrooster (de Fet is een stroombron). En daardoor stijgt de stroom door de buis.
De 120V voeding blijft nu heel stabiel. Maar de hoogspanningen lopen nog een beetje op, als ik het goed begrepen heb. En dat zou eigenlijk niet moeten.
Als er ergens in de schakeling een temperatuur gevoelig element toegevoegd zo kunnen worden, die een tegengesteld effect heeft, dan zou de zaak opgelost zijn. Bijvoorbeeld parallel aan de 1kOhm weerstanden die in de source zitten, zou een NTC achtig element kunnen zitten. De weerstand daarvan wordt dan lager, bij toenemende temperatuur, de source/drainstroom neemt toe, en de verhoging van de negatieve roosterspannig zou dan net gecompenseerd kunnen worden. Zet bijvoorbeeld eens een 100k potmeter (op maximum) parallel aan 1 van de 1k weerstanden, en regel de rustroom in koude toestand opnieuw af. Laat dan de versterker opwarmen. De anodestromen zullen weer oplopen. Maar probeer dan met de 100k potmeter de stroom in de betreffende tak constant te houden. Meet dan later de weerstandswaarde op. Daaruit zou een NTC mee bepaald kunnen worden, eventueel met een serie weerstand.
Dit is even, wat ik nu nog kan bedenken. Misschien krijg ik nog een andere inval. Sommige dingen hebben tijd nodig.

Piet

[Shadow]

[Peter1]

Als ik ervoor kan zorgen dat de hoogspanning daalt bij warmere versterker en er terzelfder tijd voor kan zorgen dat ook de negatieve spanning (de 120v) stijgt bij warmere versterker dan moet de stroom zich toch stabiliseren?

[Piet1950]

De mosfet (stroombronnen) zorgen voor de negatieve roosterspanning, die ontstaat door de spanningsval over de 2x 220k weerstanden, die aan de hoogspanning vast zitten. Als de 120V een beetje varieert heeft dit niet zoveel effect. Als de hoogspanning varieert, heeft dit veel meer effect. Als je de hoogspanning nog beter kan stabiliseren, dan moet dit verbetering geven. Of de hoogspanning echt moet dalen, dat weet ik niet.
Als de 2x 220k weerstanden een beetje verlopen, dan geeft een iets kleinere waarde al een hogere anodestroom. Die weerstanden zijn belangrijk.

Als je eens de spanning over de 1k source weerstanden zou meten, dan kun je zien of de stroom door de Fets veranderd. Een lagere spanning over deze weerstanden betekent een hogere anodestroom.
Je zou ook de spanning over de 2x 220k weerstanden kunnen meten. Een lagere spanning betekent een hogere anodestroom. Die weerstanden worden ook warm en verlopen misschien ook een beetje.
Er zijn meerdere variabelen, die een rol spelen.

Piet

[Peter1]

Die 220K weerstanden hebben een temperatuur coëfficiënt van 250 ppm/C. Ik kan er ook krijgen tot 50 ppm/C.
Maar voor mij is dat een ptc. De weerstand stijgt met de temperatuur. Klopt dat? Als dit zo is dan werkt dit toch stabiliserend?

[Peter1]

Momenteel heb ik de volgende opstelling gemaakt. Ik heb de TL431 schakeling nu op de printplaat zelf geplaatst voor de negatieve spanning en voor de hoogspanning heb ik opnieuw de ZD mix ingezet. Met die ZD mix kan ik, mits wat aanpassing, de spanning stabiel maken of toch iets laten dalen bij stijgende temperatuur. Momenteel zakt die 360V naar 358V na 2 uur spelen.

Dit loopt nu proef.

Hier zie je de implementatie van de TL431 schakeling op de bestaande print

Het is er wel een beetje ingeplakt maar ik heb dit gedaan zonder de print eruit te halen.
Je vervangt R17 door 94k en 2K en de ZD D26 vervang je door een 110V type en een 27V type in serie. Hierover zet je de TL 431 en verbind de stuur elektrode met het weerstandsknooppunt. En dan nog de C over de stuurelektrode en de kathode (knooppunt tussen de 2 ZD)
Die spanning is zo nauwkeurig en stabiel dat ik het niet kon laten die verder te gebruiken.

[Piet1950]

De weerstand stijgt met de temperatuur. Klopt dat? Als dit zo is dan werkt dit toch stabiliserend?

Als de weerstand groter wordt, dan werkt dat inderdaad stabiliserend. Maar dan moet de temperatuur coëfficiënt wel positief zijn, en het is niet gezegd, of dit zo is. Maar stabielere weerstanden zijn natuurlijk altijd beter.
Ik weet niet of je ooit de spanning over de TL431's gemeten hebt, die de hoogspanning regelen? Met andere woorden: zitten die TL431's nog in een goed regelbereik, of zitten deze bijna in verzadiging, of bijna gesperd? Als de grens van het bereik in zicht is, wordt de stabiliteit van het geheel ook slechter. Als ze ergens halverwege de zenerspanning zitten, die eraan parallel staat, dan is het wel goed.

