Zasilacz RC z przycinaniem napięcia za prostownikiem

[Piotr_1]

Czy istnieje rozwiązanie tradycyjnego zasilacza RC, z takim clippingiem napięcia za prostownikiem? Chodzi mi o zmniejszenie skutecznej wartości tętnień za filtrem przy dużym poborze prądu. Rozumiem, że wiąże się to ze spadkiem napięcia na jakimś elemencie, a także traconą na nim mocą? Czy stosuje się takie rozwiązania? Chodzi konkretnie o zasilanie wzmacniacza klasy A i zmniejszenie koniecznej pojemności w zasilaczu. Kształt napięcia za prostownikiem dwupołówkowym jest pod tym względem bardzo nieoptymalny i wymaga wielkiej pojemności. Naszkicowałem o co mi chodzi. Żółta linia kreskowana to napięcie przycięte, a czerwona to odfiltrowane za kondensatorem.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Harry]

Witam

 

Filtr RC we wzmacniaczu pracującym w klasie A raczej niezbyt dobry pomysł, polecam filtr typy LC też zmniejszy napięcie na wyjściu.

 

Pozdrawiam Romek

[jar1]

Filtry RC też sprawdzają się dobrze ;)

[Piotr_1]

Ale LC to chyba dla lepszej filtracji zakłóceń? Zasilacz RC właśnie sprawdza się dobrze, ale żeby sprawdzał się bardzo dobrze wymaga astronomicznych pojemności.

Znalazłem coś takiego:

 

Ok, może coś więcej z moich przemyśleń. Z matematycznego punktu widzenia dysproporcję pomiędzy skutecznymi napięciami tętnień obrazują dwa czerwone pola. Dwa warianty: klasyczny i przycięty. Pojemność filtrująca zasilacza jest taka sama, natomiast to mniejsze pole pokazuje zalety napięcia podwójnie wyprostowanego i przyciętego jak na obrazkach. No bo chyba jest różnica w zakupie pojemności 0,5F od 5F? Bez wątpienia jest. Oprócz pieniędzy dochodzą także gabaryty i ciężar. Widać też chyba, że zwykły mostek Graetza jest rozwiązaniem dziwnym do audio.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[januss73]

Widać też chyba, że zwykły mostek Graetza jest rozwiązaniem dziwnym do audio.

Chyba nie koniecznie, bo końcówka mocy nie jest aż tak wymagająca jeśli o zasilanie chodzi, a do układów małoprądowych robi się stabilzację.

Co do zaproponowanego rozwiązania moim zdaniem są dwie możliwości. Napięcie za mostkiem kluczujemy np mosfetem w ten sposób, że zatykamy tranzystor kiedy napięcie uzyska np wartość skuteczną i otwieramy kiedy do tego napięcia znowu spadnie. W ten sposób mamy układ o małych stratach, bo dobry mosfet to ułamek oma, tylko że w zasadzie zrobi się z tego zasilacz impulsowy w dodatku na małej, jak najbardziej akustycznej częstotliwości. Druga możliwość to po przekroczeniu założonego napięcia tranzystor utrzymuje ten poziom i takie rozwiązanie wydaje się lepsze, tyle że mamy wtedy duże straty, bo to właściwie stabilizator liniowy.

To takie moje laickie rozważanie :)

[Piotr_1]

W powszechnym przekonaniu końcówka nie jest wymagająca jeżeli chodzi o zasilanie, ale jest to moim zdaniem złe przekonanie, ponieważ pomiary i obliczenia pokazują co innego. A potem się mówi że tranzystor gra tak, a tak. Przecież tętnienia można policzyć i okazuje się że w swoich magicznych wzmakach macie poziom tętnień na poziomie -15dB względem napięcia zasilacza przy głośnym graniu kolumnami 4ohm. A w dacu walczy się o szumy na poziomie -130dB, więc chyba sytuacja jest trochę chora. Jest wręcz na granicy amnezji i absurdu.

