Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 55
off По-моему штатный радиатор для процессоров Intel не подходит для полевых условий эксплуатации.
Чем не подходит? О каких полевых условиях речь?
В реальной разработке 'полевые' нормируются в техническом задании и под них ведется разработка.
На самом деле у меня была дилемма куда оптимизировать данный прототип, в сторону любительской разработки или промышленной.
В любительских условиях изготовить или найти готовый радиатор довольно трудно. Радиаторы не стандартизованы и не унифицированы. Тот радиатор, который сегодня есть во «всех магазинах» через пол года может закончиться и больше не появиться в розничной продаже, что создаст определенные сложности при повторении конструкции. Кроме того, готовые радиаторы такой мощности вовсе не готовы к использованию, их нужно досверлить, допилить, совместить поверхности, приделать к ним вентилятор. На мой взгляд, в любительских условиях (и в малосерийных партиях) удобно использовать готовый радиатор как изделие подходящей производительности с унифицированным креплением, который можно найти в любом компьютерном магазине. К тому же Intel методично придерживается приемственности и использует это крепление уже порядка десяти лет для своих процессоров. Самый младший из радиаторов для сокетов LGA1151, LGA1150, LGA1155, LGA1156 вполне удовлетворит потребности в охлаждении усилителя.
В серийном производстве, возможно, имеет смысл изготовить свой радиатор.
В реальной разработке 'полевые' нормируются в техническом задании и под них ведется разработка.
На самом деле у меня была дилемма куда оптимизировать данный прототип, в сторону любительской разработки или промышленной.
В любительских условиях изготовить или найти готовый радиатор довольно трудно. Радиаторы не стандартизованы и не унифицированы. Тот радиатор, который сегодня есть во «всех магазинах» через пол года может закончиться и больше не появиться в розничной продаже, что создаст определенные сложности при повторении конструкции. Кроме того, готовые радиаторы такой мощности вовсе не готовы к использованию, их нужно досверлить, допилить, совместить поверхности, приделать к ним вентилятор. На мой взгляд, в любительских условиях (и в малосерийных партиях) удобно использовать готовый радиатор как изделие подходящей производительности с унифицированным креплением, который можно найти в любом компьютерном магазине. К тому же Intel методично придерживается приемственности и использует это крепление уже порядка десяти лет для своих процессоров. Самый младший из радиаторов для сокетов LGA1151, LGA1150, LGA1155, LGA1156 вполне удовлетворит потребности в охлаждении усилителя.
В серийном производстве, возможно, имеет смысл изготовить свой радиатор.
Такой тип радиаторов требует периодического сервисного обслуживания. Об этом речь.
С одной стороны, предполагается что вентилятор будет работать при перегрузках, то есть довольно редко. С другой стороны, я с вами соглашусь, для уличного исполнения лучше сделать огромную плиту для пассивного охлаждения на все случаи использования.
Огромные плиты, к сожалению, тоже не работают, по крайней мере без тепловых трубок, размазывающих выделяемое тепло — у плиты без ник не хватает теплопроводности. Особенно учитывая скромные размеры контакта выбранных микросхем с радиатором.
А плита хороша, например в двухкиловаттном аналоговом усилителе, в котором к ней с двух сторон прикручены по 36 крупных транзистора, работающих в параллель, или для силового диода на 200А, но там другая конструкция термоинтерфейса.
А плита хороша, например в двухкиловаттном аналоговом усилителе, в котором к ней с двух сторон прикручены по 36 крупных транзистора, работающих в параллель, или для силового диода на 200А, но там другая конструкция термоинтерфейса.
Лучше всё же радиатор брать не боксовый настольный, с радиальным расположением пластин, а серверный типа этого, он забивается меньше и чистится легче, и эффективность у него выше, также он тоже вполне стандартизован.
Добавление переходной пластины в систему охлаждения усилителя снизит эффективность теплопередачи, можно было бы попытаться установить тепловую трубку прямо на микросхему, но одна ТТ это порядка 30 Вт.
