80W MOSFET bak

Update

De versterker is opgebouwd en getest! Het schema is nu definitief en beschikbaar via de onderstaande link. In het schema vind je ook de transformatoren / voedingsspecificatie. Voor de drivertrap is een 2x33V transformator nodig. Deze kan ook opgesplit worden in 2x15V en 2x18V. Op die manier kun je via de 2x15 ook nog een zelfstandige voeding maken voor een voorversterker schakeling. Zie pagina 6 voor opbouw en testresultaten.

Driver voeding + Versterker

De PCB layout verschijnt binnenkort als gerber zipfile welke door PCB huizen kunnen worden verwerkt.

Topic Start

Om me toch enigzins met electronica bezig te houden terwijl ik wacht op mijn printjes dacht ik.. Laat ik eens een MOSFET bak ontwerpen voor gemiddeld vermogen. Goed verkrijgbare onderdelen (op de MOSFETs na, welke in de UK besteld zouden moeten worden). En naar mijn idee top prestaties voor een discrete versterker.

Concept: symmetrische long-tail pair ingang, driver trap met controleerde darlington trap ingepakt met een als cascode geschakelde driver FET er over, lokale phase compensatie. Rust stroom 35mA, dus een pittige driver trap. Eindtrap ruststroom 95mA per tor, waarvan 4 in totaal. Twee voedingeng: +40/-40V 100mA voor driver, +30V/-30V/ 4A.

In de sim (ja ja) een THD van <0.001% bij 80W/4Ohm 1KHz.
Fresponse = 5Hz - 150KHz (-3dB)

Ingangsgevoeligheid 707mV~ (2Vpp).

Ben er lekker mee aan't stoeien geweest en denk dat ik 'm zo optimaal mogelijk heb gekregen.

Ik moet het voedings schema nog maken. De MOSFET bak zelf is vrij minimaal van opzet en denk ook dat het een relatief juweeltje kan zijn.

Nu had ik het idee dit schema te doneren aan CO.. maar de vraag is of mensen interesse zouden hebben een 40/80W semi high-end MOSFET bak te bouwen, en of Jeroen dit bij de schakelingen zou willen zien. Het ontwerp is bedoeld voor de wat gevorderde electronicus en dus geen 5 euro's TDA2030 schema'tje (met alle respect)

Edit: Ow natuurlijk, de FETs zijn ECX10N16 en ECX10P16, of als je TO3 varianten wil ECF10N16 en ECF10P16. High-end audio MOSFETs te verkijgen bij Profusion PLC voor een schappelijke prijs (als je ze per 5 neemt, heb je 1 reserve voor P en N)

Edit: Het schema is nu toch uitgewerkt, dus...
SCHEMA !!!
http://img89.imageshack.us/img89/9864/mosamp2yn5.th.png
PS. Alle BC557Bs worden BC560C's, de 547B's worden 550C's.

[Bericht gewijzigd door MagicBox op 3 oktober 2011 20:19:48 (12%)]

Is natuurlijk best interressant, maar waarom niet een Fet kiezen
uit het assortiment van bijv Reichelt ?
Is wat dichterbij en eenvoudiger te bestellen.

Groeten,

Eddied

Helaas zijn goede audio fets (Laterale MOSFETS) haast niet te vinden. Het enige alternatief dat ik ken in deze klasse is de BUZ911 en zijn P variant. Maar die zijn peperduur (+- €30 per stuk).

Ik zelf heb eerder bij profusion besteld, het is in elk geval een betrouwbare zaak. Verzendkosten valt ook nog wel mee :)

Kijk eens naar de 2SK1058 / 2SJ162. Verkrijgbaar bij o.a Reichelt.

Op 17 november 2007 10:47:48 schreef Zonnepaneeltje:
Kijk eens naar de 2SK1058 / 2SJ162. Verkrijgbaar bij o.a Reichelt.

Hmm die zien er op het eerste gezicht goed uit. Wel relatief hoge capaciteiten. Ik zal eens kijken of ik hiervoor degelijke modellen kan vinden. Als het een beetje meezit hoeft er aan de schakeling niets aangepast worden dan behalve de waarden voor de symmetrie compensatie Cs :)

P.S. Ik ben onderhand aardig wat projecten aan het opzamelen zo die ik wil bouwen als de tijd daar is. Deze amp is er 1 van. Ik denk dat ik de precisievoeding maar in de vrieskast zet, dit is leuker ;)

[Bericht gewijzigd door MagicBox op 17 november 2007 11:03:17 (18%)]

Modellen gevonden en getest:

Die SK/SJ's hebben minder bandbreedte; moet de driver lokale terugkoppeling veel sterker maken (hoger C, 270pF ipv 68pF). Was een ander foutje, terugkoppeling blijft ongewijzigd. De gate weerstanden moeten nu 100Ohm worden ipv 220. Ook de eindtrap ruststroom moet een dikke 150mA per tor zijn in dat geval wil 'ie onder de 0.001% THD komen.

