Get Adobe Flash player

Меню

Список брендов

  • Рубрик нет
SubAMP Power Amplifier > Комплектующие

Комплектующие

Трансформаторный высоконадежный драйвер для импульсных источников питания средней и высокой мощности.

Ура! Свершилось! У нас теперь есть сверхнадежный несжигаемый драйвер для раскачки полевых транзисторов FET и IGBT! 

Этот драйвер создан чтобы ворочать такие мощные транзисторы, как FGH60N60SMD, IRGP4063, а также легоньких и шустрых STP20NK60C3, STP20NK60ZFP и прочих средней мощности и заканчивая CM800HB-66H, FZ1600R17HP4

Он включает в себя высоконадежный испытанный модуль для раскачки на частотах от 10 до 1000 Кгц (зависит от модели трансформатора) с температурным диапазоном -60…+200, залиты, экранированный и защищенный от внешних атмосферных и электромагнитных воздействий.

 

Параметры и требования, которые закладывались при разработке:

 

1. Драйвер не будет сгорать от помех на высоковольтной стороне

2. Драйвер не будет бояться длительного короткого замыкания

3. Драйвер будет жив даже после выгорания всех транзисторов оконечного каскада.

4. Драйвер будет максимально простым и дешевым.

5. Драйвер не должен выдавать никаких паразитных сигналов, кроме ШИМовых. Это, пожалуй, самое главное требование живучести оконечных каскадов. Драйвер не должен выдавать ничего на выход при переходных процессах включения /выключения.

6. Драйвер должен выдавать не от нуля до плюса, а от минуса до плюса. С хорошими фронтами в проценты от длительности. И длительность не должна превышать 48% для трансформаторных драйверов силовых транзисторов.

Сначала мы пробовали мостовой драйвер, перебрали кучу схематических вариантов, но он оказался неудобен из-за сложности, сжигаемости и большого тока покоя, который удалось уменьшилась включением второго конденсатора в плечо моста, но от сгорания драйверов IR4428 это не спасало.

 

driver-bridge

Пробовали и оптодрайверы, которые подвели своими отсутствиями защит:

driver-opto-tlp250

Все это хрень! То одни проблемы, то другие. Как это надоело!  

 


В итоге представляем вам новый несжигаемый высоконадежный правильный драйвер для полевых транзисторов и IGBT модулей,который удовлетворяет требованиям выше:

high reliability power FET IGBT driver

Драйвер рассчитан для раскачки сразу двух силовых ключей и выполняется в виде одного герметичного и экранированного модуля. При желании можно разнести или запараллелить каналы.

Принцип работы драйвера. 

Это двухтактный драйвер для транзисторов разной мощности,  истользует трехобмоточный бифилярный трансформатор на выходе. Для исключения сжигания от протекания постоянного тока дополнительный второй транзистор включен через емкось 0603 0.1мкф.  А для исключения внешимовых выбросов при отключении/включении (коммутации) ШИМ этот конденсатор запараллелен удерживающим стабилитроном с напряжение,  равным питанию ( в данном случае 15В). Без него появляется длительный опасный выброс на выходе при резком включении или отключении ШИМ и связан он с паразитными колебательными процессами в импульсном трансформаторе драйвера и переходными емкостями. 

Трансформаторы справа- это с отводом от средней точки в первичке. Для 250 кгц это 3 параллельных ОБЯЗАТЕЛЬНО СКРУЧЕННЫХ одножильных обмотки по 300-400uH.

Без скручивания связь между обмотками ниже и появляется выброс на выходе при отсутствии его на входе.

Вместо IR4428s можно применять FAN3225, NCP81071C, SC1302C, UCC27425, но они по нашим поискам дороже. IR4428s стоит по 24р. с большим долларом.

Список потенциально используемых транзисторов для легковесных и средних раскачек указан слева, для большего тока силовых транзисторов ставим хоть IRF3710, главное правило- напряжение не ниже 100В, а ток качнет дифференциальный драйвер на IR4428s, который сам по себе 2-амперный.

Испытания драйвера для IGBT и FET модулей.

 

Драйвер испытан на практике по:

  • искрению по выходу с высоковольтной стороны подачей 220в через конденсатор (эквивалентно импульсным помехам) -прошла испытания
  • Замыкание выхода -нагреваются транзисторы, нужен теплоотвод в плату — прошла испытания.От искрения питания драйвера — будет защищать внешнее UVLO на этой же шине, тест исключен. Также защита драйвера от недонапряжения по идее встроена в сами IR4428. 
 
 
В итоге мозгодумства и виртосимуляторств родилась эта схема драйвера мощных транзисторов, расчитанного для работы в тяжелых условиях.
 
