Amplificador HighEnd Clase D de 25W a 1250Wrms sólo con 2 MosFets N

[DANDY]

hola a todos ya hice las modificaciones necesarias para +- 300v ... ejtagle me gustaria que le des el visto bueno y si le hallas algun detalle me ayudes porfavor paso a explicar las modificaciones:
*en cuanto a la entrada de señales del lm311 no modifique nada...

*las resitencias de alimentacion del lm311 formado por R15 y R17 fueron modificadas a 15k 10w

*como son +-300v o sea 600v para el ir2110 tuve que cambiarlo debido a que el ir2110 solo soporta 525v en su reemplazo puse el ir2113 625Vmax ( ¿estoy en lo correcto haciendo esto? o con el ir2110 funcionaría bien? (ojala pueda encontrar facilmente el ir2113) ejtagle el delay matching del ir2110 es 10ns y del ir2113 es 20ns ¿afectará en algo?

*para alimentar el ir2113 cambié el tip31 por uno de más tensión y disipacion de potencia en este caso el D1426 (el cual ya consulte y es facil de conseguir y barato) y tambien cambie la resistencia de base R16 por uno de 47k 5w
*en cuanto a la fuente de corriente le puse los transistores mpsa 94 y reduje la corriente a 0.5mA... los mosfet los cambie por unos irfp460
*ejtagle y por ultimo la parte que me quedaron dudas graves son : ¿ por qué en ninguno de tus circuitos has cambiado los valores de la bobina 30uH, el condensador de salida 1.5uf y las resistencias de realimentacion hacia el lm311 R1 R2 R7? ¿acaso cuando la amplitud de salida es mayor no se deberia tambien aumentar el valor de las resistencias R1 R2 R7 ? supongo que todo lo ultimo que te mencioné sirve para la frecuencia de trabajo del pwm ¿que tanto se pueden modificar estos valores para los 300v? ¿o no es necesario? ¿o no es lo correcto? el problema es la disipación de potencia en estas resistencias R1 R2 es mucha aún asumiendo que como maximo sobre ese circuito en serie R1=20k R2=22k R7=820R le caiga 200v 60hz estos son de 10k 22k y 820R, despreciando la reactancia capacitiva de C1, 1/(2pi*60*0.33*10^-9)=aprox. 8M (no afecta casi nada) tenemos la corriente en el circuito serie 200v/(10k+22k+0.82k)=6.1mA
por lo cual la potencia sobre R1 = (6.1mA^2)*10k=0.37W
sobre R2 = (6.1mA^2)*22k=0.82W y sobre R7= (6.1mA^2)*0.82k=0.03w
como se puede notar sobre R2 van casi un vatio por lo tanto le pondre 2w y sobre R1 casi medio vatio por lo tanto le pondre 1w ......no encuentro resistencias de precisión de 2w pienso usarlas en serie pero ya sería poner 4 de 0.5w para formar R1 ... de todas mis modificaciones ¿que opinas ejtagle?

ejtagle una ultima pregunta para la fuente flotante c5 y c6 esta bien con 50v? la diferencia de potencial que cae sobre ellos hasta cuantos voltios supería máximo?
espero tu respuesta de antemano gracias

PD: para aquellos que quieran mas potencia supongo que basta con cambiar el mosfet de salida el resto del circuito ya esta modificado para +-300V y calculado a mi parecer bien... solo falta el visto bueno de ejtagle

http://img62.imageshack.us/i/amplid300.png/

 

[ejtagle]

Bueno, primero aclaremos algo para todos los que leen: La modificación que está realizando DANDY es para hacer un variac, NO un amplificador de audio. Es MUY IMPORTANTE que se entienda, ya que usar el circuito que está haciendo DANDY para audio es SUICIDA, garantía segura de muerte... O SEA, NO USEN ESTE CIRCUITO COMO AMPLIFICADOR DE AUDIO, OK??? - Están bien advertidos. Un circuito que usa 600 voltios rectificados no es joda. Los va a matar si le dan la oportunidad ... Y repito, para aquel que quiera usarlo para audio, no lo voy a ayudar.

