Diy pwm slutsteg

av **Tekko** » 2006-05-22 14:48

Ja efter 3 veckors slit, tenn och tårar spelar nu min absolut första diy klass D förstärkare.

När man kör den så är det nära på omöjligt att könna om den blir varm, tar man på flänsen (bara en bit alum) så känns den kall.

Ljudmässigt så tycker jag att den spelar lika bra som andra förstärkare jag har haft.

Till utseendet kan man undra hur tusan den kan fungera öht men det skall det bli ändring på.

Här kommer bilder på min första 100% fungerande 100% diy klass d förstärkare:
Bild

av **Morello** » 2006-05-22 14:52

Får vi se schema också?

Kul att den fungerar! :wink:

av **Manga_X** » 2006-05-22 14:54

Nice!

Schema vore roligt som sagt var!

Mvh Magnus Eriksson

av **Tekko** » 2006-05-22 15:01

Ska kladda ihop ett schema.

av **Tekko** » 2006-05-22 15:25

Här kommer schema.

Orginalschema från en snubbe på diyaudio.com:
Bild

Modifierat schema på min version:
Bild

Och en skopkurva på utgångarna till fetarnas gates:
Bild

av **Tekko** » 2006-05-24 17:59

Lägger till en liten video också:

Click Me.

av **lilltroll** » 2006-05-24 22:18

Vad har du på x-skalan ?
+- 25V ? +12V ?

Svara inte tid bara :lol:

av **lilltroll** » 2006-05-24 22:22

Jag har aldrig byggt något högeffekt med stabiliserad rail. Hur fungerar det i klass D? Justerar pwm-kretsen pulsbredden efter railen, eller måste man ha en jättestabil rail skapad från switchning ?
Hur lyckas man få systemet så lastoberoende som det går?

Ovetande.

av **lilltroll** » 2006-05-24 22:23

Vad händer om man kopierar slutet, men istället ansluter en DSP på LO & HI?

Alternativa återkopplingspunkter för DSP?

av **Tekko** » 2006-05-24 23:44

Denna klass d stärkare fungerar så att audiosignalen går in på ingången till en TL494CN pulsbreddsmodulator som sen jämför insignalen med en sågtandsvåg på ca 100KHz från en intern oscillator och resultatet ut blir en pulsbreddsmodulerad fyrkantvåg. Denna går sedan genom en HEX Inverter och in på gate driver ingången för övre feten, pwm signalen delas även upp före gate drivaren och genom en andra hex inverter och in på ingången på gate drivern för den nedre feten. Resultatet efter fetarna är en pwm signal som svingar från noll och upp till den matningsspänning som matas till förstärkaren. Detta går sedan genom utgångsfiltret som är en basic lågpass LC filter som blockerar den högfrekventa pwm signalen och kvar blir den "förstärkta" audiosignalen som skickades in men nu närmare 15-20 volt i amplitud.

Denna förstärkare skiter totalt i om det är 4 ohm eller 1 ohm den driver.

Dock tycker den inte om att driva ensamma högtalarelement än så länge.

Om man kan använda en dsp vet jag ej.

av **lilltroll** » 2006-05-25 00:44

Jag förstår inte.

Vid audioinput adderas en återkopplingsloop från utgången till ingången. Således är systemet återkopplat och inte framkopplat. Jag kan förstå om detta löser problemet med en icke reglerad rail, men inte att den blir lastoberoende. Om den vore lastoberoende så skulle den älska högtalare direkt. Beror inte "högtalare direkt" problemet på en undermålig fasmarginal på återkopplingloopen vid induktiv last!?

av **Tekko** » 2006-05-25 09:52

Den är inte ett dugg lastkänslig. Var har du fått det där mer reglerad rail ifrån ? Det är bara 12v matningen till TL494 och matningen för logiken på gate drivern som behöver vara reglerat, för att förhindra att brum letar sej in i systemet.

av **lilltroll** » 2006-05-25 12:16

Tekko skrev:Den är inte ett dugg lastkänslig. Var har du fått det där mer reglerad rail ifrån ? Det är bara 12v matningen till TL494 och matningen för logiken på gate drivern som behöver vara reglerat, för att förhindra att brum letar sej in i systemet.

Så här tänker jag: Om lasten ökar så skjunker matningspänningen med en icke reglerad matningspänning. Med en switchad förstärkare så syns det direkt på utsignalen om det inte kompenseras någonstans.
Men det kanske sker automatiskt med hjälp av återkoppling nära Audio Input ? Men så tänker jag att om det är återkopplat så blir den inte helt lastokänsligt.

PS. Det jag säger är att jag inte förstår hur det fungerar, inte att det inte fungerar eller att du inte vet hur det fungerar DS. :wink:

av **Tekko** » 2006-05-25 13:02

Fel. Matningsspänningen sjunker icke.

av **lilltroll** » 2006-05-25 14:12

Tekko skrev:Fel. Matningsspänningen sjunker icke.

