Ide o overený kvalitný výkonový NF zosilňovač triedy AB, ktorý sme sa rozhodli zhotoviť po 30 rokoch a vylepšiť do dnešných pomerov. Úloha to bola a je stále náročná, pretože ide o výrobok, ktorý si dovolí financovať len pár nadšencov audio techniky. Originál bol navrhnutý v článku Amatérske Rádio pre konštruktérov z mája v roku 1991, autor Pavel Dudek, ktorý v texte odporúča transformátor PRI 310z/1.1mm a SEK 2x 50 z/2 mm = 35 V, pre 20 A na kanál! Predstavte si hneď na začiatku do akej spotreby elektrickej energie ide tento tzv. Mamut. Kto však odporuje novým digitálnym triedam D a mal by doma rád tento kúsok s poctivými súčiastkami Tesla, predovšetkým koncový stupeň osadený bipolárnymi tranzistormi rady KD, môže sa na nás obrátiť. Dávame do pozornosti jeho parametre a čo všetko sme museli zvládnuť pri realizácii, pri navrhovaní úprav až po výslednú podobu, ktorá je stále v procese dolaďovania. Preto koncová cena nie je stanovená.
Parametre:
Zosilňovač určený pre ozvučovanie otvorených priestorov, veľké vnútorné haly pre koncerty, mega diskotéky alebo podujatia, kde je potreba kvalitný zvuk s dynamikou.
Cena viac ako 1000 € bez DPH.
Technické údaje:
Vlastnosti: Ochrana pri zapnutí. Oneskorovací obvod pre zapínanie reproduktorov. Tepelná ochrana. Ochrana proti skratu. Korekor stereováhy. Indikátor vybudenia (power, signal a peak). Možnosť diaľkového ovládania. Bypass klasického dvojpólového spínača cez optotriak + možnosť ochrany triakom na primárnej strane transformátora.
Výkon: 2x 500 W/4 Ω (sínus), vie hrať aj do záťaže s impedanciou 2 Ω, kde je výkon ešte vyšší, ale neodporúča sa používať, preto ho neuvádzame.
Napájanie: symetrických 2x 40 V (po usmerení 56 V, pozor na max. napätie kondenzátorov TE925 je 63 V, avšak Tesla kondenzátory bežne dosahovali aj 30 % napätia naviac) s toroidným trafom 1600 VA pre dostatočnú rezervu proti prehriatiu a treba počítať so stratami. Kvôli bezpečnosti je vybavený Soft-start modulom, ktorý ma za úlohu plynulý nábeh zdroja. Ide o bezpečné zapínanie a ochranu reproduktorov, lebo pri zapínaní dosahuje skratový výkon (výkon v okamžiku zapnutia) špičky okolo 20 kW.
Chladenie: Aktívne a pasívne. Prepnutie do aktívneho chladenia kontroluje teplotný senzor (nielen jeden). Zabezpečuje sa tak prietok vzduchu medzi aktívne súčiastky, najmä koncové tranzistory a diódy usmernovača. Používa sa AL materiál od spoločnosti GAMA alumínium, profil K400 nakrájaný a opracovaný CNC frézou o rozmere až 400 x 200 mm!
Rozmery: 700 mm spolu s bočnými AL rebrami , 200 mm a 400 mm (š , v , h), pri toroide s priemerom okolo 190 mm a výškou 100 mm + rezerva 100 mm pre prúdenie vzduchu na chladenie. V článku nižšie opisujeme dôvody veľkých rozmerov.
Pohľad na vývojové dosky plošných spojov oboch kanálov (stereo alebo dva mono bloky možné prepojiť do mostíka). Hliníkové chladenie má dnes už L-profil s hrúbkou 5 mm pre lepší odvod tepla. Osadené sú komplet všetky pasívne súčiastky. Niektoré aktívne sa snažíme naskladniť pôvodné, čím sa cena zvyšuje.
