Однотактный усилитель на триоде (300B?)

[poty]

Андрей, я бы хотел в первую очередь сказать, что я Вас не отговариваю, просто пытаюсь показать проблемные места. Спасибо за терпение, что выслушиваете меня так долго.

TL431 тоже не должен перегреваться, у него максимальный ток 100ма и напряжение 36В.

Исходя из этого, для ТО92 (140°C/W) повышение температуры при 0,28Вт составит 40 градусов над окружающей средой. При наличии такого большого количества тепловыделяющих элементов, в летний период температура внутри корпуса легко может достигать 40 градусов. Т.е., корпус может нагреваться до 80 градусов. Не смертельно, но... Лучше выбирать более энергоэффективные корпуса или использовать радиатор.
В прошлый раз не стал говорить, но я ни при каких условиях размещать деталь, на которой больше 400В, на металлической задней стенке бы не стал. Кроме того, постоянный подогрев задней стенки 15-20Вт - это заметный её нагрев, неприятно будет использовать устройство (подключать/отключать кабели, например).

Кажется, что ключевое тут - "если повезет". Смотрю я на разные варианты реализации схемы LW и интуитивно трудно понять, как правильно организовать нужное смещение, да и анодное напряжение нужно больше на величину смещения.

Вот здесь мы снова приходим к вопросу: как будет организовано смещение? В принципе, Вам всё равно нужно будет:
- либо автосмещение (резистор в катоде) - сложно, горячо и обеспечивает потерю 40-50В на резисторе;
- либо фиксированное смещение в катоде - то же, что просто потеря 40-50В анодного напряжения;
- либо смещение в сетку - отдельный источник питания (от трансформатора или аккумуляторов).
Единственный способ без потери анодного напряжения и серьёзных нагревов - третий. Но где его (источник) взять при аккумуляторном питании? И если он будет, почему его не сделать вольт на 10-15 больше и не питать им драйвер (примерно 1-2мА)?

[Tos]

Андрей, я бы хотел в первую очередь сказать, что я Вас не отговариваю, просто пытаюсь показать проблемные места. Спасибо за терпение, что выслушиваете меня так долго.

Владислав, я очень рад, что Вы находите время на столь детальное обсуждение, спасибо! Отговаривайте меня пожалуйста, иначе как можно выделить рациональное зерно и отбросить мусор.

Исходя из этого, для ТО92 (140°C/W) повышение температуры при 0,28Вт составит 40 градусов над окружающей средой. При наличии такого большого количества тепловыделяющих элементов, в летний период температура внутри корпуса легко может достигать 40 градусов. Т.е., корпус может нагреваться до 80 градусов. Не смертельно, но... Лучше выбирать более энергоэффективные корпуса или использовать радиатор.

согласен, задуматься об охлаждении внутри корпуса стоит, возможно принудительно. Не очень хотелось бы использовать вентиляторы, кроме помех создают еще и шум от лопастей и тока воздуха.

В прошлый раз не стал говорить, но я ни при каких условиях размещать деталь, на которой больше 400В, на металлической задней стенке бы не стал

В целом солидарен, но тогда опять встает вопрос об эффективном отводе тепла. Для стабилизаторов питания нам потребуются довольно приличные размеры радиаторов и организация воздушного потока. Это конечно обезопасит корпус и слушателя, но в целом усложнит борьбу с теплом. Для TL431 также тоже можно предусмотреть небольшой лепестковый радиатор для облегчения его участи.

Вот здесь мы снова приходим к вопросу: как будет организовано смещение? В принципе, Вам всё равно нужно будет:
- либо автосмещение (резистор в катоде) - сложно, горячо и обеспечивает потерю 40-50В на резисторе;
- либо фиксированное смещение в катоде - то же, что просто потеря 40-50В анодного напряжения;
- либо смещение в сетку - отдельный источник питания (от трансформатора или аккумуляторов).

Автосмещение или фиксированое в катоде мне кажется неоптимальным, в целевой архитектуре с использованием межкаскадного трансформатора я целился в отдельный источник смещения(примерно -70В). Поскольку ток отрицательного смещения крайне мал, я полагал собрать его батарейках типа крона или 12В. Его также стабилизировать по положительному плечу и скормить сеткам.
Даже если итогом станет трансформаторная схема, то имеет ли смысл в батарейном смещении? И стоит ли его стабилизировать или оставить напрямую от батарейки, пусть немножко плавает, для режима ламп не критично, а каналы развязать через диоды.