Надо ли вводить защиту от длительностей выше 48%, или возложить ее на обработчики до драйвера? По идее сам драйвер хоть и пропустит чуть больше 50%, но его транзисторы будут дико греться и лопнут оконечники (если был зазор между включениями).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Полностью дифференциальный тракт усилителя мощности. diff amplifier design

Полностью дифференциальный тракт усилителя мощности. diff amplifier design

Лимитеры LM13700 M13600 нужно по-хорошему ставить у дифференциальных операционных усилителей. В тракте усиления хотелось бы свести к минимуму применение любых проводников. Нужно переходить от полупроводников к проводникам.

Поэтому минимальное количество операциоников в дифференциальном аналоговом тракте- 1. Он расщепляет дифф или сингл сигнал на дифф. Без него один компаратор бы работал, а другой нет при одиночном входном сигнале. И усвыдавал бы ерунду.

А по теории класса I нужно расщепление либо пилы, либо аналогового сигнала. Причем по важности для звука относительно искажений они важны равносильно.

 

Приходится выбирать…

 Дифференциальный и не дифференциальный (одиночный) вход усилителя. (Балансный и не балансный вход усилителя).

Если бы был стандартный одиночный относительно земли single-ended вход, то расщеплять удобнее треугольник. Но для него нужно отдельно делать расщепитель, а это искажения.

При полноценном дифф. Входе расщепитель для звука не нужен, он уже расщеплен, а для треугольника не нужен, раз 1 уже дифференциален.

В таком случае, если усилитель планируется питать чисто от дифференциального стандартного студийного сигнала, ему вообще никакие операционики на входе не нужны, сигнал пойдет прямиком на компараторы.

Но в домашней пракке чаще используются single ended входы, поэтому для универсальности 1 опер все же применен.

А точнее, усилителю все равно нужен lowpass фильтр от антиналожений спектра (алиазинговый фильтр).

И его удобно и правильно делать хотя бы на операционных усилителях, потому функции предварного опера-расщепителя взял на себя эт фильтр.

Количество операционных усилителей.

Этот фильтр нужен довольно высокого порядка, потому использованы 2 дифф опера.

Итого весь аналоговый тракт- это 2 операционика вместо 3.

Можно вообще их выкинуть, но

 

 

При несоблюдении хотя бы 1 пункта придется ставить оперы, как бы не хотелось.

 Генератор пилы и важность временных параметров в импульсного усилителя

Генератор пилы все равно выполнен полу на опере, полу на транзисторах. Все равно он подмешивает свои искажения в звук. И без него никак.

Также исказителем является любое дрожание фронтов по тракту.

Импульсный усилители имеет этот принцип в основе, что время переносится после фильтрации в уровень т.е. В амплитуду, т.е. X переносится в Y.

И любое непостоянство (изменение) во времени переносится потом в непостоянство по амплитуде, т.е. в сигнал.

 

Потому в импульсном цифровом усилителе важен также каждый элемент в тракте так же, как и в аналоговом непрерывном усилителе.

Если б можно было как сравнивать звук со звуком, а не с пилой, но это целая разработка.

 

Также нужно по любому использовать фильтр от антиналожений (антиалиазинг) спектра при квантовании аналогового сигнала в импульсном усилителе.

 

LDR фоторезисторы (опторезисторы) в клиплимитер для усилителя. LDR limiter for amplifier

LDR фоторезисторы (опторезисторы) в клиплимитер для усилителя. LDR limiter for amplifier

LDR= light depended resistor. Они всем хороши, кроме скорости. Если бы не она….

В процессе симуляции импульсного усилителя выяснилось, что ставить туда желанные опторезисторы vt5lc3 нельзя. Самые быстрые экземпляры их типа vt5lc3 от vactrol имеют единицы миллисекунд на срабатывание, а это означает, что на нагрузку может пройти несколько периодов полной мощности частотой, например, 10 кгц. Нужны клип-лимитеры микросекундного диапазона. И такие есть. Это те самые LM13600 LM13700, с которых начали. Придется, видимо, ставить их, как хотелось бы опторезисторы.

 Мы выбирали из

VTL5C3- самые скоростные
VTL5C9
VTL5C10
VTL5C1


 
Оптические резисторы было бы самое удобное видеть прямо на входе импульсного усилителя, после пре-фильтрации и делителя (регулировки усиления/громкости). Но это, видимо, будет как запасной вариант.

Что такое клиплимитер усилителя, можно узнать здесь.

