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

[Juan Franco]

Hola Amigo, esa fuente propuesta por el Sr.Ratmayor funciona bien, yo la tengo armada como prototipo, debes ponerle un buen disipador de calor ya que calientan bastante.
Te recomiendo armarle ademas un preamplificador simple para que de mas potencia ya que este amplificador con 2 mosfet da mas potencia pero con un pre, ya que me imagino que pasaran música con un celular o tablet y estos no tienen tanto volumen de salida.
Comprobé esto porque justamente arme una potencia con un inverter de 12 volt a +- 40 volt. y le falta pre.
Espero te sirva mi comentario.
Saludos

Hola, estuve mirando el amplificador clase D que publicaste y me gustaria armar algo asi pero tengo una limitacion de la que queria consultarte.
Somos un grupo de payasos que salimos a alegrar a los niños por los barrios de la ciudad, no disponemos siempre de los 220V para el ampli, y al ser las actividades al aire libre necesitaria al menos unos 100w rms por canal, la pregunta es, puede este circuito darme esa potencia con una bateria de auto? que fuente me recomendarias en todo caso?
Gracias por tu tiempo.

 

[djnanno]

Buenas noches, queria consultarle a los entendidos del tema una duda teórica de este amplificador.

Este amplificador al trabajar en conmutación, la etapa de entrada produce un muestreo de la señal que ingresa al Pin 3 del lm311, la frecuencia de muestreo es de 125Khz (frecuencia de oscilacion).

Esta frecuencia esta perfecta ya que cumple sobradamente el teorema del muestreo pero encuentro un detalle:
Según entiendo la Red C9, C10, R10, R14 forman un filtro pasa banda con frecuencia de corte inferior de 7.25 hz y frecuencia superior de ¿ 3.3 mhz? (si no meti mal los dedos).

ya que la frecuencia de muestreo es de 125Khz, el filtro pasa bajos no deberia cortar alrededor de los ~25Khz para que las frecuencias por arriba de los 62.5Khz no aparezcan solapadas y produzcan ruidos molestos (filtro anti-alias), aleatorios y muy, pero muy agudos?

Es cierto que el filtro pasa bajos de salida corta a 30khz aprox y frecuencias superiores no saldrán pero si modifican el espectro original de la señal por que son muestreadas y aparecen por ahi... van y vienen.

Para cerrar la pregunta aclaro que es obvio que "no hay razon" de que aparezcan señales mayores a 20khz en la entrada, pero eso no podemos asegurarlo (yo he medido con el osciloscopio unos pulsos bastante amplios).

Saludos y si no se entiende lo que pregunto lo redacto un poco mejor- Muchas gracias.

 

[ejtagle]

Buenas noches, queria consultarle a los entendidos del tema una duda teórica de este amplificador.

Este amplificador al trabajar en conmutación, la etapa de entrada produce un muestreo de la señal que ingresa al Pin 3 del lm311, la frecuencia de muestreo es de 125Khz (frecuencia de oscilacion).

Esta frecuencia esta perfecta ya que cumple sobradamente el teorema del muestreo pero encuentro un detalle:
Según entiendo la Red C9, C10, R10, R14 forman un filtro pasa banda con frecuencia de corte inferior de 7.25 hz y frecuencia superior de ¿ 3.3 mhz? (si no meti mal los dedos).

ya que la frecuencia de muestreo es de 125Khz, el filtro pasa bajos no deberia cortar alrededor de los ~25Khz para que las frecuencias por arriba de los 62.5Khz no aparezcan solapadas y produzcan ruidos molestos (filtro anti-alias), aleatorios y muy, pero muy agudos?

Es cierto que el filtro pasa bajos de salida corta a 30khz aprox y frecuencias superiores no saldrán pero si modifican el espectro original de la señal por que son muestreadas y aparecen por ahi... van y vienen.

Para cerrar la pregunta aclaro que es obvio que "no hay razon" de que aparezcan señales mayores a 20khz en la entrada, pero eso no podemos asegurarlo (yo he medido con el osciloscopio unos pulsos bastante amplios).

Saludos y si no se entiende lo que pregunto lo redacto un poco mejor- Muchas gracias.

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La razón por la cual el corte de la red de entrada R10/C10 está por arriba de 1Mhz es por un tema exclusivamente de linealidad. Siendo un filtro pasivo de 1er orden, si el corte estuviera cerca de 25khz, ya a esa altura tendría una caída de 3db, y un desfasaje de 45 grados en la señal. Por eso es que el corte está tan alto. No es un filtro antialias: Es sólo un filtro de RF

Por otro lado, la frecuencia de conmutación en este amplificador no es fija, sino variable. Como es un circuito autooscilante, la misma puede variar desde 0 hz (en caso de que el ampllificador quede saturado!) hasta la misma frecuencia de entrada ( así es, si la frecuencia de entrada es superior a 125khz, el amplificador oscilará más rápido aún, sincronizándose prácticamente con la misma.