И если он будет, почему его не сделать вольт на 10-15 больше и не питать им драйвер (примерно 1-2мА)

Боюсь что 1-2мА для драйверного каскада мы не обойдемся. Триод или пентод в драйвере попросят минумум 10мА, чтобы раскачать выходной каскад.

[goldmen8]

И стоит ли его стабилизировать или оставить напрямую от батарейки, пусть немножко плавает, для режима ламп не критично...

С уменьшением напряжения на сетке лампы ток анода будет увеличиваться(?), а если батарейка совсем отвалится, что тогда(?).

[Tos]

С уменьшением напряжения на сетке лампы ток анода будет увеличиваться(?), а если батарейка совсем отвалится, что тогда(?).

С уменьшением отрицательного смещения ток анода, конечно, будет расти, да, для этого лучше будет вернуть защиту по току в стабилизатор анодного. Отвалится может что угодно и проводок питания от трансформатора, риски есть в любом варианте. Как правило напряжение на батарейках, особенно литиевых, довольно стабильно в течении всего срока службы. В нашем случае постоянный ток сетки мизерный, в таком режиме батарейки проработают годами.
Я хотел еще оснастить усилитель системой управления и мониторинга чувствительных точек, напряжений и токов, уровней заряда батарей.

Блок управления в моем понимании будет выглядеть так -
набор датчиков в чувствительных точках:
- напряжение и ток накала поканально
- напряжение смещения
- анодное напряжение
сигналы с датчиков направляем в Ардуину и с помощью реле/ключевых транзисторов осуществляем управление.
С помощью Ардуино управляем логикой:
1. Включение. Подаем накал, проверяем напряжение, ток. Если все ОК, проверяем напряжение и подключаем смещение сеток. После прогрева катодов проверяем и подаем анодное.
2. Работа. Контролируем наличие и параметры питающих напряжений. контролируем дельту между каналами. Если что-то пошло не так - отключаем анодное, сетки накал, уходим в защиту.
3. Выключение. Снимаем анодное, снимаем смещение, отключаем накал.

[goldmen8]

Андрей (Tos), Вы наверное уже прикидывали схему системы управления и мониторинга?
Очень хочется посмотреть

Я хотел еще оснастить усилитель системой управления и мониторинга чувствительных точек, напряжений и токов, уровней заряда батарей.

[poty]

Даже если итогом станет трансформаторная схема, то имеет ли смысл в батарейном смещении? И стоит ли его стабилизировать или оставить напрямую от батарейки, пусть немножко плавает, для режима ламп не критично, а каналы развязать через диоды.

Батарейное смещение - вполне адекватное решение. Правда, для 300В ток утечки будет несколько больше обычного, так что лучше предусмотреть возможность замены батареек. Защита в блоке питания вряд ли поможет в вопросе защиты ламп - здесь нужно придумывать что-то поизощрённее. Подумаю на досуге.
Не понял про развязку на диодах. С точки зрения сетки - источник питания - это новая земля, нет смысла между собой развязывать эти земли.

Отправлено спустя 50 секунд:

1-2мА для драйверного каскада мы не обойдемся. Триод или пентод в драйвере попросят минумум 10мА, чтобы раскачать выходной каскад.

Это мне непонятно. Зачем такой ток?

[Tos]

Андрей (Tos), Вы наверное уже прикидывали схему системы управления и мониторинга?

Продумывал, но еще не формализовал, собственно там кажется все просто. Хочется обойтись уже имеющимися стандартными датчиками. Низковольтные цепи питания или накала контролировать совсем просто, есть готовые датчики напряжения и тока для ардуино. Высоковольтные цепи напряжения аккумуляторов и анодного напряжения думаю контролировтаь ими же с помощью простых делителей напряжения, нас интересует в основном аварийная ситуация. Сравнение каналов сделать на уровне логики в ардуино.
Блоки управления реле также стандартные.
Если будет время и желание подумаю про дисплей с отображением параметров.

Отправлено спустя 10 минут 42 секунды:

Батарейное смещение - вполне адекватное решение. Правда, для 300В ток утечки будет несколько больше обычного, так что лучше предусмотреть возможность замены батареек. Защита в блоке питания вряд ли поможет в вопросе защиты ламп - здесь нужно придумывать что-то поизощрённее. Подумаю на досуге.

Замену, конечно предусмотрим.
Возможно с решением проблемы защиты справится предлагаемая выше система контроля. Она конечно не очень быстрая.

Не понял про развязку на диодах. С точки зрения сетки - источник питания - это новая земля, нет смысла между собой развязывать эти земли.

Не будет каких-нибудь паразитных токов или связей если смещение на оба канала подавать от одного источника?

Это мне непонятно. Зачем такой ток?