Piet

[Peter1]

Ik let er inderdaad op dat de TL431’s ongeveer in het midden van hun regelgebied zitten. Er staat nu 13V over de ZD van 27V.

[Peter1]

Momenteel heb ik de volgende opstelling gemaakt. Ik heb de TL431 schakeling nu op de printplaat zelf geplaatst voor de negatieve spanning en voor de hoogspanning heb ik opnieuw de ZD mix ingezet. Met die ZD mix kan ik, mits wat aanpassing, de spanning stabiel maken of toch iets laten dalen bij stijgende temperatuur. Momenteel zakt die 360V naar 358V na 2 uur spelen.

Dit loopt nu proef.

Hier zie je de implementatie van de TL431 schakeling op de bestaande print

IMG_5960.jpg

IMG_5962.jpg

Het is er wel een beetje ingeplakt maar ik heb dit gedaan zonder de print eruit te halen.
Je vervangt R17 door 94k en 2K en de ZD D26 vervang je door een 110V type en een 27V type in serie. Hierover zet je de TL 431 en verbind de stuur elektrode met het weerstandsknooppunt. En dan nog de C over de stuurelektrode en de kathode (knooppunt tussen de 2 ZD)
Die spanning is zo nauwkeurig en stabiel dat ik het niet kon laten die verder te gebruiken.

Dit werkt al vrij goed . De Io gaat heel snel naar 43mA en gaat dan op 10 minuten naar 49mA. En de HS is dan 360V. Dan begint de HS langzaam te zakken en na 1 uur is dit ongeveer 2V minder. En de Io zakt dan terzelfder tijd naar 46mA. Daarna blijft de HS op 358V staan maar gaat het volgende uur de Io toch nog verder naar omlaag, naar 43mA.

Ik vermoed dat die laatste daling komt van die 220K’s. Want ik heb ook de stuurprint geïsoleerd met dun karton tegen de instralingswarmte van de buizen. Hierdoor duurt het nu veel langer voordat die stuurprint die heel dicht bij die buizen zit die warmte begint te voelen.

Ik ga nu die ZD mix wat bijwerken zodat de HS nog minder daalt. En dan weer kijken wat het oplevert.
Maar de huidige situatie is al best leefbaar geworden!

Ondertussen zal ik ook nauwkeuriger weerstanden bestellen om die 220K’s te vervangen.

[Peter1]

Hier zie je hoe het karton geplaatst is om de stuurprint af te schermen. De versterker heeft hier al 3 uur aan 1 stuk mee gespeeld en er is nergens warmteverkleuring aan het karton te zien. Er zitten 3 lagen papier/karton tussen van 180 gram.

[Piet1950]

Betekent dit nu dat je thermische probleem (het verlopen van de anodestromen) in feite opgelost is?
Als permanente isolatie zou je mogelijk epoxy of teflon plaatjes kunnen toepassen. Dat is beter bestand tegen warmte. Papier/karton zou niet mijn voorkeur hebben.

Piet

[211audio]

Heb je over de hele dag genomen wel eens de netspanning gemonitord? Ik heb vroeger ook zo'n probleem gehad, waarbij de netspanning (op basis van gebruik in de buurt) kon verlopen van 230Vdc naar 211Vdc. Dat werkt lekker door op de HS en daardoor op de Bias, omdat de buis dan mogelijk in een ander werkingsgebied komt te staan.

[Peter1]

Ik hou inderdaad rekening met de netspanning. Die is hier altijd vrij hoog (van 230 naar 250 en ooit al eens 254V gehad) Maar omdat de HS en negatieve spanningen met zenerdiodes gestabiliseerd zijn heeft dit geen invloed op de werkspanningen zolang je in het werkgebied blijft natuurlijk. Bij lagere spanning staat er dan minder spanning over de fet's M6, M7 en M8. En bij hogere spanning is het net omgekeerd.

[Peter1]

Betekent dit nu dat je thermische probleem (het verlopen van de anodestromen) in feite opgelost is?
Als permanente isolatie zou je mogelijk epoxy of teflon plaatjes kunnen toepassen. Dat is beter bestand tegen warmte. Papier/karton zou niet mijn voorkeur hebben.

Piet

Laat ons zeggen dat de versterker nu werkbaar is geworden. Maar omdat we momenteel zo verdiept zijn in die problematiek wil ik nog wat verder gaan om die ruststromen nog beter onder controle te krijgen.

Nog een vraag; zouden we die HS (360V) ook vast kunnen instellen ( de potmeter eruit en met vaste weerstanden werken) zoals we nu met die negatieve spanning gedaan hebben maar die vertraging behouden die er nu in zit. Bij de opstart is er nu onmiddellijk gloeispanning en de negatieve spanning. Maar de HS komt ongeveer 20 seconden later op.