Spännande, hur ser kretsschemat ut från 230 till matningspänning?
En enkel trafo med likriktare och kondingar börjar som bekannt rippla mer och mer p g a urladdningen från kondingarna samtidigt som toppspänningen sjunker vid last p g a trafons förluster.
Hur gör man (utan switchande reglersystem) ?
I klass AB så är CMRR (eller nått) så hög att det inte är något problem, men jag har inte kunskapen om klass D.

PS. CMRR talar man vanligtvis om vid OpAmpar och inte slutsteg eller? DS.

av **lilltroll** » 2006-05-25 14:49

Är det ett bilbatteri som är källan :?:

Men man ser en trafo i bakgrunden

av **Naqref** » 2006-05-25 14:51

lilltroll: Förstärkarkopplingen är återkopplad så därför är den mer immun mot störningar på railen.

av **lilltroll** » 2006-05-25 15:02

Naqref™ skrev:lilltroll: Förstärkarkopplingen är återkopplad så därför är den mer immun mot störningar på railen.

Hur (tekniskt sett) skiljer sig då lastkänsligheten mot t ex en klass AB förstärkare när man väljer ovan visade återkopplingspunkter? (Bortsett från termiska effekter) Frågar igen för jag inte vet, men vill prova att bygga något. Föredrar dock att göra mina misstag först i tanken, innan allt är byggt.

Vilken slew-rate kan man komma upp i praktiken ?

av **Tekko** » 2006-05-25 15:27

Ett datornätagg står för drivningen, som skrivits massa ggr tidigare i tråden.

av **Naqref** » 2006-05-25 15:41

Tekko skrev:Ett datornätagg står för drivningen, som skrivits massa ggr tidigare i tråden.

Står inte en enda gång i denna tråd förrän nu.

av **lilltroll** » 2006-05-25 15:56

Tagga ner nu Tekko, jag undrar hur det här med klass D fungerar rent tekniskt. :wink:

OK, datornätagg, men det är väl ändå switchat och reglerat eller?
Jag testade att köra ett datornätagg utan last en gång, då rök uttrissorna. Sitter det ett motstånd extra på 12V utgången för att få upp viloströmmen från agget, eller drar kretsen tillräckligt p g a switchförlusterna i klass D-steget?

Ni som är intresserade av de teoretiskt tekniska får gärna länka till ett ovetande Troll hur lastenkänsligheten fungerar under klass D-drift så slipper jag skräpa här.

av **Tekko** » 2006-05-25 17:42

Nu har jag pressat steget till övermodulation i 1.3 ohm, ca 10v och 75 watt ut. Datornätagget på 200w saggar ner 2v till basen.

av **Pabo** » 2006-05-27 16:42

Jag kan inte se schemat då länkarna inte fungerar just nu men ifall det är en s.k. triwave modulerad class d förstärkare så finns det faktiskt två signalvägar. Den ena är från ingången till utgången och den andra är från matningen till utgången. Man kan dock minska matningsspänningens påverkan med s.k. medkoppling då man varierar amplituden på triangelvågen beroende på matningsspänningens nivå.

Global motkoppling i klass d förstärkare är komplicerat eftersom man använder ett andra ordningens (eller fler) utångsfilter som därmed assymptotiskt bryter fasen emot 180 grader. Eftersom man inte vill ha motkoppling vid switchfrekvensen så vill man bryta ner gain med minst en pol som assymptotiskt bidrar med 90 graders fasvridning. Systemet kommer alltså ha 270 graders fasvridning vid höga frekvenser men med hjälp av två nollor i återkopplingen så kan man lyckas få den stabil med upp till 10dB motkoppling vid 20kHz.

Vid låga frekvenser där man har ripplet på matningen får man dock över 50dB motkopplingsfaktor och därmed låg utimpedans.

av **Tekko** » 2006-05-28 11:22

Nu har jag färdigtställt en kortcad. No more sopiga experimentkort till detta bygge.

av **Pabo** » 2006-05-28 13:30

Tekko

Är din förstärkare robust stabild.v.s. klarar den att återge en fyrkantspuls upp i klippning utan last på utgången?

Det kanske verkar som ett overkligt test men om felförstärkaren bottnar av någon anledning och förstärkaren är olastad kan man hamna i ett liknande testfall.

av **Tekko** » 2006-05-28 13:39

Prototyperna höll aldrig för mer matningsspänning än 12v pga en dum felkoppling så jag fick aldrig möjligheten att göra en ordentlig test. Men jag kollade upp spolen jag använde, den var 55µH och inte runt 20µH som den skulle så jag misstänker att det var det som gjorde att saken betedde sej som den gjorde om man kopplade på ett bas element.

55µH är ju lixom för 50-60KHz och inte 100+ som jag körde.

hur som helst så kunde jag dra upp prototypen till övermodulation med 12v matning i 1.3 ohm, den gav ut fin signal tills den började övermodulera. Utan last blev det typ lika som med bara ett bas element inkopplat.

av **Tekko** » 2006-06-01 20:28

Och här är en litem klass D modul.