En este amplificador, el filtro de salida no afecta el ancho del banda del amplificador, sino la excursión máxima posible. La razón es que el filtro de salida está dentro del lazo de realimentación, por lo que el amplificador compensa el filtro y su atenuación, aumentando la tensión de salida (que es la media de la onda cuadrada que generan los mosfets). Esta es una característica distintiva de la topología UCD, en relación al resto de los amplificadores clase D: El filtro de salida está linealizado y compensado por la realimentación, lo que es realmente genial desde el punto de vista de la calidad del audio que el mismo genera!

 

[edeldj]

Gracias a todos e sacado buen provecho al amplificador del señor ejtagle.
también e encontrado esta pagina con el mismo amplificador y algunos temas me fueron de mucha ayuda
aquí les dejo el enlace por si les puede servir.
tendran que usar el traductor de google pero todo genial.
http://www.hobbielektronika.hu/cikkek/d-osztalyu_erosito.html?pg=6

 

[djnanno]

En lo personal siempre tuve un muy buen rendimiento, y muy buena calidad de sonido con los 3 ucds que he construido hasta ahora. El único inconveniente que he tenido(y se lo atribuyo principalmente a la SMPS y el inductor de aire) es unas frecuencias altas y cambiantes que aparecen en la salida, con el ampli alimentado a +-70V serán de 1v como mucho, pero se escuchan bastante. Estas las elimine cambiando la red de entrada bajando la frecuencia de ese filtro a 33khz y la impedancia de entrada del LM311 a 22K (reemplazando el capacitor de 470nf por uno de 2.2uF poliester).

Estos cambios pareciero ser beneficiosos ya que casi anularon el ruido, en base a esa experiencia practica se me ocurría que podía ser aliasing.

Si no es aliasing, que puede ser? Muchas gracias por el soporte y la "clase de consulta"

 

[leoeze]

Una consulta puede servir este fet STW45NM60 porque adquiri algunos y parece util, lo unico que queria otra opinion antes de probarlo ya que tengo el modulo funcionando a +-135V con irfp460 pero creo que exigen demasiado al driver ir ya que levanta a mi parecer mucha temperatura a media alta potencia y no quiero dañarlo . Es excelente el sonido de este Clase D. Muchas gracias desde ya

 

[el chimbo]

mira esto amigo Leoeze espero te ayude

Mosfets recomendados para la salida del amplificador.

Virtualmente, el amplificador no tiene límite de voltaje de alimentación (Hasta 300VDC entre Rieles de alimentación). Pero, el Driver IR2110 tiene un límite de carga para manejar Mosfets adecuadamente. Mas o menos, Cualquier Mosfet puede ser utilizado en éste diseño. Siempre y cuando se tengan en cuenta que sean del tipo "N" y con algunas características a tener a cuenta.

No mas de 100nC de carga en el Gate (Qg). Parámetro que puede leerse en la hoja de datos del Mosfet en cuestión. Hasta +-100VDC de trabajo entre rieles. Es una buena relación. Más allá de eso, se corre el riesgo de que con tan alto voltaje y tanta carga para el Driver. El sobrecalentamiento de éste IC puede hacer que la conmutación se torne errónea y ocurra conducción cruzada, destruyendo inevitablemente los mosfets (Si, por mas que el FET sea de 100A, un Cortocircuito no perdona). También se obtienen muchas perdidas en los Mosfets por una conmutación forzada. Notarán como el montaje calienta demasiado.

A tensiones menores que +-100VDC, es mas seguro utilizar Mosfets con mayor carga de Gate (Qg) cosa que pudiese ser interesante a impedancias mas bajas que 4Ohms (Previo re-calculo de filtro de salida) Hasta +-60VDC de alimentación FET's de no mas de 160nC de Qg. Recuerden que mas allá de eso, asegura un par de Mosfets de 0Ω tarde o temprano.
En este punto, NO recomiendo para nada usar los IRFP250/260. Mosfets ya obsoletos y muy malos para los requerimientos del amplificador.

Recuerde, si tienen dudas respecto a un FET, vean su hoja de datos y comenten en este tema.