Радиатор заберёт тепло от МС и перемешает вблизи платы, оттуда его ещё нужно будет сдуть. Обычно компоновка усилителя предусматривает сквозную продувку воздухом спереди назад, у Вас получается оптимальной продувка сбоку, если усилитель поставят в шкаф, тёплому воздуху отсекут выход.
Вот, к примеру, довольно здравая компоновка УМ усилителя класса AB на 240 Вт.
Если поставить рядом две платы спинами, один вентилятор охладит оба радиатора и выбросит тёплый воздух за пределы корпуса.
Удачной реализации.
Добавление переходной пластины в систему охлаждения усилителя снизит эффективность теплопередачи, можно было бы попытаться установить тепловую трубку прямо на микросхему, но одна ТТ это порядка 30 Вт.
Радиатор заберёт тепло от МС и перемешает вблизи платы, оттуда его ещё нужно будет сдуть. Обычно компоновка усилителя предусматривает сквозную продувку воздухом спереди назад, у Вас получается оптимальной продувка сбоку, если усилитель поставят в шкаф, тёплому воздуху отсекут выход.
Вот, к примеру, довольно здравая компоновка УМ усилителя класса AB на 240 Вт.
Если поставить рядом две платы спинами, один вентилятор охладит оба радиатора и выбросит тёплый воздух за пределы корпуса.
Удачной реализации.
На фото пример неграмотного расположения пассивного радиатора, ребра охлаждения должны быть расположены «сверху вниз» для обеспечения конвекции, либо использован т.н. игольчатый радиатор, у него безразличное расположение.
Посмотрите внимательно что обеспечивает поток воздуха для охлаждения радиатора.
Вы про какой радиатор? Два мелких справа на фото расположены вертикально. Вверху по центру не пассивный. Его вентилятор внизу на фото, чёрный. Для направления потока воздуха через радиатор хорошо видна загнутая по диагонали пластина.
60 ватт не осилит, что ли?
В большинстве случаев домашнего применения — 60 Ватт это много. Значит целевая аудитория будет применять на открытом воздухе, где пыль — это самое мелкое из вариантов посторонних объектов в радиаторе. Разбирать и обслуживать это устройство никто не будет. При более менее большом сроке и уровне продаж начнет расти негативное отношение к торговой марке…
Все более-менее мощные усилители имеют вентиляторы для забора или выдува «забортного» воздуха и в процессе работы вне помещения натягивают в себя пыль, листья, пауков и пр., в инструкции описаны периодические регламентные работы по продувке радиаторов и чистке/замене фильтров.
Ну а если пренебрегать этими работами это тоже неплохо, просто покупать усилители в сборе немного чаще )))
Ну а если пренебрегать этими работами это тоже неплохо, просто покупать усилители в сборе немного чаще )))
Пиковая мощность — 600, средняя 15-30% от пиковой, итого средняя 90-180, как ЭТО согласуется с источником в 53.5 (сарказм — какая точность расчета, именно 53.5, 54 не предлагать), я не очень понимаю.
Извиняюсь, не заметил Вольты.
Извиняюсь, не заметил Вольты.
53.5 — вольт, а не ватт
53.5 В указал производитель микросхемы для схемы включения PBTL
Для схемы SE указано 56.5 В. Чем продиктованы именно эти значения затрудняюсь ответить, скорее всего настройками защиты по току выходных каскадов. Максимальное допустимое значение питания указано 69 В
Для схемы SE указано 56.5 В. Чем продиктованы именно эти значения затрудняюсь ответить, скорее всего настройками защиты по току выходных каскадов. Максимальное допустимое значение питания указано 69 В
Absolute Maximum Ratings это не допустимое напряжение. Это параметры, при которых из микросхемы может пойдет дым. В даташите даже написано чуть ниже: «Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device».
Так что ориентироваться стоит только на то напряжение, которое указано в Recommended Operating Conditions.
Так что ориентироваться стоит только на то напряжение, которое указано в Recommended Operating Conditions.