Maar alas, het blijkt te kunnen werken met die torren met een minimale aanpassing. De ECX'en doen 't wel duidelijk beter.

[Bericht gewijzigd door MagicBox op 17 november 2007 11:39:45 (13%)]

Verder niemand kommentaar op deze schattige amp? Ik zou vermoeden dat er wel wat reacties van audioliefhebbers zouden zijn. Of die zitten hun hele zaterdag achter hun installatie weg te luisteren ;)

Henry S.

Moderator

Ik ben benieuwd naar z'n thermische gedrag :)

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

Op 18 november 2007 19:28:58 schreef Henry S.:
Ik ben benieuwd naar z'n thermische gedrag :)

Daar was al een groot deel rekening mee gehouden :) De IRF510/9510 over de daadwerkelijke driver torren (darlington paartjes) zijn zo geschakeld dat die het vermogen dissiperen zonder dat dit de ingestelde stroom beinvloed. Zonder deze FETs zouden de BC's de volle driver spanning (bijna 80V) gezamelijk te verwerken krijgen bij 35mA. Daar zouden ze flink van aan de (thermische) run gaan, daarnaast te veel vermogen voor die torretjes.

De stroombronnen voor de LTPs kunnen inderdaad nog thermische compensatie in hun sturing krijgen, de Vbe drop door tempverhoging zou de LTP ruststroom minimaal beinvloeden. Met 2 extra compensatie torretjes blijft de stroom 100% gelijk. Aan de andere kant een kleine verhoging van de LTP stroom werkt door naar de driver, waardoor de spanning iets hoger wordt over de emitter Rs van de driver trap. Dus een iets hogere driver ruststroom wat de THD ten goede komt. Hierdoor valt er weer meer spanning over de bias instelpot, waardoor de eindtorren iets beter gaan geleiden; ook handig omdat als die warmer worden, de ruststroom hierdoor juist iets gaat droppen.

Vanwege deze redenatie de temp compensatie voor de LTPs bewust weggelaten :)

Misschien een hele stomme vraag, maar waarom gebruik je geen IRF530 en IRF9530. Dit zijn de grote broertjes van de IFR510 en IRF9510, en zijn prima te verkrijgen in NL.

Ook tegenwind gaat liggen.

Die had ik genomen vanwege de stroom specs. Voldoende voor de schakeling en niet overdreven veel. De 530 / 540 en zusjes kunnen er ook zonder problemen in, die zijn alleen wel voor veel hogere stromen dus die zijn misschien wat duurder.

Ik zal ze vannavond eens vervangen in de sim. Kleine kans dat ik de lokale feedback aan moet passen daar de 530/540's een veel steilere delta Id bij Vgs hebben, meer oscillatie prone kunnen zijn.

Om de prijs hoef je het niet te laten, geen van allen kost meer dan
0,54 euro....

MvG,

Eddied

/edit: Ik zou dan ook voor de zwaardere gaan.

[Bericht gewijzigd door Eddied op 19 november 2007 16:09:43 (19%)]

ziet er wel een leuk ampje uit denk ik. (btw twee voedingsspanning. +/-40v en +/-32v ? werkt dit niet wat lastig?)
heb nu wel niet zoveel ervaring met mosfet amps.
40v is wel low power maar toch....
doet me denken dat ik hier nog altijd een 30v rignkern heb liggen die nu unused zit en zou kunnen gebruikt worden voor een mooie amp. maar dat geeft al direkt een voedingsspanning van rond de 42v ergens en dat is wat hoog voor deze mosfet amp denk ik?

My Tube is bigger then yours

Op 19 november 2007 16:39:03 schreef beertje_01:
ziet er wel een leuk ampje uit denk ik. (btw twee voedingsspanning. +/-40v en +/-32v ? werkt dit niet wat lastig?)
heb nu wel niet zoveel ervaring met mosfet amps.
40v is wel low power maar toch....
doet me denken dat ik hier nog altijd een 30v rignkern heb liggen die nu unused zit en zou kunnen gebruikt worden voor een mooie amp. maar dat geeft al direkt een voedingsspanning van rond de 42v ergens en dat is wat hoog voor deze mosfet amp denk ik?

Twee voedingen is niet lastig hoor, de driver voeding is 'slechts' 100mA, 200mA voor stereo. Dus deze kan lekker klein blijven. In het uiteindelijke ontwerp komt de drivervoedingsregeling op de eindtrap print, zodat het geheel ongestabiliseerd gevoed kan worden. Denk aan 2x 30V /400mA trafo met brugcel en clubje elco's. Dan nog een 2x 25v 4A trafo met brugcel/elco's en gaan.

De amp kan dan ook prima in brug werken om een kleine 160W bij 8 Ohm te krijgen.

