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

[alejandrow999]

DANDY: te recomiendo un par de cosas más:
1 - Que la salida del transformador sea de 180V rms (esto es, 255Vp) , para trabajar más tranquilo y que una sobretensión no reviente el variac. Con 210Vrms anda muy justo....muy al límite
2 - Agregale un segundo filtro LC a la salida (fuera de la realimentación) con una frecuencia de polo baja (por ejemplo, 1khz).Es porque este amplificador tiene un rizado de alta frecuencia importante, que es el que detectaba el osciloscopio (los "trazos gruesos") y puede traer problemas a la hora de atacar rectificadores y cosas así.
3 - Tal vez (tal vez) necesites un filtro de línea a la entrada del trafo (para evitar interferencias) .
4 - En la aplicación original, el inductor siempre maneja corriente. Y en el caso del variac, esa corriente es importante.Trato de explicarlo, pues puede interesarles:

Hay una ecuación diferencial que relaciona la fuerza contraelectromotriz (tensión que se autoinduce la bobina) con la corriente que circula por la misma (la saqué de http://es.wikipedia.org/wiki/Inductor ):

e(t) = - L * di(t)/dt

La reescribo así:

Vl = - L *dI/dt

Supongamos que hacemos trabajar al amplificador con tensiones continuas,y supongamos que Vl es continua también, para simplificar las cosas. Resolvemos la ecuación y nos queda así:

- Vl * t / L = I

En el equipo, se cumpliría esta ecuación:

Vcc - Vl - Vout = 0

o bien

Vcc = Vl + Vout

Supongamos que Vcc= 40V (con evaluar en una sola rama alcanza) y la carga es resistiva (R).También suponemos que el equipo trabaja a 250kHz. Voy a destacar dos casos particulares:

1 - Vcc = Vout

Acá Vl = 0, por lo tanto la I = Vcc/R (ley de Ohm)

2 - Vout= 0

Acá Vcc= Vl . Además el equipo trabaja con un W = 50% (0,5).
O sea: la bobina le exige carga a la fuente (positiva o negativa) durante la mitad del tiempo . Durante la otra mitad , la bobina le entrega parte de su energía a la otra alimentación.

El tiempo t aquí es la cuarta parte del periodo T , o sea :
t = T / 4 = 1 / 4f = 1 / 4*250kHz = 1us


El pico de corriente vale:

I = - Vcc *t / L = - 40V * 1us / 30uH = - 1,4

Es un pico de corriente razonable. La corriente podría graficarse como una señal triangular (estamos aproximando), con picos de 1,4A. Podemos estimar que la Ief=1A.

¿Pero el Variac?

En el variac, Vcc= 300V (Vss= -300V). I vale:

I = -Vcc * t / L= - 300V * 1us / 30uH = - 10A

Esto implicaría una Ief=7A a través da la bobina.
Como cada mosfet conduce la mitad del tiempo, podemos aproximar que su corriente eficaz es la mitad (3,5A).Pero esto implica igual usar transistores resistentes (deben soportar 600V y más de 4A).

Bueno: me pareció interesante explicar esto último, pues está dentro de la teoría de funcionamiento del equipo.(Por supuesto: si hay algun error , por favor acótenlo. Las criticas son bienvenidas).

Ejtagle: mas bien , gracias a vos por estos proyectos y las explicaciones que hacés por los foros. Y esas ecuaciones sobre la realimentación también son un gran aporte.

Saludos.

(EDIT: no me di cuenta de probar esto con el simulador antes. Con un simulador, detecté un error de cálculo: el t que aparece en la fórmula es la cuarta parte del periodo T, no la mitad como escribí inicialmente. Así que correjí los valores y los remarqué con negrita. La forma de onda de la corriente es una onda triangular muy pareja, con un pico de 10A, que circula mayoritariamente por el capacitor de filtro.Y la tensión de salida es similar a una sinusoide (bastante deforme) de unos 3Ap (el caso del variac), esto es , 100 veces menor a la alimentación)

 

[Tacatomon]

Ahora que voy a tratar de ensamblar un modulo en un chasis metálico me surgio una duda: ¿Más o menos a que distancia se considera "segura" para que el inductor de salida no interactue con el chapa de el chassis?

Yo pensaba darle unos 8 cm hacia todos los lados con un soporte especial de plastico. ¿servira?. O si la envuelvo con una cinta de cobre como a los transformadores, ¿será menor la posibilidad de que su funcionamiento sea afectado?.
Y por ultimo ¿Cual sería el peor desastre que podría pasar si se descuida el inductor?.

Saludos!!!