[januss73]

Nie wiem kto walczy z szumem na poziomie -130dB, osobiście znam tylko jeden DAC, który zbliżył się do takiego odstępu :) Nie znam natomiast żadnego ADC, który zobaczyłby chociaż horyzont takiego poziomu, więc po co? :)

 

Jedno to tętnienie zasilania, a inne to to co na wyjściu wzmacniacza. Zazwyczaj końcówka ma PSSR na poziomie kilkudziesięciu dB, więc po dodaniu tych 15 jest moim zdaniem wystarczająco. Ja tam brumu ze wzmacniacza nie słyszę :)

 

Myślałem, że chcesz pogadać o swoim pomyśle, a nie o prze/niedocenionym wpływie tętnienia zasilania?

[Piotr_1]

No właśnie, to zaiste dwie różne sprawy. W sprawie wpływu tętnień nie zrozumiałem o co chodzi z PSSR. I obawiam się, że tętnienia nie objawiają się w głośnikach jako brum, tylko jako zniekształcenia w zakresie całego pasma akustycznego. Ale jest to oczywiście moje przypuszczenie. Projekty wzmacniaczy przeważnie zakładają, że napięcie zasilające jest napięciem stałym. Jeżeli komuś nie przeszkadza "plumkanie" zamiast granie jak z porządnej lampy, to faktycznie nie tędy droga.

 

Jeżeli chodzi o taki układ kluczujący, to rozumiem że dawałby on sygnał prostokątny o słabym wypełnieniu i byłoby to kiepskie rozwiązanie?

Drugi układ to stablizator, więc chyba też nie ze względu na dużą moc strat?

[januss73]

Bo się przeklikałem, poprawnie jest PSRR :)

 

I pewnie właśnie dlatego nikt takich rzeczy nie stosuje.

[Piotr_1]

A nie, nie chodzi o literówkę.

Niech będzie, w takim razie problem nie istnieje. Najwyraźniej mi się wydawało, że słyszę różnicę w swoich eksperymentach, stabilizatory też są całkiem niepotrzebne i nic nie dają.

[J.Jerry]

Piotr_1, sądzę że masz rację z tym wpływem tętnień i niestabilności zasilania na pracę wzmacniacza. Można by rozważyć zasilanie trójfazowe albo zasilacz stabilizowany LDO lub nawet jednocześnie oba rozwiązania.

 

Kiedyś analizując parametry scalaków doszedłem do wniosku, że skoro pomiary dokonywano zapewniając idealne zasilanie, to nie sposób osiągnąć tego samego stosując gorsze.

 

I jeszcze bym rozważył zasilanie z akumulatorów Lion. Wcześniej bym policzył jakie potrzebuję napięcie max. na wyjściu, aby zastosować jak najmniejsze napięcia zasilające.

[jar1]

A o jakie zniekształcenia chodzi, na jakim poziomie i jak zmierzone na wyjściu? Bo niewiadomo o czym rozmowa?

[Piotr_1]

A o jakie zniekształcenia chodzi, na jakim poziomie i jak zmierzone na wyjściu? Bo niewiadomo o czym rozmowa?

 

Wątek dotyczy układu zmniejszającego tętnienia, poprzez przycięcie napięcia wyprostowanego - tak jak w pomyśle z pierwszego wpisu i tego jak to wykonać w tani i efektywny sposób. Ot szalony pomysł. Pytanie czy jest to możliwe. W końcówce w klasie A, single end występuje taki problem. Na przykład prąd spoczynkowy 2A na gałąź a 10A w szczycie mocy.

[jar1]

Generalnie, to ile wypływa energii z zasilacza tyle musi wpływać.

Nie rozumiem co ma tu pomóc "przycinanie". Ono dodatkowo obciąży zasilacz. Większe obciążenie większe tętnienia. Tylko inny kształ.

[Grzegorz7]

W zasilaczach nic się nie przycina *.

W okresach kiedy połówka wyprostowanej sinusoidy, poprzez diodę w mostku prostowniczym, nie zasila kondensatora warto wykorzystać element, który dostarczy będzie kontynuował to zasilanie (ciągłość). Takim elementem jest dławik.

Poszukaj w sieci charakterystyki pracy różnych układów prostowniczo-zasilających i zobaczysz przewagę układów z dławikiem, szczególnie we wzmacniaczach A-klasy (o ciągłym poborze prądu).