Bild

http://user.faktiskt.io/Tekko_Tubeamp/D-amp%20project/single%20sided/plugged%20in/

Multimetern visar dc offset på högtalarutgången.

av **Tekko** » 2006-06-03 16:49

OOOooops

av **lilltroll** » 2006-06-03 19:34

Vad gick galet :?:

av **Tekko** » 2006-06-03 20:27

Vete faen, satt å vred på potarna då det plötsligt hördes en knall och det kändes kladdigt på handen samt som att man fick nått i fejset.

av **Morello** » 2006-06-03 20:43

Railpumpning?

av **Tekko** » 2006-06-03 23:55

Nopp. Med 25v över kondingarna så tror jag knappast att det ska ha kunnat vara tillräcklig railpumpning för att nå upp till 50 volt.

av **Pabo** » 2006-06-04 18:06

Jag gissar på att du hade DC på utgången. Med tex 2V DC så tar det inte lång tid för spänningen att växa till väldiga nivåer.

Har du AC-kopplat ingången eller försäkrat dig om att signalkällor har låg DC offset? Har själva modulatorn låg DC-offset?

av **Tekko** » 2006-06-04 19:22

Pabo, här är schemat till steget:

Bild

Du råkar inte ha en induktor till övers ? Runt 18-20µH 5-10A, kärna T106/130-2.

av **Pabo** » 2006-06-04 22:53

Refererar du all signal till minusmatningen?

Är de två stora rektanglarna elektrolyter?

Visst har vi -2 kärnor. T106 har vi en påse av.

av **Tekko** » 2006-06-04 23:02

Umm fyrkanterna symboliserar nätdelen

12000µF för båda samt 3300µF extra på neg.

Jag tänkte fixa en level shifter men det blev aldrig av.

Vad tar du för en spole ?

av **Tekko** » 2006-06-05 19:52

Alla gate drivare döda.

under 1.5-2 månader har jag bränt: 12st fettar, 9st gate drivers, några dioder, 2-3 kondingar och 2-3 resistorer.

Är det dax att ge upp ?

av **Pabo** » 2006-06-05 20:53

Tekko

Det är svårt att bygga en fungerande class d förstärkare själv på fritiden. Det är liksom så mycket som kan gå fel.

Drivare brukar gå sönder av överspänning eller helt enkelt av att FETarna går sönder.

Jag har inte helt analyserat din koppling men det första som slog mig var att du har en oerhört känslig arbetspunkt. 50 % duty cycle ger som bekant 0V ut och för att din modulator skall ge 50 % duty cycle måste spänningen på felförstärkarens båda ingångar vara lika. Plusingången har en DC-nivå som ställs av en pot men som är oberoende av matningsspänningen. Minusingången har en DC-nivå som är en kvot av matningsspänningen vilket innebär att om den varierar så kommer din duty cycle variera i tomgång. Allt annat än 50 % i arbetspunkt innebär DC och med last på utgången innebär det ovillkorligen rail pumping med trasiga FETar och kanske drivare som följd.

Hade jag modifierat din koppling så hade jag refererat allt till mittpunkten i matningsspänningen istället, skapat en reglerad spänningen till modulatorn/drivaren (+12V) och därefter skulle jag ha sett över hur loopen är kompenserad men då måste jag sätta mig in i TL494ans funktion.

Vilken switchfrekvens kör du på?

av **Tekko** » 2006-06-05 20:59

Det mesta mellan 100 och 500khz.

Boven i dramat var helt enkelt fel kärntyp/material.

Testade en luftspole, det var nådastöten för sista gate drivaren, över 160v ut, troligen närmare 200v eller över på utgången i några seg innan boost dioden gick åt helvete och slog ut high side på gate drivern.

Här är orginalschemat jag utgick ifrån, notera att andra invertern sitter fel, det märkte jag (the hard way)

Bild

av **Pabo** » 2006-06-05 22:18

Tekko

Om du får så hög spänning på utgången så oscillerar din förstärkare subharmoniskt, sannolikt vid resonansfrekvensen för utgångsfiltret. Den är alltså inte stabil. Kärnmaterialet har inget med saken att göra utan endast induktansvärdet. Det enda som blir varmt av fel kärnmaterial är i princip kärnan.

Jag tror att du skulle tjäna en hel del på att simulera denna koppling innan du startar den nästa gång.

av **Tekko** » 2006-06-05 22:39

Problemet e att jag inte har nått progg där dessa komponentz finns :cry:

av **Pabo** » 2006-06-05 23:06

Tekko

Det är ganska enkelt att göra ersättare av dessa komponenter.

En komparator, en triangelvågsgenerator (sågtand i detta fallet), spänningsstyrda switchar osv.

För ren stabilitetsanalys kan du ersätta triwavemodulatorn med ett gainblock där gain = matningsspänningen dividerat med triangels amplitud. Du skall svepa i ren kapacitiv last för att hitta worst case. I tranisentmodellen skall du köra fyrkantssvar med kapacitiv last.

av **Tekko** » 2006-06-15 16:12

Nu håller jag på att bygga en ny prototyp, men med en annan gate driver. Egentligen har denna gate driver för hög/lång dödtid men då skiten bara ska va substeg så spelar det mindre roll.

Här kommer några bilder:
Bild