Усилители схемотехники QSC Audio

[Igor]

Уникальные в своем роде девайсы от этой именитой фирмы Кроме того, на рынке более 30 лет и основная схемотехника получила достаточное совершенство, ну и есть очень много вторичных компаний, что делают свои усилители, взяв за основу это схемотехнику. На этом форуме есть человек - Василий 54, который тоже выпускает усилители под своей известной торговой маркой (2SC), но в основу взята эта же схемотехника усилителей. Есть некоторая разница в конструктивный отличиях.
Усилители, данной схемотехники отметились высокой надежностью работы в целом, высокой стойкостью работы в нестабильной сети. Также отличная работа в мостовом режиме на низкоомную нагрузку благодаря уравновешивающей цепи. Наличие всех необходимых защит для профессионального аппарата.
Итак есть желание для себя сделать подобный усилитель, небольшой мощности, чтобы можно было для мониторов использовать. Есть в заначках несколько пар тошиб 5200/1943, ну а плату развести и сделать печатку - я не думаю, что это тяжело)
Вопрос в следующем. Я не могу немного недопонять выборку предвыходных транзисторов, что расскачивают пары 1943/5200 непосредственно. QSC использует MJE15032/33, Show 2SC4793/2SA1837
Show при наличии на выходе 5 пар 1943/5200 устанавливают по 2 пары 4793/1837. Вопрос возник собственно по току ЭК этих предвыходных транзисторов. Если 5200 и 1943 имеет максимальный ток базы в 1.5 ампер, то чем больше транзисторов в плече, то тем и больше потребляемый ими ток. Если в QSC RMX 850 3 пары выходных транзисторов 5200/1943, и это равно токовом потреблению в 4.5А то MJE15032/33 имеет максимальный ток ЭК 8А как долговременный, или 16А - пиковый. Тут как бы с запасом, что есть нормально.
У QSC RMX установлено 6 пар выходников и общее токопотребление с плеча будет уже 9А, а MJE15032/33 установлена лишь 1 пара, и по сути, если пиковый ток, то нормально, а если продолжительное потребление то уже и на 1А больше, чем нужно.
А теперь по усилителю Show PSA 2350 - имеет на выходе 4 пары 1943/5200, что равно токопотребелению с плеча в 6А, НО предвыходные транзисторы установлены 4793/1837, только 1 пара и максимальный ток ЭК равен по паспорту аж 1А! И не единая это фирма, что устанавливают именно эти транзисторы на предрасскачку. Еще Dap palladium схемы есть, то и там они тоже стоят. Но аппараты то годами работают и не сдаются... - Вот это мне немного не понятно И встречный вопрос - А можно на предрасскачку ставить тошибы что и в раскачке, то есть 1943/5200? По 1 паре. У их ток базы 1.5 А, но ток ЭК -15А, а у MJE15032/33 ток базы аж 2А...

[Igor]

Приветствую всех, кто в теме!

Но аппараты то годами работают и не сдаются... - Вот это мне немного не понятно

Со временем и силами и познаниями я понял что и к чему.
Выходные транзисторы трудятся не в полную силу, а в основном на ток, что меньше от максимального в 3-5 раз. Поэтому, если смотреть зависимость выходного тока на переходе коллектор-эмиттер стает ясно, что чем меньше ток через транзистор, тем меньше ток через переход база-эмиттер, ну и тем меньшая нагрузка на предвыходные транзисторы.
Однако значение пикового тока может и достигать критических величин, однако предвыходные транзисторы могут в течении и короткого промежутка времени отдать ток, который будет точно в 3 раза больше номинального.
Поэтому и не зря при наращивании выходных транзисторов добавляют еще минимум по одном предвыходном, если связка предвыходных построена на 2SC4793/2SA1837.

И встречный вопрос - А можно на предрасскачку ставить тошибы что и в раскачке, то есть 1943/5200? По 1 паре. У их ток базы 1.5 А, но ток ЭК -15А, а у MJE15032/33 ток базы аж 2А...

Ответ - нельзя, а через эмиттерный повторитель можно и даже нужно, если хочется на выход подцепить на одно плече с 1 десяток тошиб))
Нельзя ставить в предрасскачку 1943/5200 так как и усиление ниже и на операционный усилитель нагрузка больше.

MJE15032/33 хоть и имеют ток базы аж 2А, но за счет специфики работы, то есть не в в полную нагрузку берут с ОУ значительно ниже ток, кроме того и коэффициент усиления у их выше.

