Trans PP80 versterker

[Leeuwarden]

En hoe klinkt ie?

[Peter1]

Het grootste kenmerk is het levensechte geluid. Hij speelt zoals de beste klasse A versterkers maar de zangers zijn hier mensen van leven en bloed en bij de akoestische instrumenten hoor je het timbre en als het ware de houtskleur van de instrumenten.

Erg gedetailleerd, 3D geluid en helemaal niet hard of schel. Alles klinkt levensecht! Het is heel bijzonder en niet vergelijkbaar met een klasse D, klasse A, mosfet of met supersnelle eindtransistoren. De betere klinken ook gedetailleerd en niet schel of hard maar minder vloeiend dan die buizen versterker. De muziek rolt er hier gewoon spontaan uit, heel vloeiend soepel en met een warmte die echt kenmerkend is voor de betere buis versterker.

[Leeuwarden]

Hmmm klinkt alsof ik de mijne ook eens moet afmaken…

[Peter1]

Dat kan ik je alleen maar aanbevelen!

[Leeuwarden]

Hoe ziet de rest van je set eruit?

[Peter1]

Die versterker maakt geen deel uit van mijn vaste installatie maar is gewoon een testcase. Ik speel direct met mijn gsm via Tidal HR streaming. De speakers zijn coaxiale 8” van EV. Maar zelfs gewoon MP3 laat hetzelfde geluidsbeeld horen. Later wil ik nog aparte speakers bouwen met een FR en/of een 2-weg met de 4” FR van Scan-Speak en met een woofer ondersteuning vanaf ongeveer 400hz.

[Peter1]

Hier kan je een voorbeeld zien van de speaker-techniek die ik verder wil uitproberen.

Hier kan je meer informatie over vinden;
viewtopic.php?p=2059959#p2059959

[Peter1]

Bedankt voor je voorstel. Ik zal het bestuderen en mij informeren.
Ik weet ook niet of die extra koppel C's een nadelige invloed kunnen hebben op de geluidskwaliteit.

Maar het is wellicht uit te proberen.

Ik vond het nuttig om eerst het probleem wat beter te analyseren alvorens tot een oplossing over te gaan.
Feit 1 is dat de spanningen opmerkelijk variëren bij temperatuurschommelingen.
Feit 2 is dat de ruststroom door de eindbuizen sterk spanningsafhankelijk zijn.

Een oplossing voor feit 1 kunnen we opsplitsen in
a) zorgen dat er geen of minimale temperatuurschommelingen zijn.
b) kijken of we iets kunnen doen aan de componenten die temperatuurgevoelig zijn.

[Shadow]

C; geregelde voeding toepassen?

[Peter1]

Betreft feit 1 bij punt b)
Als ik in het schema kijk zie ik zenerdioden en Mosfets die gevoelig zijn voor temperatuur.

Die Fets zijn gekoeld via het chassis. Na verloop van tijd wordt dit behoorlijk (hand) warm, zoiets van 40 graden.
Als ik de versterker omdraai gaat de spanning wel onmiddellijk naar beneden.

Dan denk ik; dit chassis kan niet zo snel afkoelen, die spanningsval kan dus niet van die Fets komen. Maar die zenerdiodes hebben geen massa, dus die kunnen wel vrij snel afkoelen. Dus laten we daar eerst eens naar kijken.

[Peter1]

C; geregelde voeding toepassen?

Dat zou inderdaad een oplossing kunnen bieden.
Maar hier hebben we een geregelde voeding en die ook nog heel snel is. Maar de referentie spanning komt van (helaas temperatuurgevoelige) zenerdioden.

Laten we dit eerst eens wat van dichterbij bekijken

[Peter1]

De belangrijkste referentie spanning komt van die 2 in serie geschakelde 170V Z-Diodes.

Laten we even naar de data kijken van die Z-diodes

z4ke.pdf

(88.37 KiB) 16 keer gedownload

Als we even kijken op blz 2 bij fig5 dan zien we voor een 170V type ruim 0,16V/C temperatuursverloop. Voor een delta T van bv 20 graden is dit dus 0,16X20= 3,2V per diode. Dat is dus 6,4V voor de 2 Z-diodes en 12,8V voor de volle B spanning van de buis. Als je maar 1 volt wijzigt aan die B+ dan gaat de rustroom gelijk volgen. Dat blijkt dus een grote boosdoener te zijn!

[Peter1]

Anderzijds zorgt die glasplaat bovenop het chassis voor minder afkoeling, dus die temperatuur loopt hierdoor extra op

En hierbij komt nog de extra warmte van de Mosfets die tegen dit chassis geplaatst zijn.