Bueno, ahora a lo tuyo... Sí, hace falta el IR2113... elIR2110 sólo soporta 500v. y el IR2113 llega a los 600v requeridos. Por el delay matching, la diferencia no la veo importante.

El tema de la fuente flotante... Siempre se cargará con 12v (es lo que regual el transistor de abajo)... No hace falta aumentar la tensión de los capacitores.

Y en cuanto a la realimentación... Bueno, esa es justamente la clave del UCD... Creo que alguna vez puse cómo calcularla... Primero hace falta saber la carga mínima que verá el circuito en ohms (Rloadmin). Luego, hace falta saber la máxima frecuencia a amplificar (Fmax), en tu caso podrían ser 60 hz.... Con esos datos, calculas C = 1/(2*PI*Fmax*Rloadmin), L = L/(2*PI*Fmax). Y luego viene el cálculo de las resistencias de realimentación... La idea es que (R1+R2)/R7 da la ganancia en tensión del amplificador. Se pueden elegir cualquier valor que parezca razonable... Pero, (siempre hay un pero), C1 tiene un propósito especial, y en cierta forma ese propósito especial determina el valor de R1 y R2. La idea es que R2 = 1/(2*PI*C1*Fmax). Eligiendo R2, queda determinado C1... La idea de ese capacitor es introducir un 0 en la función de transferencia, lo que genera un adelanto de fase de 90 grados y hace que el circuito, en vez de oscilar a la frecuencia de resonancia del circuito LC de salida, oscile a una frecuencia mayor (porque el circuito LC de salida genera un desfasaje de 180 grados a Fmax, pero como ese capacitor C1 genera un adelanto de 90 grados, bueno, sube la frecuencia de switching... La frecuencia de switching queda determinada para la frecuencia en la que se cumple que R1 = R2 || (1/(2*PI*C1*Fswitching)) .. Dependiendo de la aplicación , sa frecuencia debería andar por los 250khz , o puede ser más lenta, en el caso tuyo (30khz no estaría mal para generar una señal de 60 hz)...
En base a todo eso de arriba, la realidad es que R1,R2 y C1 no son tan arbitrarios como parecen...

Saludos!

 

[oscar5fg]

ja ja yo hace un par de dias que no entro al foro y fui derecho a la ultima pagina del hilo y cuando leo +- 300v. se me cruzo por la cabeza un parlante proyectil mas que un golpe musical ja ja, no se si alguno vio la escena de volver al futuro I cuando marty usa la guitarra en frente de un super parlante, aunque seria interesante... jaja , no , yo que que pensaba en +-100 y se me hace mucho.

 

[Rodgers]

hola foristas.....
una preguntica al ing eduardo jose....(ejtagle)
es conveniente colocar la bobina atornillada a un discipador???......teniendo en cuenta que el discipador esta conectado a tierra por el chasis del amplificador????

es que estube mirando un amplidicador crown clase D y tenia las bobinas de esta forma.....al parecer tenia una capa(parecia asbesto) entre el inductor y el discipador....

esto con el fin de ayudar un poco al inductor....con la temperatura.....

 

[ejtagle]

@ Rodgers: No es aconsejable... La bobina no debería estar tan cerca de algo de metal... Porque esa cosa de metal actúa como secundario en corto de un transformador... La verdad, reconozco que la bobina es un problema, porque se calienta "mucho"... Sin embargo, lsupongamos un ampli de 500W con un rendimiento del 97%. Suponiendo que toda la pérdida se produjera en la bobina, es significa una disipación de 500*0.03 = 15W... Es como una resistencia de 15W... Calienta un buen cacho... Lo ideal sería usar núcleo de ferrite... Es la única forma sensata de reducir la temperatura ... Observen que si fuese un ampli clase AB de 500W, estaríamos hablando de 250W de disipación en los transistores de salida (¡bastante más!)
Ahora, si quieren intentar algo raro... Refrigeración a aceite, tal como se hace en los transformadores de alta potencia... Eso si, tendría que ser aceite no conductor.. y la bobina tendría que estar contenida en un recipiente de plástico
O, siendo más sensatos, podrían meter la bobina en barniz para mejorar la conductividad térmica o en parafina... O hacer la bobina con el núcleo de ferrite!

Saludos!

