Trans PP80 versterker

[Peter1]

Ik heb ook nog eens goed naar het schema gekeken om te zien of ik nog mogelijkheden kan ontdekken om het verloop van de Io te minimaliseren.

R 14, 15, 16, 20, 21, 19,18 en 17 zijn origineel reeds versies met lage PPM/C waarden. Wel vreemd dat ze dan R22 tot R25 hier ook niet bij genomen hebben. Maar die heb ik nu zelf al aangepast, en met resultaat.

Maar in de BOM van de onderdelen zaten R30 tot R35 er niet bij, wat ik wel spijtig vond. Ze staan inderdaad niet op de PCB maar ze horen er toch wel bij. Maar goed, die heb ik dan afzonderlijk nog moeten bij bestellen.

Maar toen had ik nog geen aandacht voor het temperatuursverloop van spanningen en stromen.

Voor R31 en R33 heb ik per toeval een goede keuze gemaakt maar voor R30, 35, 32 en R34 helaas niet. R30 en 35 lijken mij wel belangrijk en ze hangen direct aan de buisvoeten, dus in een warme omgeving.

En ik weet niet of R32 en R34 hier veel invloed op hebben maar die hangen ook aan de buisvoeten en dit zijn 2W types die op zichzelf dus ook al warm worden. Dus voor alle zekerheid heb ik hier ook nog andere versies voor besteld met lage PPM/C waarden. Onder het moto; baat het niet dan schaad het niet

[Peter1]

Ondertussen zijn de weerstanden met grotere PPM/C waarden binnen gekomen.
De PTC met 3900PPM/C https://www.mouser.es/ProductDetail/660 ... T52R102J39
en de weerstand met 1300 PPM/C https://www.mouser.es/ProductDetail/279-CCR11K0KTB

Alvorens hiermee iets te beginnen heb ik er eerst even de weerstandsmeter op geplaatst en er gewoon mijn vinger op gelegd met de bedoeling die iets op te warmen.

En tsjonge, wat gingen die op de loop zeg! De PTC liep onmiddellijk 40 ohm omhoog bij aanraking en weer omlaag bij het lossen van de vinger. Ook de 1300 PPM/C versies verliepen behoorlijk maar alle weerstanden gingen omlaag bij aanraking en gedroegen zich als een NTC.
Dus helaas niet bruikbaar!

Maar die PTC's, gedempt met een parallel weerstand erover moet zeker bruikbaar zijn! Dus hiermee kunnen we nu weer aan de slag

[Peter1]

Ik heb testen uitgevoerd met die 50PPM/C 220k weerstanden voor R22 - R25
en nu ook met een PTC 1000R en als dempingsweerstand 570R in // erover, en dit als de kleine spanningsdeler weerstand voor de TL431.

Ik zet weer even de vorige metingen ernaast zodat we gemakkelijker kunnen vergelijken;

Met originele 250PPM/C ............ met 50 PPM/C en de 220K's... en de PTC
na 20 sec ...359,0V ...Io 5mA ......359V ......Io 10 mA .............359,6V ......Io 15 mA
na 2 min ....359,7V ...Io 30mA .....359,3V ...Io 49,7 mA ...........359,85V ....Io 52,5 mA
na 5 min ....359,8V ...Io 35mA .....359,5 V ..Io 51,2 mA ...........359,75V ...Io 56,7 mA
na 10 min ...359,9V ...Io 41,8 mA ..359,6V ..Io 52,3 mA ...........359,75V ...Io 60,7 mA
na 20 min ...360V .....Io 46,5 mA ..359,75V .Io 52,8 mA ...........359,75V ...Io 61,6 mA
na 30 min ...360,1V ...Io 49 mA ....359,9 V ..Io 53,2 mA ...........359,75V ...Io 60,7 mA
na 40 min ...360,15V ..Io 51,8 mA ..360 V ....Io 53,9 mA
na 60 min ...360,3V ...Io 54,5 mA ...360,1V ..Io 55,2 mA ..........359,75V ...Io 55,1 mA
na 100 min ..360,4V ...Io 57,4 mA ...360,2 V .Io 56,8 mA ..........359,85V ...Io 57,1 mA
na 120 min. +/- stabiel ................+/- stabiel .....................volledig Stabiel
+/- 360,5V bij Io +/- 57 mA.........+/- 360,5 bij +/- Io 58 mA .....359,8V bij Io 57 mA

We merken dat met de opname van de PTC nu ook de spanning stabiel blijft. Na 10 minuten loopt Io een 5mA op om later weer te zakken. Ik vermoed dat met het aanpassen van R30, 32, 34 en 35 ook dit euvel opgelost zal zijn. Dat wil ik in een volgende test nog eens uitproberen.