 

Zwróć uwagę na impulsy prądowe ("szpilki") płynące w obwodzie uzwojenie-diody mostka-kondensator pierwszy...

 

*) Od przycinania jest układ stabilizatora albo częściowo akumulator...

[Piotr_1]

W zasilaczach nic się nie przycina *.

W okresach kiedy połówka wyprostowanej sinusoidy, poprzez diodę w mostku prostowniczym, nie zasila kondensatora warto wykorzystać element, który dostarczy będzie kontynuował to zasilanie (ciągłość). Takim elementem jest dławik.

Poszukaj w sieci charakterystyki pracy różnych układów prostowniczo-zasilających i zobaczysz przewagę układów z dławikiem, szczególnie we wzmacniaczach A-klasy (o ciągłym poborze prądu).

 

Zwróć uwagę na impulsy prądowe ("szpilki") płynące w obwodzie uzwojenie-diody mostka-kondensator pierwszy...

 

*) Od przycinania jest układ stabilizatora albo częściowo akumulator...

 

Znalazłem taki wątek o zasilaczach LC.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Do końca nie zrozumiałem czym różni się w działaniu wariant LC oraz CLC.

Jestem w stanie się natomiast domyśleć, że duża rezystancja cewki to duży spadek napięcia na tej cewce i spadek ten zmienia się na bieżąco wraz ze zmianą prądu obciążenia, co oczywiście nie jest korzystne dla wzmacniacza.

Przy założeniu że cewka będzie miała małą rezystancję, jak największa indukcyjność byłaby korzystna, w dodatku cewka nie może się nasycić.

O co chodzi z peakami przy włączaniu się diod nie rozumiem. Po prostu są bardzo krótkie i kondensatory ich nie zjadają, tak? W związku z tym jaki jest patent i jaki ma to związek ze stosowaniem dławika.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Grzegorz7]

Tu trochę teorii:

www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=519987‎

 

Lepiej zredagowany temat jest na portalu: ipib.mech.pw.edu.pl

Tytuł: Układy prostownicze i stabilizacyjne

 

O co chodzi z tymi impulsami prądowymi ładującymi pierwszy kondensator:

 

Te "szpilki" prądowe wędrują w obwodzie: uzwojenie-diody-kondensator. Przekrój tego obwodu generuje 1) silne zakłócenia elektromagnetyczne.

Ale gorsze jest to, że płynąc przez obwody masy odkłada duże 2) spadki napięcia.

 

Nawet niewielkie pasożytnicze rezystancje (pochodzące od "torów" wspólnych) i duże prądy to całkiem spore zakłócenia impulsowe przedostające się do obwodów wejściowych (masy są przecież gdzieś łączone).

 

Stawiam tezę, że zakłócenia od tych "błądzących" prądów i spadków napięcia są większe niźli tętnienia na liniach zasilania.

[jar1]

Tak czy inaczej, żadne rozwiązanie nie wyeliminuje potrzeby stosowania dużych pojemności.

Nawet, jeśli zasilanie będzie z akumulatora.

Skupić się trzeba na minimalizacji i separacji od układów wzmacniających zakłóceń generowanych przez zasilacz.

Każde z rozwiązań okupione jest kompromisami.

[Piotr_1]

Poczytałem trochę tą publikację o prostownikach LC i trochę policzyłem. Przy dużych prądach faktycznie warto zastosować dławik. Przykład z moich obliczeń.

 

Obciążenie max na gałąź zasilacza 4A,

Uwy gałęzi=26V,

pojemność C gałęzi zasilacza = 0,5F,

wynik - max poziom tętnień względem napięcia wyjściowego =-56dB

 

Dodając cewkę 10mH przed pojemnością, wynik =-69dB

 

Aby uzyskać wynik -69dB przy samych kondensatorach bez cewki - C=2,2F

 

W równaniu (1.30) w tej publikacji jest też błąd we wzorze na współczynnik tętnień, także nie wiem na ile poprawne są podane tam wzory, bo nie wiem co ma oznaczać to uproszczenie na 40LC w mianowniku :?

