Téma: Úpravy koncového zesilovače 2x150W s tranzistory IGBT z AR 11/98
Zdravím Vás,
stavěl jsem v roce 2002 tento zesilovač jako maturitní práci a už tehdy se zesilovačem byly při oživování problémy. Zapojení publikoval v AR p. Alan Kraus.
Na laboratorním zdroji fungoval dobře, nastavil jsem offset a pracovní proud koncovými tranzistory na 50mA. Vše vypadalo v pořádku, tak jsem zesilovač zapojil na hlavní zdroj. Bohužel po zapojení to končilo vyhozením pojistek 1A a zničením jednoho páru IGBT tranzistorů. Musel jsem z Brna z firmy "Bůček" objednat další pár nových IGBT - cena 720kč a doufal, že to nějak dodělám a zesilovač opravím. Ověřil jsem si všechny tranzistory a diody, zda nejsou proražené a osadil nové Koncáky IGBT.
Zesilovač tedy nefungoval jak měl, zakmitával a tak jsem hledal všude možně, kde by mohla být chyba. Po určitých úpravách a různých doporučení od učitelů ze střední a Alana Krause jsem zesilovač zprovoznil, ale nebylo to jak se říká Košér. Alan Kraus tehdy navrhl odpojit filtrační kondenzátory v napájecích větvích na DPS zesilovače, protože to prý vedlo k plovoucím zemím mezi hlavním zdrojem a koncovým modulem a abych zkoušel měnit hodnoty kondenzátoru C6 ve zpětné vazbě. Po úpravách zesilovač začal nějak pracovat a jevil se na laboratorním zdroji stabilně, fungoval, nekmital a hrál do zátěže. Následně fungoval i na hlavním zdroji a já měl velkou radost. Zesilovač jsem po maturitě už ale nezapojil a radost skončila, když jsem četl před rokem článek na webu od p. Malaníka. Polil mě studený pot a já tušil, že budu muset zesilovač (pokud ho budu chtít používat) znovu předělat a že vlastně nic tak super zesilovač to nemám
V roce 2005 p. Malaník alias Sinclair napsal 4stránkový elaborát, jak zesilovač zprovoznit a oživit aby fungoval.
Odkaz zde: http://www.electronicservis.cz/files/up … y_igbt.pdf
Inu řekl jsem si, že to zkusím, vzal jsem po těch letech zesilovač a přesně podle návodu koncové moduly upravil. Tranzistory jsem použil MJE340/350 na místo BDček (jak Leoš píše), všechny tranzistory až na koncové Toshiby jsem koupil u EZK (vše ST microelectronics) a pečlivě je spároval.
Foto upraveného koncového modulu:
Konstrukce celého mého zesilovače:
Schéma zapojení koncového stupně a napájecího zdroje:
Schéma zapojení koncového stupně po úpravě dle Sinclaira:
Oživení probíhalo prvně na laboratorním zdroji s proudovou ochranou, poté na hlavním zdroji s toroidním 400W. Funkce ochran funguje dobře a nejsou s ní žádné problémy. Zesilovač jsem prvně oživoval bez zátěže na laboratorním zdroji, nastavil DCoffset a klid. pracovní proud koncovými tranzistory (nastaveno na 50mA) a vyzkoušel zesilovač nezatíženy až do limitace pro sinus 1kHz. Vše v pořádku, zesilovač držel a sinus 1kHz jak z encyklopedie. Nechal jsem zesilovač takto 30minut zapnutý a výstupní offset se pohyboval cca +-15mV. Klidový pracovní proud koncovými tranzistory klesl z 50mA na 37mA a trochu se měnil v +- pár mA. Bez zatížení prostě vypadal signál na výstupu jak za relátkem, tak na kolektorech koncových tranzistoru na osciloskopu skvěle (sinus i obdélník 1kHz) a to až k hranici limitace. To samé jsem provedl i s druhým modulem a vše OK.
Proto jsem modul zesilovače připojil na tvrdý zdroj, dal do napájecích větví dle popisu Leoše 4A pojistky a ověřil znovu vše od začátku. Výsledek je stejný jako předtím, vše OK.