International Rectifier

200VDSS
TO-220 IRFB4227PBF / IRFB4127PBF (Actualización del 4227)
TO-247 IRFP4227PBF
Recomendado para tensiones menores que +-80VDC. Interesante FET para cargas menores que 4Ohms y de uso general desde +-25VDC a +-65VDC

250VDSS
TO-220 IRFB4229PBF
TO-247 IRFP4229PBF

Recomendado para tensiones de hasta +-100VDC y un poco mas allá (115V sería interesante de ver y no volar en pedazos en el intento). Hasta 4Ohms, menos que eso, veo algo difícil estabilizar el amplificador y los picos de corriente que se tengan serán severos, quizás puedan llegar a poner nervioso al Fet.

No está de mas también recalcar que se requiere que los Mosfets que utilicen para el montaje del amplificador sean totalmente Originales, adquiridos por un canal oficial del Fabricante... Y no solo los Fets, si no también cualquier otro Semiconductor.

Iré agregando mas Mosfets de otros fabricantes después.

Saludos al foro.

PS: Esta info también estará agregada al inicio del tema. Ya veré donde lo acomodo...

 

[martin12as]

hola, les cuento que arme uno de estos amplificadores y tiene el problema que se escucha un ruido, no es muy fuerte, pero es audible, y me gustaría sacarlo si se puede.. les dejo un vídeo como adjunto para que vean la fuente, el amplificador y escuchen el ruido que hace.. el parlante es uno viejo que uso por las dudas que pase algo en las pruebas para que no se me rompa el nuevo.

si dejo la entrada en vació se escucha bastante fuerte, pero cortocircuitando la entrada, como se ve en el vídeo, o bien conectando un medio de reproducción, el ruido sigue existiendo, pero se escucha mucho menos.

y otros detalles, que me hacen sospechar bastante de la fuente, es que al instante que la apago, el ruido desaparece, el amplificador sigue funcionando por 1 o 2 segundos con la carga de los capacitores, y ahí no hay nada de ruido. también ayudo un poco usar cables cortos y trenzados.

la fuente es muy similar a la de mnicolau, esta trabajando a +-40V, el amplificador tiene los valores correspondientes para trabajar con esa tensión.

que podría hacer para tratar de eliminar el ruido?

muchas gracias

 

[Cdma System]

léete todos los mensajes que dejó Tacatomon, fue el que mas estuvo luchando contra los zzzzzzzzzz

 

[jorgep23]

Buenos Días, muchas gracias por el diseño...
He realizado el montaje con los elementos tal cual como están en el 1er comentario del ing ejtagle, cuando probé este, sorpresa si amplificaba pero muy poco.... Al mirar la fuente (regulable 30-0-30 5A) me di de cuenta que este no le estaba pidiendo mucha corriente por ende no iba a amplificar, esta corriente era del orden de los 500mA... Alguien sabe que pude hacer mal?

PD: ya he vuelto a realizar la plaqueta con nuevos elementos... Estoy en proceso de terminarla

Gracias y quedo atento a sus respuestas

 

[djnanno]

Si suena y lo hace muy poco lo mas seguro es que colocaste mal R7 que en definitiva es la que determina la ganancia. Revisa los componentes que hay que colocar segun la tabla, Saludos

 

[kadaver]

creo que alguien debería cambiar el titulo del tema , highend , perdón si parezco tikis mikis pero catalogar de highend este proyecto me parece cuando menos atrevido , perdón si mi comentario no es tecnico pero el titular del tema provoca error , saludos

PD no por eso me parece un mal proyecto al contrario

 

[shevchenko]

Buenos días, paso a comentarles mi experiencia con este circuito..
Los problemas que tuve al comienzo fueron por un IR2110 falso o dañado.. al cambiarlo por un ir2113 que tenia reciclado de una fuente arranco sin problemas (esto montado sobre un pcb echo a mano y desprolijo)
El ir estaba siempre tibio y cambie los mosfets IRFP260n (que calentaban) por unos K2370 y quedo andando mejor...
Luego hice un pcb con la plancha:

Nada se calentaba pero apareció aun mas fuerte el famoso zzzzz de fondo...
En la entrada de audio use una resistencia d 820ohms (cada extremo de la resistencia en cada pin de entrada) el ruido de fondo bajo mas de un 50% (como voy a usar un pre dicho valor tan bajo no me molesta) luego use -como se ve en la foto- capacitores 101, 103, 105, paralelos a la resistencia y el ruido de fondo se escucha solo si se pega el oído al parlante, ya con 1 de volumen no se escucha en nada!
No tuve tantos problemas con el inductor y eso que use un pequeño yugo de un monitor color de los pequeños y bobine con un alambre de lithz de unos 30 hilos que hacen un total de 2mm de espesor y uso 25 vueltas...
Use de aire, y otros núcleos incluso una ferrita del tipo cazoleta que ERA un inductor de una fuente de alimentación y no... volví al mini yugo...