 

[oscar5fg]

ejtagle, gracias por este proyecto que me trae mucho entuciasmo, ya consegui todas las cosas con el irfp260 que los compre en electronica liniers al igual que todo lo demas,tienen variedad de nucleos de ferritas y toroides tambien, digamos en la situacion ideal que se pudiera conseguir el nucleo mas idoneo para la funcion , cual seria? ya que e visto varios modelos ademas del tamaño.
yo pienso hacer una fuente de +-80 que creo que seria lo ideal para trabajar con 8 ohms y no llegar a la saturacion, los modelos de los nucleos no los tengo pero en estos dias tengo que ir de nuevo y los copio, igual adjuno un modelo aproximado que vi y me parecio que era como el de un equipo philips clase d que vi hace un tiempo.

 

[Rodgers]

ejtagle.....
a esto es que me referia....
esta imagen me la paso.....el compañero javier jory......
al parecer es una maquina Crown.....

 

[albertemule]

Es posible la construcción de este amplificador, en topología Half bridge?

Ejemplo: http://img205.imageshack.us/img205/5173/amplificadorclaased.png

 

[Raedon]

hola foristas.....
una preguntica al ing eduardo jose....(ejtagle)
es conveniente colocar la bobina atornillada a un discipador???......teniendo en cuenta que el discipador esta conectado a tierra por el chasis del amplificador????

es que estube mirando un amplidicador crown clase D y tenia las bobinas de esta forma.....al parecer tenia una capa(parecia asbesto) entre el inductor y el discipador....

esto con el fin de ayudar un poco al inductor....con la temperatura.....

jejejejej y tenes un cañon de gauss bastante lindo jajajaj.

COn respecto a los 320v, me parece que es demaciado para un ampli, muchachos, estamos hablando de 1250Wrms, es demaciado para uso hogareño, a menos que sean profecionales y busquen equipos para recitrales, pero mas alla de eso, es una locura. Solo mi opinion

 

[ZAMI]

hola a todos!
bueno me gustaría saber si alguien podría decirme cuales son los bloques de este amplificador clase D, e estado buscando en el fabulosos google, encontré los bloques que lo conforman pero no logro identificar algunos, y por eso me gustaría que me dijeran que es lo que hacen los transistores 5401,y el ir2110 no tan detalladamente con que me digan que parte representan en un diagrama de bloques de un amplificador clase D

de ante mano muchas gracias!!!


saludos a todos!!

 

[jreyes]

Hola, ZAMI:

Busca en los datas que están es esta página:

https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNavigation&N=0+4294841614


Adiosín...!

 

[adrian2008]

yo si quisiera construir uno lo mas potente posible haber si es verdad eso de que reventaria un parlante, tambien me gustaria saber cuanta potencia me entregaria este ampli si lo alimento con +150 y -150 otra cosa para construir un transformador que votara este voltaje en el secundario me bajaria el amperaje? ya que por aqui los tomas de corriente botan 120v para hacer un transformador que me quedara 120 primario y por hay 120 0 120 secundario me bajaria el amperaje em el secundario cierto? de que seccion seria el nuecleo de este transformador se que me salgo un poquito del hilo pero la verdad si requeriria esto datos para que el ampli quede bien hecho nosea que se balla a quedar colgado mpor culpa de la fuente.

 

[alejandrow999]

DANDY: veo dos detalles en tu modificación del ampli:
1 - ¿Qué tensión de linea hay en Perú? si la tensión es de 220 0 240V, vas a tener un pico de 340V por rama, esto es, una diferencia de 680V para alimentar al IR2113, el cual no podrá resistirlos.
2 - Los IRFP460 soportan sólo una Vds de 500V.En las actuales condiciones, van a volar.

Los MPSA94 sí deberian aguantar (la fuente de corriente soporta 350V, y el diferencial los otros 350V restantes).