Použité boli KD607 a KD617 z rôznych zdrojov. Aby sa dosiahlo čo najlepších parametrov, vyhotovili sme si najskôr výrobok pre párovanie bipolárnych tranzistorov, ktorý porovnával hFE a UBE. Museli sme myslieť na tepelnú a elektrickú bezpečnosť. Stratový výkon udávaný v katálogu je 70 W na 1 tranzistor, mysleli sme na ich rezervu (napájanie +/- 56 V), pretože na 100 % využitia napájacieho napätia 80 V vhodné nie sú. Pri tomto napäti sme len merali tranzistory pred ich osadením, či majú nejakú rezervu a použili sme záťaž 8 Ω, tak aby odovzal prakticky výkon okolo 65W. Nikdy ich nepoužívame na výkony okolo 100 W/4 Ω, lebo hrozí nedostatok rezervy v kolektorovom prúde v špičkách a pri jalovej záťaži. Tranzistory sa nesmú nachádzať v pracovnom pásme mimo ich bezpečné operačné pásmo (viac viď SOA), hlavne pokiaľ sú teplejšie, čoskoro sa prerazia sekundárnym prierazom. Pre zlepšenie odvodu tepla by sme mohli použiť teplovodivú pastu, ale pre zachovanie originality sa použili sľudové podložky, ktoré slúžia navyše aj izolačne – oddeľujú polarity v kolektoroch BJT, ktoré sú pri PNP záporné (-) a NPN kladné (+). Tepelnú stabilizáciu zabezpečuje tranzistor, upevnený na AL chladiče, ktoré sú navyše sledované termostatom / termistorom NTC, ktoré zopína v prípade potreby aktívne ventilátorové chladenie – to je výhodné práve pri koncertoch v letných horúčavách. Dostávame tak tento kúsok do vyššej triedy, nielen z pohľadu jeho ochrany, ale jeho samotnej spoľahlivosti a výdrže = kvality.
Rovnako sme sa postavili i k realizácii napájacieho zdroja, ktorý síce dostal pôvodné elektrolytické kondenzátory Tesla rady TE s kapacitou až 4.7 mF, za to sa však časom stabilizovala ich kapacita, ktorá síce mohla poklesnuť, ale pracovné napätie sa mohlo zvýšiť (vznikom oxidačnej vrstvy tam, kde bol predtým elektrolyt, ktorý časom vyschne), čo je výhoda vzhľadom na rezervu voči výstupnému napätiu z Greatzovho mostíka (pozostávajúci z kovových diód rady KY, dimenzovaných na 1.5 až 2-násobok prúdu) po usmernení pred samotnou filtráciou. K obnoveniu ich fuknčnosti boli poctivo naformátované (viď video) a otestované pri návrhu symetrického zdroja, ktorého parametre sú špecifikované v technických údajoch. Používa sa viac kapacít paralelne, aby sa znížilo ESR, kvôli namahániu zdroja impedanciou. Jednoducho povedané, kondenzátor nesmie mať veľký „odpor“! Kapacita filtračného kondenzátora sa dimenzuje pravidlom 1mF/A, pri špičkovom odbere prúdu 2x 20 A, sme teda použili spolu 16 ks veľkých elektrolityckých kondenzátorov (výsledná kapacita okolo 40 mF!). Pri takomto počte si predstavte rozmer 16 x 16 cm (pri rozložení 4 x 4) potrebný len pre filtráciu, ak má jeden kondenzátor priemer 40 mm pre konkrétnu kapacitu 4.7 mF, podľa tabuľky 1 z Tesla katalógu. Museli sme zvoliť veľké šasi, ktoré prináša priestor a pre vzduch, ktorý je dôležitý.
Precíznosť práce vyžadovala stavba diferenciálneho stupňa, ktorý priamo reprezentuje jeden z najdôležitejších princípov použiteľný predovšetkým v zosilňovačoch.
Poznámky a poznatky k článku
hFE – Čo je hFE tranzistora? hFE tranzistora je prúdový zisk alebo zosilňovací faktor tranzistora. hFE sa tiež označuje ako β, je faktor, ktorým sa základný prúd v báze (IB) zosilňuje, aby sa vytvoril zosilnený prúd v kolektore (IC) tranzistora. Hovoríme o ňom pri zapojení so spoločným emitorom, preto E, kde platí základné rovnica IC= hFE * IB= β*IB
Spoločný emitor volíme vtedy, keď potrebujeme veľký výkon pri malej frekvencii (NF koncové zosilňovače pracujú v rozsahu bežne od 20 Hz do 20 kHz). Ale má nevýhodu, lebo obracia fázu o 180°, čo sa však jednoduchým a nutným zapojením ďalšieho (povedzme druhého stupňa) otočí naspäť.
Viac v časti Teoretické poznatky