О драйвере для этой схемы я еще не думал, может быть так и есть, пока варианты с похожей архитектурой на 417А или пентоде используют режимы ламп с током 10-20мА

[Tos]

Набросал концептуально схему управления питанием и логику, буду её после отпуска собирать на макете и проверять.
Реле для коммутации 380В поставить контактные или твердотельные на полевых транзисторах? как думаете?

1. Инициация после включения дежурного питания
a. Каналы управления реле в LOW
b. Назначаем аналоговые и цифровые входы
c. ?
2. Мониторим состояние кнопки ВКЛ/сигнала с пульта ДУ
3. Нажали ВКЛ
a. Включаем группу реле подающих напряжения на стабилизаторы
b. Задержка 2 сек, включаем реле Накал
c. Мониторим напряжение накала
d. Задержка 30 сек
4. Включение
a. Проверяем напряжение Смещения
b. Включаем напряжение Смещения
c. Задержка 5 сек
d. Проверяем высокое напряжение
e. Включаем высокое напряжение
5. Мониторинг
a. Мониторим высокое напряжение
b. Мониторим напряжение смещения
c. Мониторим напряжение накала
d. Мониторим состояние кнопки ВКЛ/сигнал с пульта
6. Выключение
a. Отключаем Высокое напряжение
b. Отключаем Накал
c. Отключаем Смещение
d. Отключаем группу реле подачи напряжений на выпрямители
e. Переходим к п.2

Отработка аварийной ситуации
1. Отклонение любого напряжения выше/ниже нормы
a. Выполняем п.6

[poty]

Есть готовый модуль на форуме, который будет использован в усилителе мощности, почему бы не использовать его?
Я бы для цепей, находящихся близко к сигналу, (в частности - смещения) использовал бистабильные реле, во избежание помех.
Найти электромеханическое реле на высокое напряжение - непростая задача. В вышеупомянутом блоке предусмотрено твердотельное на высокое напряжение и электромеханическое для 220В.

[Tos]

Готовое решение не наш выбор. Интереснее же свои грабли пособирать, муки творчества и зуд в руках. Я читал про этот проект, интересно сделать подобное самому.
Про бистабильные реле, спасибо, хорошая идея!
Твердотельные на 380 вольт я нашёл на али, но есть и на 400,- PVT412A.
Я вот думаю, стоит ли ставить в цепь накала датчик тока на acs712 или подобном? Или достаточно контролировать напряжение.

[poty]

PVT412A

Будьте осторожны! Такие реле, как правило, работают или при предельных напряжениях, или при предельных токах. Даташиты страдают недостаточной информацией, что вводит в заблуждение. В таких случаях я смотрю в раздел Application. Для данного реле DC применение ограничено 300В.

Отправлено спустя 8 минут 39 секунд:

acs712

Я - за датчик тока!

[Tos]

Датчик тока мне тоже нравится. Тогда видимо придётся сменить ардуину на МЕГА. Иначе аналоговых входов не хватит.

[goldmen8]

... стоит ли ставить в цепь накала датчик тока на acs712

Про ACS712 5А. У неё есть неприятная особенность.
Сигнал от 5-ти амперного датчика тока ACS712 изменяется всего на 1 вольт — от 2,5 вольт (половины напряжения питания). Возникают сложности в оцифровке — это когда хочешь весь диапазон АЦП микропроцессора использовать для большей точности. Если оцифровывать "как есть" — то на диапазон сигнала датчика тока придется всего около 200 уровней АЦП МК. Около 800 (80%) уровней АЦП МК просто пропадут за зря.
Схема усиливает напряжение, чтобы довести датчик до ума.

...видимо придётся сменить ардуину на МЕГА

Я бы пошёл другим путём.
Когда не нужна гальваническая развязка проще в качестве датчика тока обычный шунт применять.
Для контроля цепей накала поставил бы малюсенький "Tiny 13". ... tiny запитал от цепей накала через стабилизатор, а выход сигналов "норма" и "авария" через опто-развязку (или ещё каким другим способом) на центральны процессор.

5. Мониторинг

На мой взгляд здесь не хватает:
... Мониторим ток накала
... Мониторим ток "покоя" (или рабочий ток лампы)

[poty]

Согласен, что оцифровывать всё с помощью микропроцессора неразумно. Проще сделать типовые модули контроля тока, напряжения, температуры, подающие уже цифровые сигналы "норма" - "неисправность"... Причём часть модулей не требует измерения величин (например, модули напряжения высокого), а требуют только контроля наличия, с чем справится обычный, неаналоговый вход без всяких затей. Измерение микроконтроллером требует времени, а если у нас проблема, то лучше решать это кардинально, например, варисторами, предохранителями и т.д. - сработают быстрее и с большей эффективностью.
Если мы мониторим ток накала, то напряжение накала мониторить бессмысленно.