2x30V trafo voor de eindtrap kan ook prima werken hoor, alleen moeten de koelblokken wat groter, of actief koelen. De torren kunnen het prima hebben, gaan tot 160V breakdown. Alleen wat dikkere koeling nodig :)

hmmm
heb nog mooie bekerelco's ook heb ik net gezien.
als ik eens tijdhad.... niet te min ga ik dit wrsch ooit wel bouwen denk ik.
eerst even wachten tot het op punt staat denk ik :)

My Tube is bigger then yours

Ik zal de komende tijd het volledige schema maken, inclusief voeding en voorversterker. Dan printjes ontwerpen en deze als PDF of gerber beschikbaar stellen zodat je zelf sheets kan maken.

Verder, als de tests met de IRF530/9530 goed uitvallen, komen die in het schema.

Edit: Helaas was mijn vermoeden correct.. de 530/9530 is niet geschikt :( Ze doen de drivertrap behoorlijk steigeren. De amp oscilleert niet, maar het signaal op de basis'en van de drivertrap is veel ruiger, veel meer Vpp, een 10-tal mV i.p.v. 2mV. THD blijft rond de 0.002% steken.

Nog andere torren geprobeerd, maar de 510/9510 geven het beste resultaat.

Edit2: En even bij reichelt gekeken: De 510/9510 zijn gewoon daar te krijgen, 38 eurocent de stuk :)

Verder nog een kleine modificatie aan het driver-feedback circuit gedaan waardoor de hoogfrequente regellus uitslag bijna niet meer aanwezig is (in geposte schema het blauwe draadje naar de sim scoop).

*moet weer wachten. Deze keer op een Reichelt IA ;) *

[Bericht gewijzigd door MagicBox op 19 november 2007 19:42:09 (22%)]

Even een kick (voorgaande 3 "posts" waren allen edits in laatste post).

Het schema is ook ge-update. Zoals 'ie nu is gaat 'ie hem worden :)

Henry S.

Moderator

Op 19 november 2007 17:58:44 schreef MagicBox:
Edit: Helaas was mijn vermoeden correct.. de 530/9530 is niet geschikt :( Ze doen de drivertrap behoorlijk steigeren. De amp oscilleert niet, maar het signaal op de basis'en van de drivertrap is veel ruiger, veel meer Vpp, een 10-tal mV i.p.v. 2mV. THD blijft rond de 0.002% steken.

Die hebben hogere capaciteiten, dus harder aansturen.

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

de irf510 is ook leverbaar bij velleman.
de 9510 jammer genoeg niet.
dus een elektroboer die bij velleman kan bestellen kan ook die 510 bestellen.

Op 19 november 2007 21:00:35 schreef Henry S.:
[...]
Die hebben hogere capaciteiten, dus harder aansturen.

Ben eens gaan kijken of dat hielp. In het schema hadden ze al geen gate weerstand, dus de aansturing zou al vrij stevig zijn. Dus nu na die zeners een emittervolgertje gezet aan beide zijden en daar de gates aan.

Nou dat werd helemaal beroerd (0.148%), kon ik niet verbeteren. Dus die emittervolgers er weer uitgesloopt.

Dus, kreeg die vrij hoge Vpp weer terug en eens ingezoomed. Deze bleek driehoekig te zijn wat duid op een te lage simulatie resolutie.

Nu deze met een factor 100 verhoogd, en nu is er geen enkele steigering, de basis spanning op de driver is nu een sinusje wat een beetje lelijk is met de onvoorkombare spikes in het cross-over gebied van de eindtrap torren. THD: 0.001% met de 530/540 zonder enkele schema aanpassing.

Dus ja, ze kunnen er zondermeer in. Met de 510/9510 het zelfde verhaal, alleen dan blijft de THD meter op 0.000% staan. Uiteindelijk is de keuze dan aan de bouwer. Of 510's er in of 530s. Zelf zou ik zeker voor de 510's gaan :)

Henry S.

Moderator

En voeg nu eens een paar gate-stoppers toe?

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

Geprobeerd, met 100 en met 220Ohm. Het maakt voor de THD niet uit.. Waarvoor het wel zin heeft, is de snubber. Door de gateweerstanden kan de snubber C veel lager zonder te gaan oscilleren. Nou lag de kantel F van de snubber toch al in de enkele MHz, dus dat is op zich verder niet boeiend.

"bouwen" aan dit ampje is hartstikke leuk. Kan eigenlijk niet wachten om 'm echt eens te gaan bouwen ;)

Henry S.

Moderator

Op 19 november 2007 21:06:37 schreef riktw:
de irf510 is ook leverbaar bij velleman.
de 9510 jammer genoeg niet.
dus een elektroboer die bij velleman kan bestellen kan ook die 510 bestellen.

Conrad heeft beide, ongeveer €0,40 per stuk.

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

Verrek dan zijn ze dus niet zo moeilijkt te krijgen.

Trouwens, waar zie jij de IRF510 bij conrad? Ik vind alleen de IRL510.

Ook tegenwind gaat liggen.