Про штатное сопротивление нагрузки разработанного устройства нигде не сказано, а ведь это один из важнейших параметров, определяющих область его применения. Конкретнее, 600 Вт пиковой мощности на каком нагрузочном сопротивлении?
600 Вт на 2 Ом
На 600 Вт производитель заявляет 10% нелинейных искажений
1% процент искажений гарантируется на 480 Вт на нагрузке 2 Ом.
На самом деле, статью можно увеличить раз в десять и все равно будет чего дополнить.
Я испытывал усилитель на этой микросхеме с повышающим трансформатором для радиотрансляционной линии 100 В, микросхема успешно справляется с таким назначением. Уверен что этой микросхеме можно найти множество применений, например усиливать ультразвук килогерц до ста.
На 600 Вт производитель заявляет 10% нелинейных искажений
1% процент искажений гарантируется на 480 Вт на нагрузке 2 Ом.
На самом деле, статью можно увеличить раз в десять и все равно будет чего дополнить.
Я испытывал усилитель на этой микросхеме с повышающим трансформатором для радиотрансляционной линии 100 В, микросхема успешно справляется с таким назначением. Уверен что этой микросхеме можно найти множество применений, например усиливать ультразвук килогерц до ста.
Судя по даташиту, при сопротивлении нагрузки 2 Ом на канал, нелинейные искажения начинают резко расти примерно с 400 Вт RMS выходной мощности на канал, при этом только на микросхеме усилителя будет выделяться 130 Вт.
Поясните, почему на микросхеме будет выделяться 130 Вт?
и 130 Вт при какой частоте PWM?
и 130 Вт при какой частоте PWM?
В даташите есть график, где приведены потери для 400 Вт RMS на 4 Ом:
Путаницы в даташите тоже хватает, но я могу предположить, что реально этот график для 2 Ом на канал, т.к. сам график заканчивается в районе 600 Вт RMS.
Путаницы в даташите тоже хватает, но я могу предположить, что реально этот график для 2 Ом на канал, т.к. сам график заканчивается в районе 600 Вт RMS.
Да, похоже что график для 2 Ом и для схемы PBTL. И на мой взгляд, это указаны потери для всего усилителя, включая внешние компоненты. Так то, даже дорожки греются на таких токах.
Судя по другому графику, КПД при работе на 4 Ом (та же путаница с 4 Ом и 600 Вт) нагрузку будет примерно 85% на 400 Вт на канал, т.е. опять в районе 120 Вт суммарных потерь получается:
Я просто хотел оценить, что может реально обеспечить усилитель на этой микросхеме при приемлемом уровне КНИ и какой способ теплоотвода потребуется. Для 400 Вт на канал простейшего вентиляторного процессорного кулера скорее всего не ватит.
Я просто хотел оценить, что может реально обеспечить усилитель на этой микросхеме при приемлемом уровне КНИ и какой способ теплоотвода потребуется. Для 400 Вт на канал простейшего вентиляторного процессорного кулера скорее всего не ватит.
Если вы предполагаете использовать для усиления звука с минимальными искажениями, то 400 Вт это будет пиковое значение. Средняя мощность получится значительно меньше.
Если вас интересует чистый синус длительное время на полную мощность, то конечно, радиатор придется ставить заметно больше.
Если вас интересует чистый синус длительное время на полную мощность, то конечно, радиатор придется ставить заметно больше.
Интересно, спасибо за проект!
Жаль что эти пупырки годятся только верха и части середины. А вся эта интегральщина на сколько понимаю, пока с каким нибудь 1.5-2kW блином не справится. Вроде какая-то TDA-шка есть всеми любимая с использованием внешних ключей, но и там питание не выше 120V.
Жаль что эти пупырки годятся только верха и части середины. А вся эта интегральщина на сколько понимаю, пока с каким нибудь 1.5-2kW блином не справится. Вроде какая-то TDA-шка есть всеми любимая с использованием внешних ключей, но и там питание не выше 120V.