 

[Diego_eliasv]

Hola compañeros, queria mostrarles las fotos de la prueba que realice este fin de semana. Las cuento que no soy profesional de audio, pero le respuesta de este amplificador me dejo sorprendido. Me termine de armar unas cajitas con Woofer selenuin 15pw3 y driver dt220, con divisor activo. El sistema esta alimentado con 70+70 Vcc con lo cual entregaria unos 300rms, y para el drivers un ampli con un tda de 50rms. La frecuencia de corte es de aprox 2khz. La verdad que aun me queda terminar el ampli y colocarlo debidamente en un gabinete, con sus respectivas fichas de conexion, y bien terminada la fuente. Pero asi todo, increible el sonido. Luego de una hora de funcionamiento a pleno, los cables de alimentacion estaban "calentitos calentitos", obviamente son finos. Y los capacitores unicamente conecte uno de 4700 x rama, solo a los fines de ensayarlo. Pero asi todo, como es la calidad de sonido... sin palabras. Aqui les dejo algunas de las fotos. Saludos compañeros y desde ya agradecer a todos, ya que con sus aportes, nos han ido ayudando paso a paso (a que me hace acordar...?) Gracias "sensei" Eduardo, y segire mostrando los avances hasta terminar por completo esta Maravilla.

 

[ejtagle]

@ Tacatomon... Yo pienso también que con 8 cm de separación, está perfecto... No, el inductor no debe envolverse con cobre, salvo que lo hagas de tal forma que el cobre no forme una espira en cortocircuito... Si quieres intentar lo del cobre, tiene que ser una espira abierta... Sino, el inductor se transformaría en un transformador con un secundario en cortocircuito, habría una disipación excesiva y posiblemente sobreconsumo, y podria quemarse todo. Te vas a dar cuenta , porque si está mal, el inductor va a calentarse muchísimo más, al igual que los mosfets y el resto del circuito... Separadores plásticos, o de baquelita... o pudiera ser incluso fibra de vidrio sin el cobre, de las placas PCB vírgenes... Algo que soporte la temperatura del inductor sin quemarse, y que no sea conductor eléctrico...
Saludos!

 

[Tacatomon]

Gracias por la información Eduardo, ahora, sobre lo del cobre, me intereso un poco la propuesta pero no la entendí muy bien: Podría hacerse a manera de "media luna" sobre la bobina, supongo sin llegar a envolverla toda y luego mandar esta "envoltura" a tierra. Así minimizaria la interacción de la bobina con el chassis y la emisión de interferencias.

Saludos!!!

PD: La propuesta del variac me paso por la cabeza alguna vez pero con el primer UCD que tenia el TL084, pero no le dí bola al asunto, ahora que esta este ir2113 se hace una buena opción para un laboratorio de pruebas.

 

[arielcaso]

bueno aqui les mando mi humilde plaquita, de lejos se veia linda, pero de cerca se ve que ha perdido bastante cobre, igual la voy a usar, la voy a repasar con estaño.

 

[CAYSER]

hola arielcaso y que metodo as usado para realizar o pasar el diseño del impreso a la baquelita mmmmmm claro estañando las pistas puede servir ,pero hasta ahora no me explico por que te a quedado como si tubiera una textura mmmmmmm sera de la impresora ....

 

[calafer]

arielcaso no te respondí antes porque estaba de vacaciones,que componentes necesitas porque yo hice los dos canales y tengo (ir2110,irfp250) .
Saludos

 

[arielcaso]

Hola Calafer, gracias por tan buena onda!.saludos!

El metodo de la placa se me ocurrio ami, con un mylar, ya que me canse de sacar fotocopias que no me quedan bien. y las marcas son de la impresora que me imprime a puntitos. hasta ahora es el metodo con que mejor me quedan las placas, si les interesa no tengo problema en exponerlo. un saludo.

 

[Raedon]

Ariel, seria bueno que nos comentes el metodo, pero no se si en este topico porque se desviaria del tema, sino abri un nuevo post.

 

[ZAMI]

buenas a todos!!!

alejandrow999 gracias por la ayuda!!

bueno. nuevamente necesito de su ayuda.lo que pasa es que ya lo tengo armado,lo probé pero el transistor Q1 estallo!!...lo cambie y rectifique la tablilla,pero nuevamente estallo,asta que vi que una pequeñísima (exajeradamente pequeña)pista de cobre estaba cortocircuitando a tierra con la base de el transistor que esta conectado a el LM311, la retire y nuevamente probé...pero resulta que salio un lindo humo de los mosfets!!!se calentaron bastante imagine que era por otra puequeña pista de cobre pero no al parecer solo era un poco de pasta seca,cuando lo probe de nuevo el puente rectificador de mi fuente se comenso a calentar y crujir!!!!asi que lo apague...
quiero saber si es posible que este corto en los transistores sea capaz de llegar a dañarme los mosfets o el IR2110,aunque en todo esto no note que se calentara el IR2110
hay alguna forma de verificar que aun funcione ?

muchas gracias a todos!
asta luego!

 

[luisgrillo]

Checa los demas transistores, talves se halla quemado algun otro por hay, si puedes tambien checa el lm311.