Раскачка силовых транзисторов. Оптические драйверы выходного каскада

Раскачка силовых транзисторов. Оптические драйверы выходного каскада. The buildup of the power transistors. Optical output stage drivers

От модулятора I класса дифференциальный сигнал приходит на оптодрайверы 2611 (2601)

Драйверы после нее стандартные MC34151. нижние, как обычно, питаются напрямую от шины +12…15, а верхние от bootstrap — подбрасывателя. Это всего лишь 1 диод. Не пугайтесь этого слова. И зачем его только придумали, только детишек пугать.

Посадочные места под резисторы и диоды в затворах полевиков нужны для подбора в железе оптимального варианта и чтобы была гибкость. Нарисованы они на схеме полностью, как самый полный вариант, потом можно выкинуть, если что.

 

Силовые каскады.

В принципе,  вплоть до силового каскада ничего интересного.

Самое кропотливое и сложное заключается там, гле сидит основная мощность- в оконечном каскаде. И APFC, которого у нас, к счастью нет, т.к. удалось купить хороший блок питания для усилителя.  

А планировали APFC задействовать как полную систему питания для усилителя. Без дополнительных конверторов. Ну значит, все к лучшему.

PWM модулятор усилителя мощности класса I. Class I power amplifier modulator design

PWM модулятор усилителя мощности класса I. Class I power amplifier modulator design 

Простейшая схема принципа модуляции лежит здесь 

I-class PWM amplifier iPower simulation preview principles

Теперь более подробно

BCA Balanced Current Amplifier modulator PRINCIPLE

Что хорошо-с этих схем лучше начинать- они не боятся сквозного тока, его там просто нет- ключей минимум всего 2. Да, из 2 ключей мост. Это называется косой мост, если кто не знает, косарь. По ним делают многие сварочники. Очень надежная штуковина, если не превышать токи и не перегревать. Все! Остальные параметры на ура. Только в сварочнике транзисторы управляются хором, вместе, а мы будем управлять ими по раздельности, как показано на рисунке.

Принцип работы:

BCA mod principle

BCA mod principle

Почти все как у обычного сварочника-косаря. С одним отличием- управление ключами происходит раздельно.

В данном случае либо дифф. пила и single ended input, либо наоборот. Остановились на 1 варианте.

Вообще вход diff, т.к. все равно он потом сщепляется вычитатором на входном опере.

Зачем нужен вход дифф? Это стандартная студийная практика+ защита от помех.

 

PWM class I Modulator.

Используется обычный качественный triangle, с дифференциальным выходом.

Генератор triangle взят с форума Вегалаб. Дифференциальный выход формируют полевики.   Уже нет. 1 выход пилы и дифф. сигнал с дифференциальных оперов — этого достаточно.

Хотелось бы все сделать дифф. Например, на lm360\361, но показалось, и этого хватит. Уже сделано. И даже лучше, чем думалось ранее.  Используются дифференциальные THS4130IDGN.

 По сути это чудо- мощный 1-битный PWM ADC. Только работающий не в режиме автогенерации, как эти несчастные UcD, а в режиме с внешним независимым возбуждением, значит, частоту можно менять проще, и не зависим от нагрузки и параметров в сложной цепи. Режим работы- PWMA, class I, symmetrical BCA.

 

Ну а работа- как у качелей- если где-то прибавилось, где-то должно убавиться. Почему выбрана такая схема- не люблю высокие напряжения, мост суперпрост, не нужно делать много этажей питания (в данном случае),хотелось испробовать новый тип модуляции, компактность (размещаем в 1U).

Смотрите также

About DPS-2500AB pre-test DPS-2500AB test DPS-2500ab test 2 LDR фоторезисторы для усилителя PWM I модулятор усилителя мощности SMPS для SubAmp Базовая идея усилителя Балансный вход и клиплимитеры Блок питания сабвуфера Выходная мощность усилителя Дифференциальный тракт усилителя Доработка источника питания Доработка схемы усилителя Защиты усилителя мощности Измеритель сетевой мощности Индуктивность намотки Индукторы Как правильно делать тесты Как правильно тестировать Комплектующие Конденсаторы в усилителе мощности Корпус усилителя Мощность холостого хода SMPS Надежность транзисторов Надежность элементов Насыщение индуктивности схема Насыщение катушек Новый корпус блока питания Оптические драйверы выходного каскада Охлаждение усилителя мощности Платы усилителя мощности Пользовательский фильтр Правильная намотка провода Принципы PWM I-класса Радиаторы для усилителя Разрушение транзисторов Сабвуферный блок питания 2 Самый лучший тестовый аудио сигнал Симуляции Требования к усилителю Требования к усилителю для сабвуфера Универсальный RLC-ESR мультиметр Фазолинейный фильтр усилителя Цифровые LCD Термометры

Популярное

Новое