Met de PTC in de schakeling blijkt dat zowel de 360V Hs en Io nu stabiel is en dat was het uiteindelijke doel.
Met de dempingsweerstand over de PTC kan je alle richtingen uit. Ik heb meer dan 14 metingen uitgevoerd met dempingsweerstanden van 390 tot 1000R. Met een kleinere waarde kan je de HS nog iets laten oplopen en met een grotere waarde kan je de HS laten dalen.

Opgepast: als je de dempingsweerstand wijzigt moet je de spanning met de trimmer iets bijregelen. Want om je 360V te behouden moet je steeds starten met een totale R waarde van 1262 ohm.

Een dempingsweerstand van 570R levert bij mij een goed resultaat op voor de middelste buis. Maar een iets minder resultaat voor de buitenste buis. Na 44 minuten liep Io op tot 67mA. De reden hiervoor is dat we met een PTC weerstand een temperatuur compensatie toepassen. De buitenste buis heeft door zijn andere plaatsing in de versterker een iets ander temperatuur gedrag dan de binnenste buis. De compensatie moet hierop aangepast worden door een iets andere dempingsweerstand toe te passen.

Dit betekent dat je voor elke versterker en de plaatsing van de buis een kleine aanpassing van de dempingsweerstand zal moeten doen omdat door de opbouw van de versterker het temperatuur gedrag iets anders zal zijn. Ik wil hier later nog op terug komen.

[Peter1]

De weerstanden R30, 32, 34 en 35 rond de buis zijn nu ook vervangen door versies met lage PPM/C waardes.
Na veel testen heb ik nu beide PTC dempingsweerstanden gelijk genomen (530R) met als doel de HS zo stabiel mogelijk te houden. Dit lijkt, alweer 15 testen verder, het meest bevredigend resultaat te geven.

Io komt op na ongeveer 13 seconden
................Buis A ......................Buis B
na 20 sec ...359,80V ...Io 50mA ......359,80V ..Io 24mA
na 2 min ....359,95V ...Io 56,4mA ....360,0V ...Io 49,8mA
na 5 min ....359,80V ...Io 56mA ......359,80V ..Io 52,3 mA
na 10 min ...359,80V ...Io 55,6mA ...359,80V ..Io 54mA
na 20 min ...359,80V ...Io 54,5mA ...359,80V ..Io 55mA
na 30 min ...359,80V ...Io 54,6mA ...359,80V ..Io 54,6mA
na 40 min ...359,80V ...Io 54,2 mA ..359,80V ..Io 54mA
na 60 min ...359,80V ...Io 53,8mA ...359,80V ..Io 53,5mA
na 100 min ..359,80V ...Io 53,9mA ...359,80V ..Io 53,6mA
Na 120 minuten; alles blijft zeer stabiel. Io verloopt enkele tienden mA op en neer maar behoud zijn waarde.

De versterker is nu heel snel stabiel en kent maar weinig verloop meer. Zelfs als ik de versterker optil om iets bij te regelen verloopt Io maar +/-1 mA.
Het was ooit anders!

Hier ben ik gelukkig mee!

Voor mij was het belangrijk om het originele schema van de versterker te behouden. Er is alleen gewerkt aan de voeding zodat de spanningen nu zeer stabiel zijn en we geen thermisch verloop meer hebben. Zoals al vaker is opgemerkt blijkt ook hier weer de voeding heel belangrijk te zijn voor de goede werking van de versterker.

[Peter1]

Nu de vraag: hoe ziet dit aangepast schema van die voeding er dan uit?

Enige toelichting lijkt me wel nuttig.

Omdat niet elke weerstand in elk vermogen verkrijgbaar is met een lage PPM/C waarde zijn sommige weerstanden samengesteld uit meerdere exemplaren. Daarom bestaat R6 en 12 elk uit 3 x 59K 1/2W in serie.

530R is de dempingsweerstand over de PTC om de juiste temperatuur compensatie te bekomen. Die zal per geval iets aangepast moeten worden in functie van de temperatuur huishouding van je versterker. Hoewel het op het eerste gezicht vreemd lijkt is het gunstig om ook hier een R te gebruiken met lage PPM/C waarde. Want een variatie van 1 of 2 ohm veranderd niet alleen de temperatuur compensatie maar beïnvloed ook de waarde van de referentie weerstand van 1262 ohm. Bedenk dat er maar 6 ohm variatie nodig is om de HS 1V te laten veranderen.

R4 en R10 zijn gekozen om de 360V te bekomen met een optimale werkspanning over de TL431. Die spanning kan je afstellen met de 1K trimmer. De instelbare spanning gaat van 350V tot 370V maar bij die uitersten werkt de TL431 niet meer goed. De gunstige instelling loopt dan van 355 tot 365V.