[Igor]

Вобще удалось мне запустить пробный девайс на 3 парах выходных транзисторов. Без гимора как говорится, хотя и печатку не развел идеально) Мало того, подружился с имеющимся импульсным блоком питания!
Что хочется отметить - действительно усилитель по схемотехнике прост. Одно но - выше требования к запчастям. То есть качественные должны быть, особенно ОУ, и проверены обязательно перед впайкой в плату.
И еще - без клип лиммитера усь скажем так стает бомбой замедленного действия. Мало того, что без лиммитера не будет идти ограничение искажения, так и при низком сопротивлении нагрузки будут сильно жарится выходные транзисторы. То есть, если вот в QSC RMX 850/1450/1850/2450 отключили лиммитер с расчетом на внешний - то токовую защиту считайте, что убрали полностью. Амплитуда будет срезаться ограничительными диодами, но эти срезы амплитуды и будут греть транзисторы и звуковую катушку динамика.
А надо, чтобы среза амплитуды (или трапеции, если проще) не было вобще. Тогда и чистый синус на выходе и транзисторы греются в меру, не резко и равномерно.
Сигнал клипа снимается со средней точки ОУ и я использовал простейший пример - диодный мост + электролит + оптолиммитер (спасибо Игорю из Аудиосилы ) и получилось довольно мягкое ограничение. Но немного рано. То есть при 2.5 вольтах уже полное ограничение доходит. А можно и 3 вольта, чтобы снималось с выхода, тогда как выше 3 вольт, то уже наступает клип, или искажение синусоиды.

Еще одним плюсом конструкции есть, что транзисторы крепятся к радиатору без прокладок и этот же радиатор можно соединить с корпусом.
Получается, что в своих тестах пробного девайса я с одной пары при всех внушениях снимал более, чем 150 ватт. И нормально, и ничего не бахнуло, но нагрев был изрядный.

Использовалось 3 пары выходных транзисторов (так как еще одну пару невозможно прилепить из за тесноты печатной платы).
Питание блок питания давал +- 85 вольт.
В итоге на нагрузку (ТЭН на 5 кВт 220В) с сопротивлинием 9.1 ом удалось снять 54 вольта, это до сработки клипа. (320 Ватт) При начале сработке светодиода ограничителя напряжение может просесть ниже 45 вольт.
Это и на 1 кГц и на 100 гц я получил такие значения.
На 2 включенные ТЕНы параллельно (4.55 ома) я получил стабильных 45 вольт на выходе. 445 Ватт примерно. По мойму не дурно, как с трех пар. Приме на синусе гонял 10 минут, активно обдувал радиатор с одной стороны пропеллером на 24 вольта и рука на выходных транзисторах держится спокойно. 50-55 градусов точно.
Однако и это не конец)
3 ТЭНы в параллель или 3 ома примерно - 35 вольт было и немного проскакивало до 36 вольт - если брать 36 вольт, то 432 ватта получается, и ограничение начинает проходить раньше.
Также проверял типа на КЗ - отлично работает с плавным восстановлением сигнала!
В качестве низкоомной нагрузки использовал набор резисторов на 0.8 ома. Кстати, с клип лиммитером максимальный ток а выходе усь давал в районе 10.8-11.5 ампер на 0.8 ома. Без лиммитера до явного появления трапеции мне удалось отгрузить с уся стабильно 16.5 ампера, и ощутить высокий нагрев транзисторов.
Короче понял одно - что бел лиммитера усь этот становится скажем так менее надежный.
С клипом другая картина, и думаю, что если порог немного поднять, то можно +30-50 ватт выиграть на выходе.
По звуку - тестил на простой акустике, не дорогой, 300 ватт топ, 8 ом - то супер так звучит. И вуфер прокачивает усь четко на низких частотах. Нету такой, харакрерного телепания диффузора. ВЧ регистр супер. Я думал, что может и грязновато будет. СЧ не выпирают. В общем детализацию держит.
Ради эксперимента игрался с током покоя - ставил 20 ма, 10 ма и даже 4 ма (самый минимум пробовал): ступенек от ноля до максимума не наблюдал. Решил оставить на 20 ма. так как гласит мануал на QSC RMX 850
Тесты с нагрузками проводил на 20 ма.

В общем дельный усь, что с первого раза запустился без танцев с бубнами) Понятно, что предохранял первый запуск набором лампочек на 36 вольт в каждое плече. Блок питания был отстроен и тщательно проверен и протестирован до этого теста - но это уже другая история)))

[Igor]

Даю схему и фото печатки - сразу заметил уже при монтаже выходников, что немного есть смещение. И полигон общего провода на стыке маловат. Ну и с резисторами на 2.2 Ком просчет: под ими стабилизаторы на 15 вольт и на 85 вольт он греются сильно. Изначально усь планировал по питанию +- 43 вольт. То туда бы этих резистором как раз хватило. Для моего варианта их нужно менять на 4.3 Ком хотя бы.
Печатку рисовал четко под радиатор. Тяжело с китайским радиком немного было, особенно с не совсем стандартными размерами.
Однако это пробный был вариант - чисто схему проверить на работоспособность. Ну и немного поиздеваться

