AB2 Trifilar Unity-Coupled Monobloky

[Wili]

Poslednych 5 mesiacov pracujem na novom zosilnovaci-lampaci a kedze je to celkom specialita zrejme Vas to bude zaujimat... Chcem postavit exotinu co pokial viem zatial nikto nepostavil a to unity-coupled v AB2 triede

Zosilnovac som doteraz vyvijal a konecne uz zacina naberat nejaku konkretnu podobu, urobim tu dalsi build-thread a postupne budem pridavat priebeh stavby. Trochu mam obavy z neurciteho vysledku ale snad vsetko dobre dopadne. Ide mi to tentoraz trochu pomalsie ako obycajne a je to tak trochu budget-build, sklo bude prevazne zssr a idem upliect z bič

Zosilnovac bude kompletne celosymetricky - od vstupu po vystup. Vystup je tiez symetricky a priamo z vystupu beriem symetricku spatnu vazbu. Je to taky kockopes kde je skrizene vsetko najlepsie co z elektronkoveho sveta existuje. Mek, arc, + moje vylepsenia.
Budu to lampove monobloky s vysokym vykonom a celkom unikatnym zapojenim. Moja dizajnova hodnota je dosiahnut aspon 200W RMS s nizkym skreslenim (pracovny nazov VA200T) s cim vyssou efektivitou, uvidim kolko budu vladat lampy ale mozno/snad sa podari aj ovela viac


Vstupna cast



Vstup je inspirovany z MC275mk4 ale trochu prerobeny a chcem tu pouzit 6N2P. Vystup zosilnovaca je symetricky (na okraje vinutia sa napoji repro a stred je uzemneny) a o vystup su oprete katody vstupneho diferaku R5/R6. Jeho kludovy prud tecie priamo vystupnym vinutim a cely diferencialny stupen priamo sedi na rozkmite vystupu cim ziskava spatnovazobny signal. Mnozstvo AC vazby z vystupu do vstupu je potom davkovane prepojenim katod tohoto stupna cez kondenzator C3 a odpory R7/R8. Odpory su dva aby na tomto elyte bol voci zemi nulovy DC potencial a v pripade prechodovych javov eliminoval akykolvek DC offset celeho stupna. Aby sa tu lepsie zladila symetria + dokonale odrusil akykolvek DC offset aj na vystupnom vinuti, tak som tomuto diferencialnemu stupnu este dal trimer R74 medzi anodove odpory pre jemne doladenie symetrie.

Za vstupnym diferakom nasleduje rozkmitovy stupen s bootstrapom z anod koncovych elektroniek popisany nizsie. Pouzil som na tuto poziciu najlepsie lahko zohnatelne lampy ake mozu byt a to ECC85ky. Kvoli pozitivnej vazbe a aby sa ich velmi vysoky rozkmit nelimitoval, su posunute katody trochu vyssie privedenym biasom odpormi R11/R12 paralelne cez vazobne kondenzatory. Takto to ma vacsina mekov a je to genialny vynalez, pretoze okrem posuvania napatia g1 mriezky ktore dvihne celu katodu vyssie od zeme, to este trochu pomaha natocit fazu na uplnom spodku a pripsieva celkovej stabilite.

Ako som pisal na zaciatku, vystup pre reproduktory je symetricky s uzemnenym stredom - zataz sa pripaja na okraje vinutia, podobne ako u mostikovych zosilnovacov = vystup je bez zeme. Na vystupe je este pre lepsiu VF stabilitu boucherot - taky extra zicher. Vdaka tomuto symetrickemu zapojeniu vystupu, je mozne nativne zaviest symetricku spatnu vazbu co zaroven dokonale kompenzuje vsetko co sa deje priamo na zatazi.

Niektore zosilnovace audio research pouzivaju vinutie 0-4R-8R-16R kde 4R je uzemnene a tymto ziskavaju symetriu. Po simulaciach som ale zistil ze je to velmi zle riesenie, pretoze pri pripojeni napr. 4R zataze dochadza vplyvom nerovnakeho zatazenia oboch polovic k silnej desymetrizacii a rastie skreslenie. Preto som zvolil svoj pristup a to symetricke vinutie s uzemnenym stredom a odbockami pre 4R a 8R...