ZAMI:
- El IR2110 simplemente es un driver: permite polarizar los MOSFETS adecuadamente.
-Los 5401 forman una etapa diferencial, que hace de "adaptador" (interfase) entre el comparador 311 y el driver.
El 311 proporciona una señal sola de 2 o 3V de amplitud (positivos o negativos, segun la ocación), con referencia a masa. Pero el 2110 necesita dos señales de entrada (una por mosfet) de 12V de amplitud (siempre positivos) y referenciados a Vss (el negativo).
Q1 y Q2 hacen de fuente de corriente para Q3 y Q4, que son la etapa diferencial propiamente dicha.Pero de estos dos ultimos, solo uno puede conducir en un momento dado, en función de la salida del 311. Y la corriente pasará a una de las resistencias inferiores (R8 y R9), debiendo aparecer en una de ellas 12V, y en la otra 0V (por ley de Ohm), que son los que necesitan las entradas del IR2110 (12 y 0V respecto a Vss, cabe aclarar).
Pd: acordate que este diseño es un Universal Class D (es autooscilante).Lo aclaro porque yo al principio andaba buscando una señal triangular de control....que acá no existe.

Saludos.

Adrian 2008: si tratás de alimentar el amplificador con 150+ 150V van a pasar dos cosas:
1 - Los 2N5401 tal vez saquen olor rico, pues solo soportan alrededor de Vce=150V.peor aun los MOSFETS de salida. los IRFP240/250/260 solo soportan una Vds=200V.Y si no lo tenes en cuenta, esto te puede hacer un verdadero desastre
2 - La potencia de salida con una carga de 4ohm es cercana a los 3kW, con una corriente de pico de 38A (26A eficaces).

En cuanto al trafo, proporcionará esa corriente solo en un devanado a la vez (el amplificador pide corriente de una sola alimentacion a la vez), por tanto el transformador exigirá también 26A eficaces.

Mi sugerencia: probá el ampli.... pero a potencias y tensiones razonables.
Lo que estas pensando es algo muy exagerado, y el mismo autor advirtió los riesgos de armarlo a potencias muy grandes.

Saludos

 

[ejtagle]

Bueno... alejandrow999 estás totalmente en lo correcto. Todo lo que dices es cierto (caramba, si parece que lo hubieras diseñado vos al ampli ) ... Desde ya, muchas gracias... y gracias por explicar tan bien a los demás por dónde va la cosa.

Ahora a la realidad... Vamos a poner un límite sensato a la potencia de este diseño... O sea, que quede claro que el diseño, con los mosfets y modificaciones pertinentes puede dar mucho más que los 1200Wrms de que se habla, pero... Realmente este diseño es para uso casero... Es decir, superada cierta potencia, ya se vuelve muy peligroso... Hay que pensar un poco en la seguridad, muchachos. Un ampli de más de 1kWrms puede , si está mal hecho, provocar un incendio, daños a la propiedad o a las personas... Las tensiones presentes ya empiezan a ser muy peligrosas, al igual que la energía puesta en juego... Un error y se pueden quedar sin un ojo, sin un dedo, o tener un incendio... Mínimamente tendría que tener protecciones contra corto y sobretemperatura, cosa que en aras de hacerlo más sencillo y económico, he suprimido totalmente de este diseño. Realmente, está muy lindo para un proyecto DIY, pero no es apto para venderlo, o para instalarlo en algún lado sin alguna clase de supervisión... Lo mínimo pedible es un par de fusibles... Por eso:
No voy a contestar preguntas sobre cómo potenciarlo aún más... Se supone que si tienen tantas ganas de tener algo aún más potente, tienen que saber cómo hacer las modificaciones ustedes... Y lo hago a propósito, porque quiero asegurarme que los que intenten armar un ampli de más potencia aún, tienen los conocimientos adecuados para saber las precauciones que hay que tomar para que el ampli no les provoque un daño real.
El caso de DANDY es particular, porque no lo quiere como amplificador, sino como inversor de potencia... Y observen que como inversor de potencia, aunque las tensiones son altas, las corrientes no lo son... No es lo mismo, aunque, en verdad, es peligroso también... Dada la aplicación particular, y bastante original, por eso le he contestado. Pero que quede claro que no hay contestación para superar los 1200Wrms de audio, ok?