4.6. 2015 ale nastal den D. Oživit zesilovač do odporové zátěže. Se známým, který se zesilovači baví a rozumí jim, jsme zesilovač s IGBT tranzistory začali testovat. Připojili jsme modul do čisté zátěže na výstup za relátkem. Po připojení 4Ohm/100W (Odpor. zátěž) začal zesilovač zakmitávat již od 1,2V na výstupu zesilovače pro sinus signál i obdélník 1kHz (zvlněné čepičky sínusovky a vodoovné hrany obdélníku). Po drobné kompenzaci kapacit (zmenšili jsme z 330pF na 220pF kondenzátor C6, po té dali hodnotu ještě trochu nižší) již vypadalo vše v pořádku a zakmitávání jsme na osciloskopu již pro 1V na výstupu neviděli. Zvedali jsme tedy postupně výkon pro obdélníkový signál až do limitace zesilovače. Vše v pořádku, signál na výstupu měl hezký průběh bez zvlnění či překmitů. Bohužel, během asi 30sekund to koncový tranzistor vodivosti NPN nevydržel a vyhořel spolu s pojistkami.
Vůbec jsme nechápali, co se stalo a tak jsme zkusili druhý modul, ale jen pro vstupní signál sinus. C6 se musela trochu upravit na menší hodnotu jako v předešlém modulu a za relátkem do zátěže 4Ohmy/100W odpor pro 1-3V na výstupu zesilovače opět vše v pořádku bez zákmitu či jakéhokoliv zvlnění. Zvedli jsme výkon tedy na 20V na výstupu a zesilovač držel stabilně. Říkali jsme si, že to vypadá dobře a tak jsme začali zvedat frekvenci sinus signálu k 10kHz. Bohužel, při zvedání frekvence odešel opět NPN koncový tranzistor a vyhořely pojistky. Zda odešel i PNP, netuším, průraz na měřáku jsem ale nezaregistroval...
Nevíme, kde je chyba a já na to ani nemám už chuť. IGBT tranzistory pár za 720kč sice koupit mohu (je to sice pálka), ale tím si moc nepomůžu, když vím, že je chyba někde jinde. A kde vlastně chybu najdu?
Nemůže být něco špatně na té výstupní tlumivce (hodně závitů) nebo v Boucherotově členu?
Cesta náhradou tranzistory IRFP520/9520 jak píše p. Malaník "Bylo by možno zkusit nahradit druh IGBT tranzistory HEXFET typu IRFP250/9250 či podobnými, se kterými by zesilovač po úpravě kompenzačních kapacit fungoval jistě velmi dobře, zvláště po doplnění diodových omezovačů do řídících elektrod HEXFET", je asi možná, ale já netuším, jak zapojení upravit a doplnit nějaké součástky tak, aby to znovu nevyhořelo
Náhrada za Mosfety IRFP je navíc i levnější varianta, ale nedokážu říct, jak to bude s výstupní kvalitou, bude to horší nebo lepší? Zkreslení, šum atd. a jak vlastně IRFP hrají?
- Je možné použít i jiné tranzistory jako např. IRFP140/9140?
- díval jsem se do datasheetu a pro bezpečnou oblast SOA a pro napájecí napětí 40V v zesilovači je pro tranzistory proud kolektorem Ic:
IGBT - jen 3,5A
IRFP 250/9250 - 5,5A
IRFP 140/9140 - 9A
- Pokud by se měly měnit tranzistory IGBT za Mosfety, měly by se koupit od InternationalRectifier nebo od VishaySemiconductors?
Hlavní má otázka ale zní: Je zde někdo, komu tento zesilovač opravdu fungoval a funguje bez problému na poprvé? A pokud ne, tak jestli to už někdo řešil a dotáhl to do konce příp. někdo rozumí, co s koncovým modulem vlastně je?
Ideální by bylo, kdybych to mohl probrat s. panem Malaníkem osobně, aby mi mohl pomoci a já už zesilovač mohl konečně používat i pro účely reprodukce hudby.
Jsem docela dost zklamaný ze zesilovače a byl bych rád za jakékoliv vyjádření, případně za jakoukoliv pomoc.
P.S. V KE05_2002 na straně 6 tento zesilovač p. Karel Bartoň (DPS je jiná - asi původní z Electoru z roku 1995) postavil a když jsem si s ním nedávno psal, tvrdil mi, že s oživením neměl nikdy žádné problémy a z tohoto zapojení vycházel i při návrhu jiných zesilovačů a vždy mu fungovaly.
Díky a mějte se.