Omdat door de wijziging van de schakeling de vertraging van de Io opstarttijd erg kort geworden was (+/- 9 sec) heb ik een extra C van 4,7uF over C3 en C6 toegevoegd. Hiermee kom je dan op 13 seconden opstarttijd.

Ik denk dat hier een echte vertragingsschakeling van bv 60 sec of zelfs wat meer gunstig zou kunnen zijn. Want nu piekt Io na 40 sec tot 62mA en gaat dan onmiddellijk terug naar beneden. En deze instelling resulteert dan in een permanente Io van 52mA. En op zich lijkt dit heel prima.

Maar stel dat je liever een wat hogere Io wilt bekomen, bv 58mA of 60mA permanent, dan gaat die piek evenredig naar boven en dat lijkt mij wat teveel van het goede. En dan zou die extra vertraging voor de HS gunstig kunnen uitkomen.

Ik merk ook dat hoewel voor Io oorspronkelijk 60mA was aanbevolen deze in recentere literatuur naar 50mA is terug gebracht. Hierdoor creëer je meer speelruimte voor de problematiek van instabiliteit. Je verliest dan wel iets aan vermogen in het A klasse werkgebied maar of je dat hoort is nog maar de vraag. Maar nu de versterker zeer stabiel is kan hier verder op ingespeeld worden.

[democles]

Heel mooi dat het allemaal gelukt is

[Peter1]

Nog even dit.
Om thermische instabiliteit te hebben moet je componenten hebben die verlopen met de temperatuur en je temperatuur moet verlopen.

Dus we kunnen op 2 dingen inwerken;
1 Alle thermisch gevoelige componenten proberen te vervangen door minder gevoelige componenten.
2 Het temperatuursverloop beperken.

Punt 1 is hier nu uitgebreid behandeld.
Maar over punt 2 wil ik nog wel een en ander vertellen.

De Fett's M6 en M7 worden normaal gezien tegen het chassis geplaatst om te koelen.

Maar deze zorgen voor extra opwarming en dus ook voor thermisch verloop. Daarom heb ik die Fett's er weer afgehaald en deze op externe koelblokken geplaatst

Die koelblokken zijn niet direct tegen het chassis geschroefd maar op een afstand van enkele mm. Nu verwarmen die niet meer de interne versterker maar voeren hun warmte direct af aan de buitenzijde van de versterker. Die koelblokken komen nu ongeveer 30 graden warm. Dat scheelt dus alweer wat

Uitwendig ziet dit er dan zo uit. Het is natuurlijk elk zijn smaak maar ik vind niet dat dit afbreuk doet aan het uiterlijk.

[Pjotr]

Hadden ze geen fluoriserend plexi meer? Vind het wel mooi!

[hannesie]

Hardstikke mooi, heftig lekker.

Dit kan je zo in productie nemen.

[Piet1950]

Je versterker ziet er wel bijzonder strak uit, Peter. Het is een mooi geheel geworden.
Maar op je foto's zag ik iets, wat ik niet thuis kan brengen. Kun je uitleggen wat ik zie, gemarkeerd op de foto?

Piet

[pvanlingen]

Dat staat beschreven op pagina 2.
Het is een serie schakeling van zener diodes met een lagere spanning
om een neutrale temperatuurs coefficient te verkrijgen.

[Peter1]

Dat klopt.
Dit was mijn eerste opzet om de spanning stabiel te kunnen houden. En dit werkte ook wel. Maar het was lastig om de juiste balans te vinden.

Met de TL431 gaat dit veel eenvoudiger en met heel wat minder componenten.

Dus die ZD liggen er weer uit en nu werkt alles met de TL431 dankzij de tip van Piet.
De foto's lopen in de tijd iets door elkaar vandaar misschien wat verwarring.
Sorry hiervoor

[Peter1]

Ik kom nog even terug op de thermische huishouding van de versterker.

En dan zijn het natuurlijk de buizen zelf die het meeste warmte produceren.
Om deze warmte zoveel mogelijk kwijt te raken worden er rond de buizen meestal enkele koelgaatjes voorzien.
Maar met mijn glasplaat was dit lastig om te doen.

Daarom heb ik gekozen om een kleine buisvoet-chassis te gebruiken waar je de buisvoeten kan in plaatsen.

Die zijn voorzien van ruime koelgaten en omdat ijzer de warmte minder geleid dan aluminium gaat de warmte minder over naar het hoofdchassis.

Aan de bovenzijde ziet dit er dan zo uit

Op het eerste gezicht leek me dat de beste oplossing. En dan ook nog chroomringen eromheen zodat het ook een beetje aanraakveilig zou zijn.