Para rodgers... Mirá muy bien la foto que vos mismo has posteado... 1) -- Las bobinas son con núcleo, eso cambia muy mucho las cosas, porque ya el campo magnético no circuila por el aire, por lo que es posible montarlas como está en la foto... Eso no se puede hacer con bobinas con núcleo de aire. Y además, esos sostenedores de bobinas no son metálicos (que es algo indispensable) ... Bajo esas condiciones (núcleo de ferrite y centro no metálico, y separando 1 cm de la caja si se puede hacer... Sino, simplemente no.

oscar5fg: Realmente, no he hecho el análisis para esos núcleos, pero con los datos del material usado y las dimensiones del núcleo, está lleno de programas que sacarán las cuentas por vos... TRatá de conseguir un catálogo de núcleos (si son de elemon, ellos tienen un catálogo, pediles una copia)

Saludos!

PD> Por cierto, hay métodos mucho más sencillos de ver volar el cono de un parlante... Un poco de pirotecnia adherida al mismo lo logra, sin gastar tanto dinero... O directamente, pueden enchufar el parlante al tomacorriente... Es mucho más fácil y logra el mismo resultado sin tanto esfuerzo!

 

[DANDY]

descuida alejandrow999 obligadamente voy a usar transformador con toma central asi que de la tension de red no hay problema, aqui en perú tengo 220v 60hz pero en el secundario del transformador le dare menos de 210v por bobina asi que no superara los 300v el ir2113 en su datasheet dice que soporta 625Vmax pero de los 600 no me pasaré
y en cuanto al mosfet tienes razon se me pasó lo de los 500v para el irfp460, gracias por la ayuda, y ahora que lo pienso si lo hiciera trifasico con desfasaje de 120º incluso necesitaria menor tensión por cada etapa para conseguir los 220 trifasicos suponiendo que necesito 220v rms solo necesitaria 220/(raiz3)=127v rms por cada fase y suponiendo que el circuito tenga una eficiencia del 90% solo necesito 127*(raiz2)*0.9=200v osea +-200v para el variac trifasico, creo que es una solución menos peligrosa no creen? solo tendre 400v de pico

jeje que gracioso adrian que quiere ver si se quema un parlante uno de esa potencia debe costar carisimo y que buena solucion ejtagle 220 v directamente jeje

 

[Raedon]

Eduardo, eso te pasa por crear algo tan bueno

 

[oscar5fg]

ja ja, la verdad que si, no veo la hora de poder ponerlo a funcionar, Gracias por la info del nucleo, lo voy a tener en cuenta, y con lo del parlante a 220 tambien, con un sub y te quedan unos buenos bajos a 50 hz...

La verdad que con el paso del tiempo y como decia un articulo, con los watts tan baratos ,uno siempre piensa en mas potencia , yo creo que quedaria mas que conforme con +-80v. y remplasar mis parlantes de 92 db por unos de 96db, y me parece que ya es exagerado para uso domestico ,pero como se puede optener mas potencia facilmente uno se tienta de un poco mas , bien dice el dicho que el ser humano nunca se conforma...

 

[Helminto G.]

no, no, no, no se merece que lo traten con preguntas tontas, si alguien quiere volarse la cabeza con amplificadores inesesarios es porque sabe lo que hace y no tiene por que hacerse responsable de que el que no sepa haga tonterias con esas potencias

(yo ya he visto parlantes salir volando, se ve bien pero no dura la gracia)

 

[adrian2008]

bueno bueno definitivamente seve peligroso entonces lo ensamblare con una tension de +100 -100 como el amigo clemen pero mas adelante tratare con mas tension claro no exagerando tambien dependiendo como lo escuche con este voltaje de 100.
ha y se los riesgos de todo talvez se rian, talvez se enojen pero si no da con los +100 -100 le aumentare si puedo.

 

[bebeto]

bueno bueno definitivamente seve peligroso entonces lo ensamblare con una tension de +100 -100 como el amigo clemen pero mas adelante tratare con mas tension claro no exagerando tambien dependiendo como lo escuche con este voltaje de 100.

Trata de no escucharlo mucho con esa tension, porque va a llegar un punto en que no escuches mas ( sordera )

Realmente no veo muy necesario pasar mas allá de los 1200W, para un boliche alcanza y sobra, y si no te da para llenar todo el local te haces varios modulos y repartis parlantes y vas a conceguir llenar mas...

PD: Yo con 200W sobre 8 ohms estoy sobrado para eventos chicos.