Z vystupu je potom este cez trimer a diodu D2 usemerneny signal pre magicke oko, ktore bude umiestnene na prednom paneli ako retro VU meter :-) dakujem velmi pekne Zdenovi za nezohnatelne sklicko pre EM84!!!

Napatovy zosilnovac, budic a vystup



Rozkmitovy stupen ECC85 potom pracuje do relativne vysokej impedancie prudoveho budica pre co najnizsie skreslenie. Prudovy budic som pouzil 6P14P (EL84) zapojenu ako triodu a s kludovym prudom cca 6mA. Budic je s fixnym biasom priamo viazanym na koncove lampy. Bias je regulovatelny R26/R43 pre celu kaskadu koncovych elektroniek spolu, a dodatocne vyhladeny cez RC clen foliovym PP kondenzatorom z -220V pomocnej stabilizovanej napajacej vetvy. Kedze koncove lampy chcu priblizne -30V, budic pri tak nizkom prude bude mat na mriezke okolo -50V. Pretoze katoda budica je uz tak celkom nizko (-30V) a unity-coupled koncovy stupen potrebuje na vybudenie velmi vysoky rozkmit (v tomto pripade okolo 160V RMS) jeho katodovy odpor by musel byt uzemneny velmi daleko, viac ako -300V. Aby som na tomto katodovom odpore zbytocne vela nepretopil je katoda "uzemnena" do stabilizovaneho zdroja "len" na -220V. Katodovy odpor budica je potom rozdeleny 2:1 kam je zavedeny bootstrap z katodoveho vinutia koncoveho stupna cez kondenzator. Tymto pomaha modulovat "zem" budica podla rozkmitu konca aj hlboko pod -220V ale pri zachovani relativne nizkeho kludoveho prudu a tepla za normalynch podmienok.

Ako som uz pisal na zaciatku, zosilnovac bude trifilar unity coupled. Vdaka trifilaru je anoda prudoveho budica napajana modulovanym napatim z G2 vinutia, ktore je na nizsom napati ako anody a to stabilizovanych +280V a kopiruje rozkmit konca. Vdaka tomuto bootstrapu, je bez ohladu na rozkmit budica, za kazdych okolnosti, konstantne napatie medzi jeho anodou a katodou a to priblizne 310V. Preto sa prudovy budic 6P14P pocas vybudenia nepohybuje po ziadnej zatazovacej krivke, pracovny bod je absolutne konstantny a mal by mat velmi nizke skreslenie.

Koncovy stupen tvoreny 5 parmi 6P3S je priamo viazany na vyssie popisany budic cez symbolicke gridstoppery 220R proti kmitaniu. Kvoli elektronkam 6P3S ktorym sa velmi nepaci vysoke napatie na G2 mriezke je vystupne trafo s trifilarnym vinutim. Jedno vinutie je v katodach, druhe vinutie je v anodach a tretie vinutie je cez ochranne odpory napojene na G2 mriezky. Tieto tri droty su s dvojitym smaltom a vinute spolu ako jeden drot. Katoda a G2 maju uplne rovnaky AC rozkmit, ale rozdielny a stale konstantny DC potencial - vdaka tomu koncovy stupen pracuje v dokonalom tetrodovom zapojeni s minimalnym skreslenim. Trifilarne vinutie ma medzi drotmi vlastnu kapacitu, ktora funguje ako foliovy kondenzator. Tento dalej podporuje tuto DC stabilitu a ako dalsi support je este na koncoch vinuti medzi nimi zapojeny foliovy kondenzator. Katoda sedi na zemi, G2 na +280V stabilizovanom zdroji. Spravnym zapojenim vinuti koncoveho stupna a to napojenim anody na opacnu polaritu trafa, je mozne dosiahnut ze ma anoda rovnaky AC rozkmit ale v opacnej faze a jej DC potencial je na +380V. Vdaka tomu ze anoda je prepolovana, tak katoda koncovej elektronky budi jednu polovicu symetrie trafa, kym anoda tej istej elektronky budi druhu polovicu symetrie trafa. Druha polovica push-pullu robi to iste ale zrkadlovo. Preto je za kazdych okolnosti kym je budena jedna polovica zaroven budena rovnako aj druha = unity coupled.