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[J.Jerry]

Piotr_1, spróbuj pobawić się programem PSU Desinger II - możesz tam porównać filtry C i LC i obejrzeć sobie spadki napięć oraz tętnienia.

 

Przykładowo trafo 30V, Z=300mR, filtr 100mF z Z=100mRi 10 mH z R=200mR...przy nagłej zmianie prądu 2A-->10A (źródło prądowe) napięcie z 26 V po 60ms już 22, tętnienia 500mV. Z filtrem C z 38 V robi się 34, a tętnienia wzrastają do 2V. Znaczna jest różnica w poborze impulsów prądu z trafa - filtr LC:13 A, filtr C 30A.

 

W przypadku filtra C krytyczna jest impedancja wyjściowa trafa oraz impedancji na drodze trafo-mostek-pojemności...zastosuję sobie trafo z Z=1R, pojemności 0,3 R i mam w tych samych warunkach przy 2A 33 V i tętnienia 2V oraz przy 10A po 60ms 27V i tętnienia 3V...gdyby jednak dalej przez 500ms obciążać zasilacz prądem 10A napięcie przyjmie wartość średnio 16V z tętnieniami 6V...dla porównania dodam indukcyjność 10mH Z=0,2R i uzyskam przy 2A 25V i 10A 13 V z tętnieniami 2V. Zmniejszenie pojemności 10x do 10mF spowoduję, że już po 15 ms mamy 13V (z 25V)

 

Masz może dane podzespołów, które chcesz użyć do zbudowania zasilacza, to można by podstawić konkretne wartości....jakoś nie udało mi się znaleźć przeciętnej impedancji trafa po stronie wtórnej przy różnych mocach i wykonaniach.

[Piotr_1]

A jak się mierzy taką impedancję trafa? delta U na delta I? Czyli spadek? Zobaczę ten program w wolnej chwili, dzięki ;) Może kiedyś dla hecy sobie zrobię zasilacz do opampa z dławiczkiem, powiedzmy 10H :)

[Piotr_1]

I jak łączę kondensatory równolegle, to ich impedancje też się pomniejszają równolegle założywszy że są grubym drutem połączone?

[J.Jerry]

Impedancje trafa wg, mnie powinien znać producent, a jak nie wypadało by zmierzyć, aby dobrać LC tak, aby nie zepsuć parametrów trafa lub też nie wydawać kasy na jakieś ultra low esr do kiepskiego trafa. Mnie by ciekawiło jeszcze zachowanie trafa przy przeciążeniu...odwołując się do mojego przykładu aby doładować na czas wielkie pojemności o niskiej impedancji potrzeba dużo prądu.

 

Pomiar dosyć kłopotliwy...coś mi się kojarzy z napięciem zwarcia...czytam gdzieś, że 3% to dobry wynik, a gdzieś, że 1%...więc mam trafo o napięciu 30 V i napięcia zwarcia między 0,9-0,3 V, podstawiam prąd znamionowy? - chyba tak, więc nasze trafko do zasilacza niech ma prąd 12 A wychodzi 75 mR - 25 mR...cóż, rezystancja przewodu miedzianego 20m 4mm^2 (strzelam) wynosi 84mR, więc w te 3% rzeczywiście nieźle wygląda...jednak takie trafo miało by już 2 x 30 x 12 ok. 800 VA.

 

Wstawię sobie do symulatora 100mR - to będzie razem z przewodami.

Przykładowo trafo 30V, Z=300mR, filtr 100mF z Z=100mRi 10 mH z R=200mR...przy nagłej zmianie prądu 2A-->10A (źródło prądowe) napięcie z 26 V po 60ms już 22, tętnienia 500mV. Z filtrem C z 38 V robi się 34, a tętnienia wzrastają do 2V. Znaczna jest różnica w poborze impulsów prądu z trafa - filtr LC:13 A, filtr C 30A.

Zmienię tylko trafo z 300mR na 100mR i kondy niech mają 30mR - przy nagłej zmianie prądu 2A-->10A (źródło prądowe) napięcie z 27 V po 60ms już 22, tętnienia 350mV. Z filtrem C z 39,5 V robi się 37, a tętnienia wzrastają do 1,5V. Znaczna jest różnica w poborze impulsów prądu z trafa - filtr LC:12 A, filtr C 40A.

