Мощный усилитель класса D на IRS2092+TC4420+IRFB4227

[Boris535]

Привет ВСЕМ! Решил прислушаться к совету (Сергеj ) и попробовать собрать усилители на микросхеме IRS2092, конечно ничего нового я не открою, но на сайте, усилителя на этой микросхеме я не нашел, поэтому решил поделиться своими наработками. Начал с того, что лазая в нете увидел картинку, которая мне очень понравилась.

Точной схемы на эту плату я не нашел, поэтому сделал что-то похожее, предварительно изучив описание на IRS2092, правило разводки печатного монтажа на нее.
В результате, не с первой попытки, но все заработало! Синус и прямоугольник без (видимых) искажений и возбуждения, включение и выключение происходит без щелчков, микросхема (IRS2092) не греется. Driver (HIGH-SPEED) TC4420 греется терпимо и его температуру можно уменьшить регулируя (уменьшив до11вольт) напряжение 12вольт. Я в основном практик, поэтому пробовал все, что мне было доступно, плату делал универсальной. Ключи пробовал ставить разные, остановился на IRFB4227, с IRF640, Irfb4020 больше просадка на выходе т. к. RDS у них больше, IRFP4227 греются чуть больше (нужен больше радиатор) , немного тормозят (по частоте), но с просадкой все нормально. Так как зашита у этой микросхемы опирается на RDS выходных ключей, то при их замене необходимо это учитывать. Не буду подробно останавливаться на описании работы защиты (IRS2092), выставления оптимального Dead-time, и частоты самоосциляции, все это подробно изложено на форумах и в описании AN-1138. (В нете пересмотрел множество аналогичных схем, так что номиналы защиты и Dead-time можно просто взять с подобной схемы, если возникнет необходтмость поставить другие ключи).

Скажу о главном, то что нужно для построения усилителя. Текстолит 212 X 61, односторонний ,микросхема IRS2092 (DIP), Driver HIGH-SPEED TC4420 или UCC37322 (второй дороже, но получше), ферритовый сердечник для дросселя PM14 (лучше побольше), диоды (я использовал) SF28, остальные детали не представляют особого дефицита.
Если нет микросхемы IRS2092 в Dip корпусе, то можно сделать переходник.

Обязательно припаяв блокирующие емкости.

Первое включение производил при +/- 30 вольт, но при этом нужно резисторы через которые запитывается IRS2092 поставить около 2,2к, проверяем напряжение 5,6 вольта на 1 и 6 ноге IRS. Питание 12 вольт лучше использовать внешнее, но для наладки можно и внутреннее для сборки которого на плате есть место (при больших напряжениях +/- 80 вольт транзистор стабилизатора греется намного сильнее выходных ключей). Выставляем частоту, без входного НЧ сигнала (резистором по второй ноге IRS) около 300 кГц , (можно и больше (370 кГц) если дроссель позволяет, не сильно греется). Если светодиод, индикации несущей горит, подаем входной сигнал, (синус) смотрим его на выходе (без нагрузки), смотрим ограничение, замеряем амплитуду, подсоединяем эквивалент нагрузки (4 Ома), замеряем мощность.

(Прямоугольный сигнал смотреть с нагрузкой.) Если все нормально (меняем резисторы стабилизатора +/- 5,6 вольт на 4,7к) поднимаем напряжение питания до +/- 80 вольт. Если ничего не усложнять, то при правильной сборке все должно работать сразу. При простом импульсном блоке питания, собранном на трех сердечниках от ТВС усилитель выдавал, у меня, около 600 ватт (защита на блоке питания срабатывала), но я думаю, что это еще не предел. (Познее собрал более мощный блок питания +/- 95 и все работало, даже прогрев не увеличился). Думаю получился не плохой мощный усилитель не требующий вентиляторного охлаждения.

Конечно, эта печатная плата не первого моего варианта, до этого были и другие, но эта получилась наиболее удачной (в плане работоспособности). Были и еще варианты (IRS2092+TC2044+ 3 пары IRFP4227) , некоторые я еще и не опробовал практически. Картинки к сожалению не вставились, я писал в ворде вместе с картинками, кому тема интересна могу прислать оригинальный файл с картинками.

[Vilsi]

супер!
а 12 В как формировалось? от общего источника или отдельный был?
транзисторы, как я понимаю, лежат на радиаторе?

[Boris535]

12 вольт можно брать и от основной платы, чтобы меньше грелся транзистор стабилизатора нужно подбирать резистор по коллектору стабилизатора (510-680 Ом). Если этот резистор слишком велик, то при нагрузке наблюдается провал верхнего плеча. У меня был источник питания с точной регулировкой напряжения и (при + - 95) я где-то выставил 10,9 вольта (источник должен быть рассчитан на ток не менее 200 ма).
Транзисторы на радиаторе, правда позже я его значительно уменьшил, если просто гонять музыку, то на ощупь он холодный, но если при мощности около 600-700 ватт смотреть некоторое время синус, то теплеет.