6P3S budu nastavene s kludovym prudom cca 20mA a ich vykon za normalnych okolnosti by nebol az tak vysoky. (v AB sa s 5 parmi da pri tomto napati ist cca na 150W) Ja chcem ale vytrieskat absolutne maximum, zvysit efektivitu konca a minimalizovat skreslenie. Tieto elektronky dokazu fungovat aj v AB2 triede kedy mriezka ide do pozitivnych hodnot a spickovy katodovy prud vie byt velmi vysoky. Lenze tychto elektroniek je na jednom budici 5 kusov a oni sa radi nechaju nakrmit... preto ten budic s 6P14P a nizke gridstoppery. V pripade prechodu z AB do AB2 zacne budicom tiect prud priamo do G1 mriezok koncovych elektroniek a pomoze im na chvilku dosiahnut vyssiu prudovu spicku. V limite je tento budiaci prud podla simulacie cez 20mA pre kazdu koncovu elektronku a teda jedna 6P14P dodava koncovemu stupnu v spickach skoro 120mA. Pri napati (anoda-katoda) budica = 310V by sa zdalo ze je to daleko nad schopnosti tejto elektronky, lenze prudova spicka trva kratko a pokryva len kusok sinusu, takze duty cycle je tu nizky + audio crest factor = elektronka to bez problemov zvladne.

Vystupne trafo je uz v navijarni a popisem ho az bude doma...

Zdroj



Cely zosilnovac bude napajat jeden audio toroid - zatial ho nemam a rozhodujem sa podla ceny kde ho dam navinut (zrejme 400-500W) Pre zhavenie kazdej polovice zosilnovaca - 5 koncovych lamp - bude separatne vinutie 6,3Vac s uzemnenym umelym stredom cez dva 100R odpory. Budice budu mat z dovodu nizkeho Ukf 6P14P separatne vinutie 12,6Vac a su zhavene do serie. Ich stred serioveho zapojenia je potom oprety o napetovy delic v zapornej vetve na uroven -30V cize zhruba tam kde maju katodu.

Hlavne vykonove 300Vac vinutie je usmernene diskretnymi diodami a poriadne filtrovane velkymi long-life elytmi Kemet od Frantiska 4x1mF Celkovy naboj v hlavnom zdroji bude skoro 400 Joulov! (to je ako naboj z 9mm pistole ) Z hlavnej baterie elytov su cez poistku napajane regulatory napatia:
mosfetovy kapacitny nasobic podla Danharda, ktory napaja vystupne trafo / anody a potom je tu este
stabilizator LM317 podoprety mosfetom, tento stabilizuje nizsiu +280V vetvu pre napajanie G2 mriezok a budicov

Pri beznej prevadzke aj napriek velkemu napetovemu spadu, tu bude relativne maly odber prudu a tento regulator by nemal produkovat vela tepla. Jeho odber je ale priamo umerny vybudeniu a pri plnom vykone tu bude strata >20W. Je velmi dolezite aby napatie pre G2 bolo cim lepsie regulovane. G2 mriezka koncovych elektroniek funguje podobne ako G1, a ma velmi velky vplyv na to co sa deje na anode.
V hlavnom zdroji je este dalsi mosfet, ktory sluzi ako vybijaci obvod konstantneho prudu pre zdrojove elyty a automaticky sa aktivuje pri vypnuti zdroja. Vybijaci prud je >30mA co vyrobi pri plnom napati stratu >10W, a vybijanie trva skoro minutu, preto chce tiez dobre chladenie. Vybijanie je signalizovane pre vystrahu cervenou ledkou aby tam nikto nesahal. Kedze vybijaci obvod je az za hlavnou poistkou zdroja, tak ma tato poistka zo spodu este LEDku pre indikaciu vyhorenia ako indikacia ze v zdroji moze byt stale napatie. (keby vyhorela poistka a zdroj by sa nevybil cez ccs)

V zdroji je potom este 95Vac pomocna vetva, ktora je usmernena zdvojovacom na zhruba -260Vdc. Toto napatie je regulovane prostrednictom LM337 + MJE15035 na -220V. Toto napatie je pouzite pre obvody regulacie kludoveho prudu a "zem" prudovych budicov. Tecie tu len kludovy prud budicov co je dokopy ledva 12mA, takze tu ani nie je potrebne chladenie.