 

No, a czy te trafo da radę dać prąd 40A...

 

Z symulacji też wynika, że niskoimpedancyjne kondy są pożądane dla zmniejszenia tętnień, o ile trafo da tyle prądu, co trzeba.

 

Tak sobię myślę, że uzupełnienie filtra LC stabilizatorem było by ciekawe...filtr C trzeba by ciąć z 38 do 34-33, a filtr LC z 27 do 21-20...hmm....chyba jednak nie.

 

I jak łączę kondensatory równolegle, to ich impedancje też się pomniejszają równolegle założywszy że są grubym drutem połączone?

 

Tak, plus te grube druty i łączenia.

[Piotr_1]

Hmm, ale mi się wydaje że filtracja i wydajność transformatora to dwie różne sprawy. Po prostu przy trochę dłuższym obciążeniu siada Ci napięcie, ponieważ filtr jest opróżniony z energii. Zjawiska które wtedy się dzieją, są niechciane i powinno się tego unikać. Bawiłem się dzisiaj tym programem dość długo i jest bardzo fajny.

Jeżeli chodzi o transformator, to trzeba zapewnić odpowiednio duży do przewidywanego obciążenia.

Siadanie napięcia, szpilki w tętnieniach i średnia wartość tętnień to jakby jednak trzy różne sprawy.

Jak najbardziej niskie ESR, a sposób na to jest jeden. Duże kondensatory, albo równoległe łączenie mniejszych. Już przeciętny kondensatorek 47000u ma 15-20mohm

Da się zauważyć w symulacjach, że przy mniejszych ESR szpilki lepiej się tłumią.

 

No i jeszcze inna zależność - dla niektórych oczywista, dla niektórych nie. Im mniejsze prądy, tym większe indukcyjności stosujemy.

 

Mam jedno pytanie, ponieważ 4 dławiki to duży koszt. Czy w zasilaczu symetrycznym CLC można zapodać jedną cewkę, ale w szynie zerowej - zamiast dwóch normalnie w szynach dodatnich i ujemnych PS? Bo wygrzebałem dwie śliczne wielkie ceweczki 8mH i tylko 0,05ohm :P

[J.Jerry]

Mam jedno pytanie, ponieważ 4 dławiki to duży koszt. Czy w zasilaczu symetrycznym CLC można zapodać jedną cewkę, ale w szynie zerowej - zamiast dwóch normalnie w szynach dodatnich i ujemnych PS? Bo wygrzebałem dwie śliczne wielkie ceweczki 8mH i tylko 0,05ohm :P

 

Nie można tak zrobić...trzeba w tym miejscu dążyć do najmniejszej impedancji.

 

Hmm, ale mi się wydaje że filtracja i wydajność transformatora to dwie różne sprawy.

Da się zauważyć w symulacjach, że przy mniejszych ESR szpilki lepiej się tłumią.

 

Ale trzeba szybko naładować te Low ESRy i po to wydajność prądowa oraz niska impedancja trafa.

[Grzegorz7]

Dławików nie ma co się bać.

Są duże i ważą...

A kto powiedział, że hi-end jest mały i lekki...?

[Piotr_1]

No tak, wszystko się sprowadza do rozmiarów i kosztów :) Jak zwykle. Niskie rezystancje, prostota i ręczna rzeźba. No ale dławiki mam dwa za darmo i są z nadwyżką, naprawdę każdy waży 1,2 kg. Dlaczego nie mogą być w gałęzi zerowej?

[Grzegorz7]

Narysuj schemat.

[Piotr_1]

tutaj

 

ok, temat nieaktualny, podobno to nie działa. Podobno sumują się jak prąd jest zerowy.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Zwykły Drut]

No tak, wszystko się sprowadza do rozmiarów i kosztów :)

Nie ma to tamto. Hi end musi kosztować :))) nawet DIY, jak się przyoszczędzi będzie psi-end, a czyste i wydajne zasilanie to podstawa.

Pozdro