я абсолютно далек от профессионального аудио-оборудования. Думается, что на такие мощности делаются активные колонки. Тогда возможно такое решение: микросхема позволяет синхронизировать несколько чипов, например, 4 чипа дадут 2400 Вт, в качестве нагрузки использовать 8 динамиков по 300 Вт. Все это в одном корпусе.
Есть микросхема IRS2092 от International Rectifier
Это усилитель с внешними транзисторами, с питанием -100 В +100 В (двести вольт). По даташиту на 500 Вт, но видел схемы 2 кВт с этой микросхемой.
Существенный недостаток этой схемы в том, что выходные транзисторы ни как не защищены от перегрузок.
Другим недостатком является то, что в схеме на этой микросхеме отсутствует обратная связь, и все изменения напряжения по питанию будут прикладываться к нагрузке усилителя.
Это усилитель с внешними транзисторами, с питанием -100 В +100 В (двести вольт). По даташиту на 500 Вт, но видел схемы 2 кВт с этой микросхемой.
Существенный недостаток этой схемы в том, что выходные транзисторы ни как не защищены от перегрузок.
Другим недостатком является то, что в схеме на этой микросхеме отсутствует обратная связь, и все изменения напряжения по питанию будут прикладываться к нагрузке усилителя.
Разглядел схему включения, есть отрицательная обратная связь.
Защиту по току сделать не большая проблема, вон там и пин специальный есть. Не помню сейчас на вскидку, но вроде коллега говорил, что мало питания все равно. Кажется ещё думал внешние драйверы городить. Но это все относительно давно уже было, скорее всего решения есть готовые, да и тогда не особо то и гуглил, по аналогии с БП предполагал, что можно сделать. Возможно и ошибаюсь
Судя по даташиту, на 400 Вт на 2 Ом искажения составят чуть больше 0.02%
У коммерческих решений меньше кулер и на киловатт
store.sure-electronics.com/product/AA-AB32381
store.sure-electronics.com/product/AA-AB32196
store.sure-electronics.com/product/AA-AB32381
store.sure-electronics.com/product/AA-AB32196
На фото я вижу радиатор большего размера 80мм на 150мм, штатный интелловский 90 мм х 90 мм
15см? Это где это такой?) что-то мы разное наблюдем. Там кулер 4см. И вся плата в 15 может и укладывается.
store.sure-electronics.com/images/documents/1%20x%201000%20Watt%20AA-BK31394%20%20BrickSeriesManual.pdf
вот на киловатт. Плата 90мм на 100мм. И по тестам выше 55 градусов за 2 часа не нагревается.
store.sure-electronics.com/images/documents/1%20x%201000%20Watt%20AA-BK31394%20%20BrickSeriesManual.pdf
вот на киловатт. Плата 90мм на 100мм. И по тестам выше 55 градусов за 2 часа не нагревается.
Мне довольно трудно оценить насколько интересна тема разработки электроники читателям Хабра и насколько детально имеет смысл описывать устройство, конструкцию или принцип работы. Кроме того, так как при разработке данного проекта отсутствовало реальное техническое задание, то какие то аспекты могут показаться чрезмерными, а какие-то недостаточно проработанными. Если у вас возникло желание реализовать или встроить в свой прибор данный усилитель я готов внести изменения под реальные потребности.
Тема очень интересная, сам сейчас занимаюсь активным поиском усилителя Д-класса ватт на 100-200 для помещения размером с большой спортзал.
Пока остановился на готовом модуле на TPA3116, но вылез неприятный эффект в виде «выстрела в динамик» через 2-3 секунды после подачи питания на микросхему. У Вас, mx-yh, получилось решить?
У Texas Instruments есть микросхемы с одинаковой цоколевкой и идентичными схемами включения
TPA3245 230-W mono, 12- to 31.5-V supply, analog input Class-D audio amplifier
TPA3251 350-W mono, 12- to 38-V supply, analog input Class-D Smart Audio Amplifier
TPA3255 600-W mono, 18- to 53.5-V supply, analog input Class-D audio amplifier
Чтобы исключить щелчки для TPA3255 достаточно удерживать RESET в низком уровне в течении 250 мсек после подачи питания. За это время закончатся переходные процессы.