Riadenie a pomocne obvody



Zapinanie celeho zosilnovaca som urobil triakom BTA cez maly mechanicky prepinac ktory bude na prednom paneli, alebo remote signalom cez optotriak MOC. Je tu aj softstart z dvoch paralelnych odporov 100R/10W, RC snubber a varistor.

Po zapnuti zosilnovaca sa z dalsieho pomocneho 12,6Vac vinutia zapne a zresetuje casovac CD4040 synchronizovany sietovou frekveciou. Pocitanie bude signalizovane na prednom paneli separatnou ledkou z delicky citaca. Po ubehnuti zhruba 10 sekund sa zopne rele softstartu, ktore skratuje vykonove odpory. Rele sa drzi zopnute a citac pocita dalej... po ubehnuti cca 20 sekund sa aktivuje rele vstupu a zrusi mute, zablokuje sa casovac a audio vstup bude otvoreny, pocitacia ledka na paneli zhasne.

Okrem pocitadla je zo 16Vdc pomocneho zdroja este napajane zhavenie pre male signalove elektronky. Zhavenie je stabilizovane cez LM1086 na 12,6Vdc s pomalym nabehom a elektronky su zhavene do serie. Kvoli rozdielnemu zhaviacemu prudu ECC85 je k 6N2P este zapojeny paralelny bocnik pre vyrovnanie prudov.

Este tu je jednoduchy nastavitelny napatovy regulator z darlingtonu zapojenom ako emitorovy sledovac. Tento bude napajat ventilatory, ktore su spinane spolocne s rele softstartu naraz a budu odvetravat celu skrinku.

Mechanickym riesenim skrinky som sa ciastocne inspiroval audio researchom ale stale som v procese navrhu a bojujem... DPSky zosilnovaca budu umiestnene vertikalne a lampy bokom na vrchu krabice. Uprostred krabice planujem klasicky tunel ako mavaju DPAcka na ktorom budu sediet trafa, vnutri bude schovana sietova cast a ovladanie.

Predny panel bude jednoduchy - jeden vypinac, ledka a hore magi-oko EM84. Na mechanickom rieseni stale pracujem, znie to jednoducho ale je to celkom zlozite naplacnut lampu o panel ci uz esteticky alebo aj z izolacneho hladiska.

DPSky... som kreslil sem tam po veceroch a to veeeeeelmi dlho a prvykrat som skusil zltu masku, nech to trochu pripomina arc

Cely zosilnovac je rozdeleny na dve rovnako velke (16x29cm) polovice:
- Na pravej casti je cela audio cast + jedna polovica koncoveho stupna
- Na lavej casti je na vrchu druha polovica koncoveho stupna a pod nim je komplet cely zdroj

Trochu mam obavy z tahania budiaceho signalu sregom cez celu skrinku k druhej polovici konca, ale je to signal z prudoveho budica s velmi velkym rozkmitom takze sa ukludnujem ze by to mohlo byt ok, no uvidime... ono tak ci tak je to potahane z vystupneho trafa hore-dole pretoze obe polovice su previazane a vystupne trafo bude uprostred medzi doskami.

Prava DPS zosilnovaca:




Lava DPS zdroja:




V hlavnom zdroji je celkom vela regulatorov, sby sa to vsetko dobre uchladilo premyslal som ake termalne riesenie pouzit... Zvazoval som pre 280V zdroj pouzit lampu 6N5S podobne ako to ma arc, ale ta vela zerie na zhaveni a dalsie teplo som uz nechcel. Nakoniec som pouzil na vsetko mosfety a najlacnejsi najmensi CPU chladic, ktory ma heatpipes - Deepcool Ice Edge Mini FS V2, ale bez ventilatora. Tento sa zmesti pekne bokom a je podobne vysoky ako koncove elektronky nad nim. Aby montaz polovodicov bola elegantna, su na doske mosfety umiestnene akoby naopak a chladic je namontovany pekne zvrchu ako na CPU. Pre lepsie zrovnanie celeho stavebneho bloku som si 0,2mm ihlou vytlacil z polykarbonatu kostricku, ktora lepsie drzi puzdra tranzistorov pokope a zaroven funguje ako izolator aby boli puzdra od seba oddelene. Tato kostricka je len o 0,1mm nizsia ako puzdra, takze je to z vrchu cele pekne hladke:




Puzdra su potom izolovane jednou velkou sludovou podlozkou za ktoru velmi pekne dakujem Pzwakovi Chladic je este pre istotu, kvoli bezpecnosti aj odstupom rusivych napati, uzemneny cez 100R odpor. Chladic ma obrovsku plochu a puzdra tranzistorov lezia priamo na medenych heatpipes - vdaka comu velmi rychlo odvadzaju teplo a bez problemov to pokryje aj velmi velke tepelne spicky. Aby som mal predstavu ci sa to uchladi urobil som aj pokus a odmeral tepelny odpor chladica v roznych polohach bez ventilatora. Aj uplne bez vetraku ma chladic v horizontalnej polohe (rebra vertikalne) 2,4K/W hned vedla chladica bude ale aj tak umiestneny ventilator pre odvetravanie krabice a vsetko sa pekne uchladi. S chladicom:





Vo vysokonapetovej casti som sa bal izolacnych vzdialenosti u samotnych puzdier to220, preto som im dal piny viac od seba a pre istotu medzi vsetkymi spojmi kde bude >300V je este odfrezovana drazka:



Chladic pri dotahovani samozrejme DPSku okamzite ohyba, takze zo zadnej strany pod regulatormi je DPS bez spojov a pouzijem tu nejaku U profil ako podlozku pre lepsi pritlak...

Kedze na vrchnej casti skrinky budu patice dobre viditelne, male biele patice pod velkym ciernym soklom 6P3S vyzeraju fakt velmi zle:



vytlacil som z cierneho polykarbonatu kozmeticke krytky patic, ktore sa len z vrchu nasunu a pootocenim uzamknu na mieste myslim ze to vyzera famozne a nieco podobne som sa snazil urobit aj pre noval, lenze 6p14p su extremne horuce a zrejme budem musiet pouzit namiesto polykarbonatu nylon alebo nieco podobne, uvidim casom... tu je krytka:



a elektronka s kozmetickou krytkou




DPSka riadenia a sietovej casti:

Tato riadiaca doska s regulatorom bude schovana v tuneli uprostred skrinky, je tu malo miesta na vysku pre rozumny chladic. Vyriesil som to tak, ze som spojil dva malicke U profily, ktorym som ohol rebra situovane vo vyrezoch dosky. Je to malicke, placate a uchladi to fakt vela

[BV]

Wili, lampy nie sú moja šálka kávy, ale v tomto,prípade " klobúk dolu!" a

[rvx73]

to budeš mít pěkný kamna na zimu takovejch lamp

[Peter_spx]

Kde si zohnal pentody 6P3S?
Aku budes mat hrubku plechu na vystupaku?

[Wili]

no jo snad to dobre dopadne a budu fungovat

tych lamp sa nezda ale je ich fakt vela... sam som velmi zvedavy co to bude za cudo.

Peter mam ich z Moldavska, kupil som celu krabicu velmi vyhodne Vdaka velkemu poctu sa velmi pekne da vyskladat podobne skupiny po 5ks. Na toto je umela inteligencia najlepsi tool - kategorizacia dat kazdej elektronke som priradil cislo a premeral Ia a S pri podmienkach v akych budu v zosilnovaci, inteligencii som uploadol tabulku a ta mi urobila 4 kategorie po 5 z celeho poolu


trafo bude EI120/73 (jadro 29,2cm^2) plechy klasika 0,35mm silicon steel. 2x primar, 3x sekundar.

[Peter_spx]

Pri starych lampach je vhodne nechat elektronky bezat aspon na 0,5Pmax niekolko hodin (24-48h).
Potom ich az merat a triedit a tiez merat mriezkovy prud Ig1.
Ked sa to neurobi hrozi riziko ,ze v zosilnovaci sa casom,,rozparuju,,

[LamiCZ]

Měl bych docela strach o ten CPU chladič, v PC je z druhé strany základovky dost masivní kovový backplate, aby se deska neprohýbala.

[jardag69]

.