Cuando yo hago las pistas, ya que la saque del acido y le quite la tinta o toner, le paso con una lija de 180 para quitar cualquier microcorto que halla quedado.

 

[alejandrow999]

ZAMI:
Me parece raro que haya estallado solamente el Q1: pues la corriente que circuló por su base tambien debió pasar por el colector de Q2 y la base de Q3. Es probable que Q3 esté con muchas fugas.
Los mosfets seguramente sacaron humo por haber entrado a conducir juntos (cortocircuito), y del puente rectificador creo que se puede decir otro tanto.
La conducción simultanea de los mosfets pudo haber sucedido por el deterioro de los 2N5401, así que te recomiendo que los quites todos, pruebes continudad en las pistas con el tester y cambies todos los transistores (deben estar malos la mayoria: bipolares y mosfets).
El puente rectificador puede ser conveniente cambiarlo tambien.
El IR2110 no creo que tenga problema: igual despues se sabrá si funca o no.
Y acordate usar lamparas o resistencias de potencia (500 ó 2kohm pueden servir) en ambas alimentaciónes para la proxima prueba, así evitas sentir de nuevo ese olor tan rico.

Saludos

 

[ZAMI]

hola muchisimas gracias !!
veo que tendre que cambiar todos los transistores, y si es me pareció bastante raro el hecho de que solo estallara ese transistor incluso se quemo la resistencia de 120ohms y los demás los vi intactos incluso sin calentamiento!
las resistencias en la alimentación son para limitar la corriente??o me equivoco?
de cualquier forma las pondre...no me gusta mucho el olor del humo que salio!y menos el de mis mosfets
muchísimas gracias!

 

[alejandrow999]

La corriente hacia R3 y la base de Q1 debe circular si o sí por Q2. Es muy raro que éste no calentara....revisá si R6 (47k) está puenteada, aunque tampoco se explica del todo.... y si Q2 está bien conectado (si no erraste con las patitas). Estaría bueno que pruebes los transistores a medida que los saques, pues podés sacar así algo más de información.
Por supuesto, revisá bien la continuidad entre pistas, si las resistencias están puenteadas....
Las lámparas son para limitar la corriente (circularian 200mA o menos, estimo).

Saludos.

 

[Raedon]

Zami, y para todos los que les resulte util, cuando hago los pcbs una vez atacado con el acido, lo que hago es poner una linterna por debajo de la palca, para tener mayor contraste entre las pistas y el pcb, si hay un corto, con esto lo vez seguro.

 

[Helminto G.]

decia mi profesor, el humo no es otra cosa que el alma de los electrones, descancen en pas esos transistores

 

[Diego_eliasv]

Hola Zami, lo mas seguro es conectar una lamparita en serie, a la entranda de la fuente. Asi podras trabajar un poco mas seguro. Si la lampara prende al maximo = cortocircuito. Yo para mis ensayos utilice una de 60W, y para dar comienzo a las mediciones anda de 10. Pero tambien podrias utilizar una mas chica. Notaras que al darle alimentacion la lampara prende al maximo, esto se debe a la carga de los capacitores, y luego de unos segunditos, si esta todo bien, la intensidad de la misma baja notablemente.

Al igual que los demas compañeros te recomiendo que cambies los 2n, y tambien los irfp ya que se les fue "el espiritu".

 

[alejandrow999]

Creo conveniente recordar dos cosas:

1- Es bueno conectar dos lamparas de protección, una en serie con cada alimentacion del amplificador (a las salidas de la fuente). ¿Por qué? Si conectamos una lampara solamente al positivo y hay cortocircuito entre el positivo y masa, la lampara prende y la corriente a través de ella es segura. Pero si el cortocircuito es entre el negativo y masa, la lamparita conectada al positivo no hará nada. Conectando una segunda lámpara al negativo solucionamos ese problema.

2 - Las primeras pruebas, para saber si los MOSFETS conducen en simultáneo o no, debe hacerse con la bobina desconectada. Recordemos que por ella siempre circula corriente, por lo tanto dejarla conectada falsearía nuestras pruebas.

Saludos

Diego_eliasv: lo que propones de conectar la lamparita al al entrada de la fuente es otra opcion. Pero las corrientes que pueden circular por el secundario en cortocircuito son mayores que de la otra forma (lamparas a la salida).
Eso queda a gusto de cada uno

 

[elektron]

amigos una duda, quisiera saber, si los 30 uH del filtro son validos tambien si el parlante es de 4 ohm, ya que poseo una caja armada con un parlante de 8 en paralelo a un twitter bala selenium tambien de 8, de ahi es que salen los 4 ohm, y obtengo un ruido como de radio desintonisada, como dirian uds un soplido en el parlante y queria saber si, esto puede causar el problema... si alguien tuvo experiencia similar, q comente como lo soluciono.