Если у вас щелчок происходит через 2-3 секунды, то похоже что это внешние переходные процессы, либо по сигналу, либо по питанию. Для TPA3116 можно попробовать удерживать вход MUTE в низком уровне, как вариант поставить супервизор питания с регулируемой задержкой.
TPA3245 230-W mono, 12- to 31.5-V supply, analog input Class-D audio amplifier
TPA3251 350-W mono, 12- to 38-V supply, analog input Class-D Smart Audio Amplifier
TPA3255 600-W mono, 18- to 53.5-V supply, analog input Class-D audio amplifier
Чтобы исключить щелчки для TPA3255 достаточно удерживать RESET в низком уровне в течении 250 мсек после подачи питания. За это время закончатся переходные процессы.
Если у вас щелчок происходит через 2-3 секунды, то похоже что это внешние переходные процессы, либо по сигналу, либо по питанию. Для TPA3116 можно попробовать удерживать вход MUTE в низком уровне, как вариант поставить супервизор питания с регулируемой задержкой.
Я правильно понимаю, что тут используется цифровой усилитель, а не аналоговый?
Если так, то непонятно зачем тут такой большой радиатор? для импульсного преобразователя мощность мизерная. И как им удалось сделать разрешения ШИМа хотя бы 16бит, 450КГц, это получается 14ГГц рабочая частота?
В звуке я не особо разбираюсь, меня как усилитель эта штука заинтересовала.
Если так, то непонятно зачем тут такой большой радиатор? для импульсного преобразователя мощность мизерная. И как им удалось сделать разрешения ШИМа хотя бы 16бит, 450КГц, это получается 14ГГц рабочая частота?
В звуке я не особо разбираюсь, меня как усилитель эта штука заинтересовала.
Сама по себе широтно-импульсная модуляция ни как не связана с цифровым счетом, и ШИМ применялась задолго до того как микроконтроллеры ее научились генерировать. Очевидно что в микросхеме реализован аналоговый ШИМ, то есть генератор пилообразного напряжения (частотой 450 кГц) и компаратор сравнивающий пилу с усиливаемым сигналом
Понятно, обидно. Я подумал, что они сделали импульсный усилитель с бешеным разрешением, который во многих других интересных задачах можно было бы применить.
У этого усилителя бешеное разрешение, именно благодаря отсутствию двойного преобразования из аналога в цифру и из цифры в ШИМ.
У Texas Instruments есть и цифровые решения
Например PWM модуляторы TAS5548 или TAS5558, на вход подается цифровой звук по I2S или аналогичному интерфейсу, на выходе восемь каналов PWM, к ним добавляешь силовые каскады (собственно сам усилитель типа D) например, TAS5634 (600 Вт, с характеристиками аналогичными TPA3255)
Но это решение заметно сложней, так как помимо самого усилителя PWM требуется модулятор PWM и микроконтроллер способный выдавать цифровой звук необходимой разрядности.
Например PWM модуляторы TAS5548 или TAS5558, на вход подается цифровой звук по I2S или аналогичному интерфейсу, на выходе восемь каналов PWM, к ним добавляешь силовые каскады (собственно сам усилитель типа D) например, TAS5634 (600 Вт, с характеристиками аналогичными TPA3255)
Но это решение заметно сложней, так как помимо самого усилителя PWM требуется модулятор PWM и микроконтроллер способный выдавать цифровой звук необходимой разрядности.
Выходные транзисторы у вас, не полевые, я правильно понял?
Сдается, для класса D полевики не имеют альтернативы.
Ну или если нвпряжение питание повыше, то даже IGBT.
Ваш вариант обречен на обогрев атмосферы, увы…
Сдается, для класса D полевики не имеют альтернативы.
Ну или если нвпряжение питание повыше, то даже IGBT.