Dus krijgen we hier een cumulatie van 2 problemen; extra verwarmende versterker met sterk verlopende Z-dioden die instaan voor de referentie spanning.

[Peter1]

De belangrijkste referentie spanning komt van die 2 in serie geschakelde 170V Z-Diodes.

Laten we even naar de data kijken van die Z-diodes

z4ke.pdf

Als we even kijken op blz 2 bij fig5 dan zien we voor een 170V type ruim 0,16V/C temperatuursverloop. Voor een delta T van bv 20 graden is dit dus 0,16X20= 3,2V per diode. Dat is dus 6,4V voor de 2 Z-diodes en 12,8V voor de volle B spanning van de buis. Als je maar 1 volt wijzigt aan die B+ dan gaat de rustroom gelijk volgen. Dat blijkt dus een grote boosdoener te zijn!

Temp ZD170V.jpg

Maar als we kijken naar andere types Z-diodes dan blijkt dit specifieke temperatuursverloop niet voor alle modellen hetzelfde te zijn.
Hoe lager we gaan in spanning blijkt die waarde lager te zijn.

Als we kijken bij een 17V model dan is het temperatuursverloop slechts 0,084%/graad
Als we dit omrekenen naar 170V x 0,00084 x 20 graden= 2,856V
Dus we hebben wat winst, namelijk van 3,2 naar 2,856V

Maar we kunnen blijkbaar nog lager want bij een model van 5,1V hebben we slechts een verloop van 0,03%/graad
Als we dit omrekenen naar 170V x 0,0003 x 20 graden= 1,02V
Hier hebben we behoorlijk voordeel gedaan, slechts 1,02 ipv 3,2V.
Maar dan moeten we wel 170/5,1= 33,3 Z-diodes in serie plaatsen. Maar dat is al bij al wel een behoorlijke winst

[Peter1]

Maar wacht even, als we nog lager gaan in spanning dan krijgen we zelfs een negatief temperatuursverloop!

Stel dat we nu een aantal types van 5,1V met een T-coëfficiënt van 0,03% combineren met types van 3,9V met een T-coëfficiënt van -0,06% dan kunnen we zelf bepalen wat die referentie spanning moet doen.
Dat vind ik een heel aantrekkelijk idee. Alleen moet je dan wel heel wat Z-dioden in serie plaatsen, maar gelukkig zijn ze spotgoedkoop! Slechts enkele cent per stuk, dus dat valt nog mee.
Na wat experimenteren heb ik op een standaard printje uiteindelijk 38 stuks van 3,9V in serie geplaatst met 36 stuks van 5,1V. De bedoeling is hier dat de B spanning 1 a 2V naar beneden gaat als de temperatuur oploopt.

En dat is behoorlijk gelukt!

In plaats dat de 340V met de warmte 3,4V stijgt zakt die nu 1,5V. Hierdoor zakt de ruststroom door de eindbuizen waardoor de versterker iets minder warm word en er een soort automatische stabilisatie ontstaat.

Het is wel wat soldeerwerk maar ik vind het zeker de moeite waard om dit uit te proberen.

En hier iets meer in detail

Het printje die ik hiervoor heb gebruikt is;
https://www.mouser.es/ProductDetail/854-PR1590B

[Piet1950]

Je zou ook de spanningen kunnen stabiliseren met een TL431....

Piet

[Peter1]

Hoe zou je dat dan doen? Want die 100V Z-diode blijft er dan nog tussen zitten en die verloopt ook met de temperatuur.

[Piet1950]

Hoe zou je dat dan doen?

De TL431 is een nauwkeurige shunt-spanningsregelaar met een derde aansluiting (de ingang), die probeert deze ingang op 2,5V te houden. Deze ingang is hier dus via een geschikte spanningsdeler (100k en 2k2) op de te regelen uitgang aangesloten. De 27V zener staat parallel aan de TL431, om deze tegen overspanning te beschermen. Als de TL431 gesperd is, zal de uitgangsspanning dus ongeveer 127V zijn. Door de spanningsdeler op de uitgang komt de ingang van de TL431 dan echter boven de 2,5V. Dus de TL431 begint te geleiden, en verlaagt dan de spanning over de 27V zener, tot het juiste evenwicht bereikt is. Als de zener van 100V verloopt (bijv. 102V), dan zal de TL431 dus verder in geleiding gaan. Als de 100V zener 98V wordt, zal de TL431 een beetje minder gaan geleiden. Zo werkt het.
De twee weerstanden (100k en 2k2) leveren niet exact 120V op. Maar dat kun je naar wens aanpassen.