[Wili]

ano backplate bude, ale este neviem aky. Myslel som ze dam hlinikovy alebo nerezovy U profil, uvidim co zozeniem. Inak je to dost maly a lahky chladic, nie je to ta taka bezna velka CPU veza ten chladic je robeny pre 80mm vetrak.

Chladic pri dotahovani samozrejme DPSku okamzite ohyba, takze zo zadnej strany pod regulatormi je DPS bez spojov a pouzijem tu nejaku U profil ako podlozku pre lepsi pritlak...

[jardag69]

.

[Wili]

distanc nestaci, je potrebny pritlak a to sa da na takej vzdialenosti len cez podperu zo zadnej strany. Bude otoceny bokom = rebra vertikalne, aj s nulovym prudenim ma chladic 2,4K/℃. Hned vedla neho, mozno len 1cm, bude zadna stena s 80mm ventilatorom.

[Wili]

Konecne mi dnes prisiel drot aby som mohol vyrobit anodove tlmivky - 0,6mm drot cca 16x6mm, maju priblizne 1,5uH a robia utlm okolo 3-4MHz pre utlmenie pripadnych parazitnych oscilacii na vedeni...

najhorsie je odstranovat lak z relativne tenkeho drotiku a pritom nerozbit tu tvarovanu cievocku, velmi citliva praca. Skusal som aj brusny papier ale najlepsie to ide stale aj tak nozikom. (da sa to aj pajkovackou ale nechava to skaredy bordel a smrad)

[therion]

Neuvazoval jsi o E88CC na vstupmi pozici : )) (ja vim muselo by se to prekopat)

Ta ECC85 bude schopna ukrmit ty koncove lamopy i na + 10khz?

Nebude to magicky oko zpusobovat sig. nesymetrii?

[alx]

Na pocínování lakovaných tenkých drátů, nebo slaněných lak. vodičů používám https://www.gme.cz/v/1503904/elchemco-pa...na-vf-30ml . Bohužel smrdí to, vzlíná to, musí se to omýt po pájení. Ale funguje. Tlusté lak. dráty mechanicky oškrábu.

[Wili]

aha, to som ani nevedel ze na to existuje nejaka vodicka, dik

[trunek]

musel by som niekde dohľadať ale mám aj "vodičku" vďaka ktorej pricínuješ aj na hliník. Aj na zinok a také veci. Tiež aj obyč železná matka. Sú to ale agresívne chamikálie. Ak to dobre potom neumyješ môže ti to rozleptať samotný kábel. Ak ti to zatečie pod bužirku máš po kábli.

[ransom]

Tady v Atasu (výroba malých elektromotorků) používají na konce smaltovaných vodičů něco podobného, jen asi dražšího. Zvládá to i skoro vlasové drátky (0,6 mm přitom není žádný vlásek). Ženské tím dělají stovky konců denně.
https://a.aliexpress.com/_ExqZQqA

[alx]

Za bolševika, když nic nebylo, tak se na pocínování lak drátů používal kus klasického podlahového PVC, páječkou se drát nahřál s cínem v kousků PVC, další metoda byla nahřát drát na kousků klasického acylpyrinu. Obě metody hodně smrděly. Ta s acylpyrinek byla pro silné povahy a dobré větrání.

[zdenoeddie]

Wili, 6p18p a la EL86 nepresla?

[Wili]

hned ked si mi o nej hovoril tak som to doma pozeral a ano su lepsie prudovo aj strmost a dost som vahal kvoli tym prudovym spickam, ale celkova vykonova strata je nizsia o 2W co ma trochu tahalo spat k 6p14p a nedovoluju tak vysoke napatie na anode ako 6p14p (aspon podla datasheetu, aj ked pisu u 18p ze impulzne zvladne aj 2kV? asi by 300V dala s prstom v nose

zrejme rozhodlo to ze 14p uz som mal doma 10 v krabici tak som len vybral tie najsilnejsie a nemusim nic kupovat ale podla zatazovacich kriviek to vyzera tak ze tie 18p by mohli dat v spickach aj 200mA az vsetko ozivim a zistim ake prudy idu v AB2 tak ich mozno skusim.

Tie 6p14p co som navyberal davaju okolo 140-150mA