Este circuito es un amplificador de audio, la calidad de sonido dependera de:
Calidad de componentes.
Calidad de montaje.
Calidad de las soldaduras.
Conexiones cortas, blindadas.
Una fuente de sonido de buena calidad y parlantes acorde.
La fuente de alimentación no puede ser un trafo suelto con 2 cables a un puente rectificador y 2 caps en el aire... así jamas sabremos si es ruido viene de la fuente o de nuestro circuito...

Este circuito luego de andar a mitad de volumen 20 minutos, el disipador (que es de una atx) apenas entibia...

El sonido es claro. agudos bien finos, y graves firmes... cosas que note al usar la pc como fuente de audio... y aun no use un preamp.

Una foto del inductor para que se rían:

Para los 4 transistores usé: B649A
Saludos.

 

[jorgep23]

Si suena y lo hace muy poco lo mas seguro es que colocaste mal R7 que en definitiva es la que determina la ganancia. Revisa los componentes que hay que colocar segun la tabla, Saludos

Muchas gracias por tu respesta djnanno, al parecer era un problema de diseño... al montarlo por segunda vez amplifico y de que manera ... El único problema que tuve fue al paso de dos horas funcionando casi a full el ampli... este se disparo y no volvio a sonar, estuve pendiente de la temperatura de los mosfet y el tip pero nunca del IR . cuando me fije a mirar que pasaba toque el ir y estaba hirviendo (y eso que ha este le habia puesto tambien un disipador).... Sospecho que el IR sea el que se daño ya que los zener que fueron los que me montaron problema al ppio (estaban dañados y nuevos) siguen regulando bien...

Espero sus comentarios

 

[martin12as]

Nada se calentaba pero apareció aun mas fuerte el famoso zzzzz de fondo...
En la entrada de audio use una resistencia d 820ohms (cada extremo de la resistencia en cada pin de entrada) el ruido de fondo bajo mas de un 50% (como voy a usar un pre dicho valor tan bajo no me molesta) luego use -como se ve en la foto- capacitores 101, 103, 105, paralelos a la resistencia y el ruido de fondo se escucha solo si se pega el oído al parlante, ya con 1 de volumen no se escucha en nada!

pusiste una resistencia de 820 ohm entre la entrada de señal y gnd? y ademas pusiste capacitores en paralelo? eso no afecta la señal de entrada?

 

[Fogonazo]

pusiste una resistencia de 820 ohm entre la entrada de señal y gnd? y ademas pusiste capacitores en paralelo? eso no afecta la señal de entrada?

Que afecte o no depende de la impedancia de salida de la fuente de la señal de audio.

 

[shevchenko]

Correcto, el celular sonaba muy bajo, pero la pc suena muy bien, así que espero que el pre-amplificador aun mejor, apasigua la entrada pero sin el Zzzzzzz de fondo! Podes soldar todo por abajo y nos contas si te funciono!


Saludos.

 

[martin12as]

Correcto, el celular sonaba muy bajo, pero la pc suena muy bien, así que espero que el pre-amplificador aun mejor, apasigua la entrada pero sin el Zzzzzzz de fondo! Podes soldar todo por abajo y nos contas si te funciono!


Saludos.

lo voy a probar y les cuento, mi idea es usarlo con la pc, voy a usar un crossover que publico Dr. Zoidberg, y si hace falta un pre amp tambien

 

[jorgep23]

Buenas Noches Sres. tengo un pequeño inconveniente con el amplificador lo unico que sucede es que aun cuando no hay entrada... cuando marco con el osciloscopio este genera un espectro de señal a la entrada y cuando pongo a reproducir el audio esa misma especie de ruido no me deja observar la señal de audio en la entrada... la unica forma de que la entrada vuelva a marcar cero es apagando y volviendo a prender la fuente, pero si pongo señal de audio este ruido vuelve y aparece en la entrada (Les dejo una imagen en donde se resume lo que les pregunto)... Espero haberme hecho entender muchas gracias por la respuesta

 

[ejtagle]

Buenas Noches Sres. tengo un pequeño inconveniente con el amplificador lo unico que sucede es que aun cuando no hay entrada... cuando marco con el osciloscopio este genera un espectro de señal a la entrada y cuando pongo a reproducir el audio esa misma especie de ruido no me deja observar la señal de audio en la entrada... la unica forma de que la entrada vuelva a marcar cero es apagando y volviendo a prender la fuente, pero si pongo señal de audio este ruido vuelve y aparece en la entrada (Les dejo una imagen en donde se resume lo que les pregunto)... Espero haberme hecho entender muchas gracias por la respuesta

¿ Dónde estás midiendo ? ... ¿ En la entrada del opamp ? ... Porque ahí efectivamente es esperable ver la señal mezclada con la onda cuadrada de salida...