Piet

[Peter1]

Hm, dat lijkt me wel wat. Ik zal kijken of ik dit gemakkelijk op de bestaande print kan aanpassen. Ik laat hier nog iets over horen maar ik moet wel nog de componenten bestellen. Dus dit zal wat tijd vragen hé!

[Peter1]

Hoe zou je dat dan doen?

De TL431 is een nauwkeurige shunt-spanningsregelaar met een derde aansluiting (de ingang), die probeert deze ingang op 2,5V te houden. Deze ingang is hier dus via een geschikte spanningsdeler (100k en 2k2) op de te regelen uitgang aangesloten. De 27V zener staat parallel aan de TL431, om deze tegen overspanning te beschermen. Als de TL431 gesperd is, zal de uitgangsspanning dus ongeveer 127V zijn. Door de spanningsdeler op de uitgang komt de ingang van de TL431 dan echter boven de 2,5V. Dus de TL431 begint te geleiden, en verlaagt dan de spanning over de 27V zener, tot het juiste evenwicht bereikt is. Als de zener van 100V verloopt (bijv. 102V), dan zal de TL431 dus verder in geleiding gaan. Als de 100V zener 98V wordt, zal de TL431 een beetje minder gaan geleiden. Zo werkt het.
De twee weerstanden (100k en 2k2) leveren niet exact 120V op. Maar dat kun je naar wens aanpassen.

Piet

IK heb toch nog een vraag. Stel dat de uitgangsspanning 0,5V stijgt.
Omdat de referentiespanning gemeten wordt over de 2,2K weerstand met 100K in serie zal de referentiespanning slechts (0,5V/102,2K) x 2,2K= 0,0098V variëren.

Is dit voldoende om de TL431 hiermee te sturen?

En zou deze schakeling ook kunnen werken om de B spanning van 350V te stabiliseren?

[Piet1950]

De versterking van de TL431 is heel hoog, dus dat is geen probleem. Zoek de datasheet maar eens op, en probeer dan te begrijpen hoe dit IC werkt. Het is heel vernuftig.

De andere spanningen kun je ook zo regelen. Voor de stabiliteit zou het kunnen, dat er nog een condensatortje toegevoegd moet worden, maar lees eerst een de datasheet.

Piet

[Peter1]

Ik heb al in de data rond gekeken en het ziet er wel prima uit. Maar ik ben niet voldoende onderlegd om er alles uit te halen.

Zou je voor de B spanning van 355V ook wat waardes kunnen aangeven en direct met een C-tje erbij?
Dan kan ik alles samen bestellen bij Mouser
Alvast bedankt op voorhand

[Peter1]

Ik kan hier voor de TL431 wel uit meer dan 20 variante types kiezen. Ik heb er dit type uitgekozen omdat die de grootste nauwkeurigheid heeft (0,28%) en ook nog 105C warmte aankan.

https://www.mouser.es/ProductDetail/STM ... NUlA%3D%3D

Tenzij je me voor een bepaalde reden een ander type wil aanbevelen?

[Piet1950]

Het gekozen type is prima.

Voor de 355V uitgangen zou je in serie met de 100k weerstanden op de uitgang de parallel schakeling van 820 Ohm met 4700 Ohm moeten opnemen. Op het knooppunt komt dan de ingang van de TL431's. De 2 zeners van 170V zou je moet door een keten van 170V, 150V en 27V. Parallel aan de 27V komt dan weer de TL431. Voor de stabiliteit is soms een C'tje nodig. Dit kan tussen de ingang en de uitgang (0,1uf); of parallel aan het IC (dus uitgang en "0"Volt - 10nf of 10uf).
Voor de 120V zou je de 100k weerstand eventueel kunnen vervangen door 47k. De door mij getekende 2k2 weerstand zou dan 1k moeten worden. De 120V uitgang is dan nagenoeg ook 120V. Als deze uitgang regelbaar moet zijn, dan zou je de 100k kunnen handhaven, en de 2k2 kunnen vervangen door een potmeter van 2k2. Zorg dan wel dat dit een stabiel type is. Dat geldt overigens ook voor de weerstanden in de spanningsdelers.

Piet

[Peter1]

Voor de 120V zal ik de 47K en 1K nemen, dan is de stroom ongeveer 2,5mA.
Omdat ik voor die weerstanden precisie types neem met zeer lage temperatuur coëfficiënt wil ik ook voor de 355V (is eigenlijk 360V) nieuwe weerstanden gebruiken en niet die bestaande 100k gebruiken.
Als ik 180K en 1k33 in serie plaats over de 360V heb ik 1,9mA.

En dan mag die originele 100k eruit denk ik. Dat bespaart dan weer wat stroom, want beiden hoeft toch niet?