Heeft er iemand een idee wat een goede buistemperatuur zou zijn? Ik vermoed zo laag mogelijk?
Ik ga er dan van uit dat je +/- 55mA Io trekt voor je klasse A gebied en je de temperatuur zou meten zowat in het midden van de buis, bij voorkeur met een contact element. Want met een IR meter vrees ik dat het lastig zal zijn om een nauwkeurig resultaat te hebben vanwege de reflectie van het glasoppervlak.

[Henkjan]

een kleine buisvoet-chassis

waar koop je die?

[Peter1]

Deze onderdelen heb ik hier besteld

https://nl.aliexpress.com/item/1551389069.html
https://nl.aliexpress.com/item/32304899620.html
https://nl.aliexpress.com/item/1005002744436390.html

Niet dat ik hier een grote fan van ben maar ik heb deze onderdelen niet elders gevonden. En de leveringen zijn goed en correct verlopen.

[Peter1]

Met die kleine hulp chassis kan je verder nog wel iets doen om de warmte van de buizen verder af te leiden.

In plaats van die rechtsreeks tegen het aluminium chasis te schroeven heb ik kleine afstandstukjes kunststof van 1mm dik ertussen geplaatst zodat er minder warmteoverdracht ontstaat.

En dat scheelt opnieuw heel wat....

[Peter1]

Maar het mooiste dat je volgens mij met die sub chassis kan doen is deze omdraaien en monteren met afstand busjes. Dan heb je niet enkele koelgaatjes maar een volle opening rond de volledige buis.

Kijk naar het verschil bij die 2 manieren van de buisvoet montage.

En als je even aan de bovenzijde inzoomt kan je duidelijk het verschil zien.
Voor de duidelijkheid van de foto heb ik onderaan wat licht geplaatst.

De warmte van de buis laat de omgevingslucht opstijgen en zuigt hierdoor onderaan koelere lucht aan, (een vorm van schoorsteen effect)
Hiermee bekom ik nu een maximale koeling van de buis!

[hannesie]

Slimme truc.

[Peter1]

Nu heb ik ook enkele temperaturen gemeten met een contact sonde in het midden van de buis vooraan tegen het glas.

Ik kwam op 130 graden. De versterker was enkele uren opgewarmd en de Io van de buizen was 55mA.

Ik vermoed dat dit een mooi resultaat is maar ik heb geen ervaring of referentie waarmee ik zou kunnen vergelijken.
Wel heb ik ooit een IR foto gezien van een buizen versterker die 260 graden aangaf maar ik vrees dat dit moeilijk te vergelijken is.

Heeft iemand onder jullie hier enige ervaring of menig over?

[Pjotr]

In de datasheet van Svetlana staat voor een KT88 max. 250 graden vermeld voor de temperatuur van het glas. Lijkt mij redelijk.

[Leeuwarden]

Waarom gebruiken eigenlijk alle buizenversterkers een soort van ventilatie bij de voet? Er is m.i. geen luchtstroom uit de kast naar buiten en warme lucht naar binnen wil je niet. Toch zie je het eigenlijk altijd, behalve bij buizen waarbij het voetje op de pcb zit….

[OWC]

Waarom gebruiken eigenlijk alle buizenversterkers een soort van ventilatie bij de voet? Er is m.i. geen luchtstroom uit de kast naar buiten en warme lucht naar binnen wil je niet. Toch zie je het eigenlijk altijd, behalve bij buizen waarbij het voetje op de pcb zit….

Er is toch altijd gewoon natuurlijke convectie?
Tenzij de kast volledig luchtdicht is misschien, maar in de praktijk is dat nooit.

[Leeuwarden]

Ja kan natuurlijk, maar vraag is dan ook of dat noodzakelijk is omdat die luchtstroom zonder gaten ook op gaat treden rond de buis…

[Marp]

Om eventuele overdrachtswarmte aan de onderzijde van de buisvoet te laten ontsnappen?

[Pjotr]

ChatGPT zegt:

De gaten rondom de voeten van elektronenbuizen in het chassis dienen twee hoofddoeleinden:

Ventilatie: Elektronenbuizen kunnen tijdens gebruik warm worden en hebben ventilatie nodig om af te koelen. Door gaten in het chassis te plaatsen, kan er een luchtstroom ontstaan die de warmte afvoert en de buis koel houdt.

Elektrische isolatie: Elektronenbuizen kunnen hoge spanningen en stromen bevatten, wat kan leiden tot elektrische lading die zich opbouwt rondom de voeten van de buis. Door gaten in het chassis te plaatsen wordt de kans op elektrische lekkage verminderd en wordt de veiligheid van de gebruiker verhoogd.