Ваш вариант обречен на обогрев атмосферы, увы…
IGBT транзисторы имеют такие же свойства по потерям как и биполярные транзисторы. IGBT имеет смысл при питании от нескольких сотен вольт и выше и номинальные токи для IGBT начиная от десятков ампер. Кроме этого, IGBT транзисторы очень медленные. Только редкие типы работают на частотах 50 кГц, для большинства IGBT максимальная частота 10 кГц — 20 кГц. Для шим-а в 500 кГц совсем ни как
Собссно, я опирался на такую инфу —
«Современные фирменные частотники имеют на выходе мощные транзисторы структуры MOSFET или IGBT,
специально предназначенные для работы в преобразователях частоты.»
«Проектируя, к примеру, силовой высокочастотный преобразователь, разработчик уже выбирает между MOSFET и IGBT»
electrik.info/main/praktika/1317-silovye-mosfet-i-igbt-tranzistory-osobennosti-ih-primeneniya.html
«Современные фирменные частотники имеют на выходе мощные транзисторы структуры MOSFET или IGBT,
специально предназначенные для работы в преобразователях частоты.»
«Проектируя, к примеру, силовой высокочастотный преобразователь, разработчик уже выбирает между MOSFET и IGBT»
electrik.info/main/praktika/1317-silovye-mosfet-i-igbt-tranzistory-osobennosti-ih-primeneniya.html
Кстати, какова необходимость использовать такие частоты?
Вообще, на мой взгляд, не стоит приближаться даже к 150кгц.
У вас нагрев от одной только частоты идет давая потери…
Вообще, на мой взгляд, не стоит приближаться даже к 150кгц.
У вас нагрев от одной только частоты идет давая потери…
Одновременно работать с одним файлом в KiCAD-е вряд ли получится. Но если схема большая, можно попробовать разбить ее на листы и договариваться кто с каким листом работает в данное время. Параллельно можно библиотеки готовить, с платой работать. Так-то работа со схемой и платой не так много времени занимает, больше времени уходит на поиск решений, моделирование, чтение документации и в этом совместный опыт играет важное значение.
Тема автономного питания, заряда батарей интересная, востребованная и явно будет развиваться ближайшее время.
По BMS нужно промониторить основных производителей чипов. Поскольку тема сравнительно новая, решения могут значительно отличаться. Китайцы вон предлагают свои решения и штампуют готовые платы BMS
Тема автономного питания, заряда батарей интересная, востребованная и явно будет развиваться ближайшее время.
По BMS нужно промониторить основных производителей чипов. Поскольку тема сравнительно новая, решения могут значительно отличаться. Китайцы вон предлагают свои решения и штампуют готовые платы BMS
интересный усилитель, запас мощности хороший, много кейсов можно с ним придумать
Так же, если у вас есть предложения разработать какую-то плату или схему для публичного доступа, или совместной разработки, готов рассмотреть.
Как на счёт усилителя 5.1 и 7.1 с регулировкой бас, вч и пр? )
бас, вч для 5.1, 7.1 как то странно выглядит
Для таких систем обработка делается в цифровом виде, полный эквалайзер и всякие пресеты частотные и объемные. И в компьютере это все есть.
В аналоговом виде все эти фильтры и обработки будут заведомо хуже качеством, более узких диапазонов со всякими перекрестными помехами и влияниями. И при этом чрезмерно сложными в моделировании и настройке.
Просто усилитель 7.1 для компьютера может будет иметь смысл. Тогда нужно дополнительные критерии, чего, сколько, куда и т.д.
Для таких систем обработка делается в цифровом виде, полный эквалайзер и всякие пресеты частотные и объемные. И в компьютере это все есть.
В аналоговом виде все эти фильтры и обработки будут заведомо хуже качеством, более узких диапазонов со всякими перекрестными помехами и влияниями. И при этом чрезмерно сложными в моделировании и настройке.
Просто усилитель 7.1 для компьютера может будет иметь смысл. Тогда нужно дополнительные критерии, чего, сколько, куда и т.д.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Усилитель звукового сигнала мощностью 600 Вт