[Tos]

Алаев Ян, да, я в курсе, много продаётся брака или перемаркированных деталей. Ничего сложного или ответственного там покупать нельзя. Но есть и много такого, на чем наши перепродавцы просто офигели, гнуть тройную цену. Да те же ардуины.

[goldmen8]

Я искал микросхему TC9163AN (селектор входов), нигде не смог найти кроме как на али?
Везде под заказ до 6 недель ожидания, а цена (?) просто улёт.
Даже было намеренье купить на Авито, но как-то не решился.

[Tos]

... Мониторим ток "покоя" (или рабочий ток лампы)

Тоже думал, но чем мерять ток в цепи 380В? 712 выдержит? Видел схему где на кольцо наматывают десяток витков, в кольце делают прорезь и в прорезь вставляют пьезотранзистор. Калибруют и так меряют.

Проще сделать типовые модули контроля тока, напряжения, температуры, подающие уже цифровые сигналы "норма" - "неисправность"... Причём часть модулей не требует измерения величин (например, модули напряжения высокого), а требуют только контроля наличия, с чем справится обычный, неаналоговый вход без всяких затей.

Мы все равно получаем преобразование аналоговых сигналов(напряжения/ток) в логические уровни контроллера средствами с помощью различных элементарных преобразователей. По мне, так никакой разницы. В случае АЦП преобразования на контроллере мы получим возможность оперативной адаптации, перепрограммирования и вывода на дисплей параметров.
На цифровые входы можно завести сигналы наличия +5 накала. Цифровые выходы нам потребуются, реле будет много, даже если бистабильные с одной катушкой.

Отправлено спустя 3 минуты 27 секунд:

Схема усиливает напряжение, чтобы довести датчик до ума.

возьму на вооружение. Тоже думал про узкий диапазон. А что думаете про ограничитель тока на полевом транзисторе?

[poty]

Мы все равно получаем преобразование аналоговых сигналов(напряжения/ток) в логические уровни контроллера средствами с помощью различных элементарных преобразователей. По мне, так никакой разницы.

Разница - именно в элементарности.

В случае АЦП преобразования на контроллере мы получим возможность оперативной адаптации, перепрограммирования и вывода на дисплей параметров.

Не получим. Во-первых, всё равно потребуются внешние "преобразователи" (хотя бы - элементарные делители), которые будут приводить уровни к уровням входа АЦП. Плюс - цепи защиты от переходных процессов. Плюс - возможны разные референсные уровни измерений (или вообще отсутствие таковых). Далее - измерение величин в рабочем режиме - это интегральные цепи, которые будут реагировать на изменения с задержкой, также нужно время для преобразования аналога в цифру. Оперативность будет явно страдать.

На цифровые входы можно завести сигналы наличия +5 накала.

Не получится. Разные референсы у них будут.

[poty]

Кстати, вывод на дисплей значений для меня не является преимуществом. Считаю, что на дисплей должно помещаться только самое необходимое и уж далеко не сервисная информация о внутренней работе устройства.

[Tos]

Кстати, вывод на дисплей значений для меня не является преимуществом. Считаю, что на дисплей должно помещаться только самое необходимое и уж далеко не сервисная информация о внутренней работе устройства.

Дисплей, если и соберусь поставить, останется внутри, или под крышечкой такой-нибудь, в идеале может по блютуз подключу, если делать будет нечего. На передней панели будут стрелочные индикаторы, никаких цифр.

Отправлено спустя 1 минуту 1 секунду:

Не получится. Разные референсы у них будут.

с развязкой через оптопару я полагал. Что значит разные референсы?

Отправлено спустя 2 минуты 44 секунды:

алее - измерение величин в рабочем режиме - это интегральные цепи, которые будут реагировать на изменения с задержкой, также нужно время для преобразования аналога в цифру. Оперативность будет явно страдать.

если говорить о быстрой реакции на какие-то аварийные события, то тут не будет конкурентов у устройств прямого действия, предохранителей, как вы правильно заметили, а в случае с контролером мне кажется скорость реакции будет примерно одинаковая, что с датчиками, что с АЦП.

Отправлено спустя 3 минуты 16 секунд:

Разница - именно в элементарности.

Как по вашему, как может выглядеть простой датчик наличия +380. С какой-то логикой от +480, в случае пробоя выпрямителя .