[Igor]

Касательно операционных усилителей. Недавно поковырял схему в 9 микрокапе посмотрел ,что NE5532 имеет искажения чуть ли не 1%. Это THD. И то, на частоте 20 кГц. Чем ниже частота, тем меньше искажений. В среднем можно считать, что уровень THD составляет 0.5% В принципе на моей моще услышать 1.5 Ватт искажений наверное все таки тяжело, кром того еще и на не идеальной акустике.
Однако я промоделировал еще пару операционников, которые дают намного ниже искажения, без изменения номиналов в схеме и причем сдвоенные ОУ и еще по распиновке выводов подходят.
Итак AD812ANZ и AD8032ANZ такие выбрал, что в базе были. Были и LM-ки, и 4558, и TL-ки. Но из большинства этого ряда я имел искажений более 1% и вплоть до 5-7%, что есть сильно много. Не все, типа TL072, NE4558, LM324(хотя он и не совсем подходит, но чисто для анализа).

AD812ANZ - вобще используют, как видеоусилитель с бешеной рабочей частотой и скоростью нарастания выходного напряжения. Однако он есть как оперрационный усилитель и в схему встал без проблем и замечаний. Дороже за обычный NE5532 (если смотреть в границах одного магазина) в 7-10 раз.

AD8032ANZ Дешевле за предыдущий, но буквально чуток) Однако не такой быстрый, чем AD812ANZ. И применяется, как таки усилитель с звуковых цепях.

По показателям искажений, если NE5532 имеет свыше 0.6% на 10 кГц, то
AD8032ANZ имеет на этой частоте 0.18%.
А вот AD812ANZ на тех же 10 кГц имеет 0.00024%
Вроде же так мили- и микро- перевел
Фото прилагаю

[ВаСыль]

Интересно, как печатки изготавливались??? На самопал не слишком похоже! Или то я устарел.

[Igor]

А я в Sprint-Layout 6.0 накатал и на изготовление мелкой фирме отправил. Цена тогда отличная получилась для двух слоев с паяльной маской.
Но можете видеть, что разведена плохо
Линии питания тонковатые и прямоугольные, не гладкие.
Но заработал же аппарат с первого раза)) Без звонов и возбудов.
Но для Д класса такая разводка точно бы не покатила. Заодно и схемотехнику в живую проверил (для себя).
Удивляет то, что подключение ВК по схеме ОЭ заставляет с выходных транзисторов вытягивать самый максимум. Вот если бы в предрасскачающих транзисторах в цепях эмиттеров поставил бы резисторы не на 15 ома, а по 3.3 ома, тогда на 4 ома он смог бы до 650 Вт разогнаться, без сгорания выходников по теплу. А что? Коллектор общий и еще на земле - цельно на радиатор крепил без каких либо прокладок.
Не зря под QSC RMX пилят куча фирм, и причем успешно пилят.

[ВаСыль]

Моя схема тоже подобная коллектор общий, но на массу содить нельзя потому-что выход. Такая схемотехника по КПД привасходит остальные. Чтоб получить 500 Вт на 4-х омную нагрузку, питание всего +- 75 В.
Как-то был в ремонте "МАРКУС" Так там +- 100 В , а выход 590 Вт. Остальное в тепло.

[ВаСыль]

Вопросец такой: Кроме лимитера в схеме QSC больше нет защиты по току? Если есть, то какая???

[Igor]

В QSC RMX 4050 5050 применяется не защита по току на лиммитере, а отключение усилителя - снимается смещение +-15В с подтягивающих резисторов. Отключается на секунду-две, потом подключает. Кстати эта схема дает возможность включать усилитель без щелчка, без применения реле. Ну и термозащита тоже на эту цепочку влияет.
Тоже как бы вариант. Но допустим орги подцепили на усь 2 ома нагрузку на канал, как экстра, а рассчитано на 3 ома сработка. Ну будет то появляться, то пропадать звук и это даст некий дискомфорт при инсталле.
Но этот тип защиты подходит, если не хочется что-то сложное по защите изобретать, и не ставить "лишние" пары на выход. Суть защиты таковая: если кристалл мгновенно нагревается, то за счет отключения (то есть снимаем с транзисторов мощу полностью) - кристалл успевает передать тепло через подложку на радиатор. Как бы экономически логично и даже красиво я бы сказал. Потом процесс опять повторяется, если КЗ не было устранено, и так по кругу. Это выглядит по лучше, чем просто долго греть транзисторы и в конечном итоге, перегреть.