P. S. Пробовал с кольцом из распыленного железа, работает все так же (габариты меньше).

[Boris535]

Еще один вариант платы, но с шестью транзисторами

[Metall4]

Boris535 писал(а):

Еще один вариант платы, но с шестью транзисторами

давно собирал вариант с 6 транзисторами , заставить нормально работать не сумел )) постояные срывы генераций на ирс2092 -то работает глючно то не работает совсем ! транзисторы были ирфп250н !
попробую ради интереса ваш вариант ) как раз собрал бп на 85в )

[Boris535]

IRFP250 тяжелые транзисторы. думаю будут больше греться, я остановился на IRFB4227, если запитывать с внешнего источника 12 вольт, то тепла будет намного меньше. И частоту можно поднять до 450 кГц. Удачи!

[FUNTIK]

Boris535 писал(а):

И частоту можно поднять до 450 кГц. !

Вот только ради размера дросселя, так частоту задирать? Для хорошего воспроизведения звука, достаточно и 200кГц.

[~freddy~]

450кГц может понадобится ежели автор любит слушать ультразвук, раскачивает своим усилителем ультразвуковую ванну. А может просто любит греть силовые ключи и кольца фнч. И возможно даже знает как рассчитать частоту дискретизации для однобитного ацп, при заданной максимальной воспроизводимой частоте в спектре звукового сигнала. И даже знает как демодулируется потом этот сигнал в выходном ФНЧ и умеет рассчитывать его частоту среза. Так что тут хозяин барин. Если хочется более широкую полосу, то пусть. Только оно ещё и шуметь будет больше.с расширением воспроизводимой полосы

[Boris535]

Все упирается в качество, прочитайте про УНЧ APEX D200, посмотрите в описание работы IRS2092(400 кГц), TDA8924 (500 кГц) если все это делать лень можно просто купить любой китайский УНЧ класса D (IRS2092-500W,L15D-SMD, и померить на нем частоту. Ниже 350 кГц не найдете. Если вам нужен просто саб то 100 - 200 кГц вас устроит, а если еще он и UcD с криво разведенной печатью, то может и греться и шуметь при таких частотах несмотря на большие емкости после дросселя. И не надо предпологать медоды расщета выходного дроселя, есть програмы, а проще взять кольцо из распыленного железа намотать на нем и померить транзистортестором индуктивность и выставить как положено для данной схемы. Так, что дерзайте и дано вам будет, то чего хочется!

[FUNTIK]

200кГц, За глаза хватает для ШП. Нафига 300-400. Толку ноль. Потери при переключении большие.КПД падает.Схемы усложняются. Транзисторы греются больше. На саб , ваще можно 50-100кГц. Олтично играет.Частота усилителя должна быть в 10 раз больше, чем диапазон звука , для которого он предназначен.Чё Америку открывать.? Дроселя выхдные, это ваще отдельная тема. Тупо мотать, без расчётов. Это как спрятать бомбу замедленного действия в плату усилителя.

[Boris535]

CHEMA-900D.jpg

(93.17 КБ) 1038 скачиваний

Недавно собирал IRS900 и на 300 кГц ничего не греется, даже без радиаторов, Выходные IRFP4227, питание +- 50 вольт, при питании +- 95 транзисторы греются без радиаторов, если снимать больше 200 ват, но музыку можно слушать и качество очень даже неплохое. Вообще проблемы нет выставляйте частоту какая вам нравится, все регулируется.

[FUNTIK]

Эта схема, ваще не в тему. Совсем другая. У меня она и на 500кГц. работала. С этими транзисторами.

[Boris535]

Привет! Приветствуются любые удачные рабочие разработки печатных плат, и не только на IRS2092 , если у Вас они есть выкладывайте, то что публикую я все работает и печатные платы (в формате LFY6) все разведены мной. Настройка дело индивидуальное (кому как нравится, частота и детайм и пр.) . Я напечатал это для тех, кто хочет повторить конструкцию. Если что-то не устраивает выкладывайте свое. Спорить не собираюсь, в споре истина не рождается, критерий истины только практика.

[goldskif]

Извиняюсь за глупый вопрос. А делал ли кто-нибудь усилители класса D с питанием от 220 (без блока питания)?
Импульсный блок питания ведь все равно по принципу тот же ШИМ.

[FUNTIK]

Делали.

https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=42&t=171854

[Boris535]

Пробовал собирать , после выпрямления получается + - 160 вольт, транзисторы IRFP460,IRFP360 т. к. у них большое Rds, они грелись но УНЧ работал. Схема доступна в нете UcD 3200 W на 1Ом. Печатную плату прикрепляю, но лучше поставить в нее простые IRFP4227 и подавать + - 95 вольт, и резисторы 15к поменять на 6.8К 5 ват.

[Boris535]

Очередная плата по этой теме недавно делал.

[Boris535]

Еще один вариант с тотемным столбом. В принципе можно можно еще разработать схемы на IRS2092 резисторы защиты можно рассчитать по описанию AN1138, если заряд выходных ключей превышает 70nc, то поставить каскад усиления по току перед ключами. Особого интереса у народа к теме не вижу. Так что пока на этом пауза.

[Boris535]

Еще одна плата , схема по которой я ее делал, по мнению автора должна выдавать более 2000 Wat. (кстати в нете гуляет недоработанная ее копия с массой ошибок).

[aknodik]

Boris535 писал(а):

Еще одна плата , схема по которой я ее делал, по мнению автора должна выдавать более 2000 Wat

На каком питании испытания были и нагрузке? три пары irfp4227 это не слабо.

Добавлено after 46 seconds:
И дроссель на каком колечке, размер и что за материал?