Усилительный буферный каскад, Sin/2.4V/12kHz/0.6А Опции

[Konrad]

Здравствуйте, коллеги.

Мне необходимо разработать усилительный буферный каскад, на вход которого с ЦАП микроконтроллера будет приходить смещенный на 1.65 В синус амплитудой 1.4В частотой 12кГц. На выходе при этом должен быть синус 3.4В (амплитуда), ток нагрузки до 0.9А (амплитуда).
Ситуацию осложняет то, что в схеме должна использоваться только отечественная специальная элементная база, и устройство должно работать при температурах -55...+100 град, что для меня ново.

Усиление по напряжению я решил сделать на ОУ, по току с помощью двухтактного каскада работающего в режиме АБ. Дабы обеспечить приемлемое тепловыделение на буферных транзисторах, я решил поставить их аж 8 штук. При таком количестве моделирование показало, что на каждом транзисторе выделяется примерно 0.3 Вт, что допустимо, если использовать радиаторы. Конфигурация получилась примерно вот такая:


Источник тока на VT1 будет давать 3мА.
Сложность в том, что более менее приличные транзисторы npn есть (важны ток, мощность, быстродействие и коэффициент передачи) - 2Т630Б, например, а таких же pnp нет. И в пару 2Т630Б пришлось взять более медленный 2Т880А. И насчет 2Т880А меня мучают сомнения - не уверен, что с ним всё будет нормально работать.

Посомневавшись я перерисовал схему применив для нижних транзисторов включение Шиклаи:


В итоге не могу решить, как лучше. Может и так и так плохо... Коллеги, покритикуйте эти два варианта.

Сообщение отредактировал Konrad - Jan 12 2017, 09:31

[Tanya]

Здравствуйте, коллеги.

В итоге не могу решить, как лучше. Может и так и так плохо... Коллеги, покритикуйте эти два варианта.

КТ972 -973 ?
Я бы базы в Вашей схеме через резисторы... А почему не посмотреть в сторону давно вылизанных звуковых усилителей?

[Konrad]

КТ972 -973 ?

КТ... А мне нужны 2Т...

насколько я понимаю, КТ972 -973 с военной приемкой не выпускают

А почему не посмотреть в сторону давно вылизанных звуковых усилителей?

да, посмотреть схемы УМЗЧ стоит. Посмотрю

Сообщение отредактировал Konrad - Jan 12 2017, 11:58

[novikovfb]

Посмотрите микросхемы 1453УД1, на ней полностью всю схему можно реализовать

Сообщение отредактировал novikovfb - Jan 12 2017, 12:31

[Tanya]

КТ... А мне нужны 2Т...
насколько я понимаю, КТ972 -973 с военной приемкой не выпускают

2Т972?

[Konrad]

2Т972?

В перечне ЭКБ 2015 такого нет

[Plain]

Чем жарить при +100°C, лучше ключевой усилитель собрать.

[Konrad]

Чем жарить при +100°C, лучше ключевой усилитель собрать.

Класс Д для 12 кГц на элементной базе из ограничительного перечня?

[NeonS]

Класс Д усилитель - вполне здравая мысль при Ваших условиях температур. Реализация несложная, а полевые транзисторы отечественного производства для таких токов найти можно. Вы не упомянули ничего о допустимых искажениях.

[Konrad]

Посмотрите микросхемы 1453УД1, на ней полностью всю схему можно реализовать

Да, микросхема интересная...

http://www.okbexiton.ru/pdf1453/1453ud1_2.pdf
Поразительно, что производитель попытался составить подробное описание. Это радует. Но...

Эта ИМС немало жрет, плюс моя здоровая мощность, и мне нужно понять, сколько она может рассеивать при 100 град окружающей среды, но эти деятели указали только мощность, которую ИМС может рассеивать при Ткорп=25град... Польза от этого знания нулевая - по этому параметру я могу только рассчитать тепловое сопротивление кристалл-корпус, от которого мне нет никакой пользы

Попробую им написать и поклянчить ТУ...

[Konrad]

Класс Д усилитель - вполне здравая мысль при Ваших условиях температур. Реализация несложная, а полевые транзисторы отечественного производства для таких токов найти можно. Вы не упомянули ничего о допустимых искажениях.

Я пока работаю без ТЗ, делаю проработку, ТЗ на подходе... Имхо, искажений должно быть как можно меньше. Скажем так, судя по осциллографу, на глаз, это должен быть чистый синус. Простите за такое определение)

А что касается класса Д... Никогда не делал ничего подобного, но если я правильно понимаю, нужен ШИМ >200к. Как я уже сказал, никогда не делал схем на MOSFET на такой частоте... Если есть, что посмотреть на этот счет, подскажите, буду благодарен...

[NeonS]

Посмотрите в интернете Class D amplifier tutorial особенно фирмы IR.Не нужно бояться - для Ваших 12 кГц вполне подойдет шим с основной частотой 100...300кГц, который, кстати Вы можете получать напрямую, без ЦАПа.

[iosifk]

А что касается класса Д... Никогда не делал ничего подобного, но если я правильно понимаю, нужен ШИМ >200к.

А можно сделать двухканальный усилитель, если для верхних частот не требуется полный размах.
или скажем так, импульсный канал гонит в нагрузку мощность, а линейный - убирает ВЧ искажения... Или, как я когда-то делал, когда мне дужно было сделать блок питания с быстрым откликом, линейный канал гонит в нагрузку выходное напряжение, а импульсный канал сводит к нулю ток линейного канала... Таким образом можно перераспределить мощности и сделать и КПД и быстродействие...
Потому как при 100 град. в конце-концов все упрется в тепловыделение. И никакие радиаторы сильно не помогут. Потому как если речь идет о "приемке", то значит и будет "расчет надежности". А там мощные транзисторы, да еще кучей, да с перегравом бысто эту надежность сожрут...
Я думаю, что именно с "надежности" и надо начинать, а на рисовать схемы. Токи выходных каскадов - примерно известны, режимы работы каскадов - тоже... Вот и посмотрите, при 100 град. сколько можно дать на перегрев и что останется от надежности...

[Guest_TSerg_*]

Имхо, искажений должно быть как можно меньше. Скажем так, судя по осциллографу, на глаз, это должен быть чистый синус. Простите за такое определение)

Это уровень 1..3%.
При частоте 12 кHz легко достигается на ШИМ контроллере при частоте >200 кHz.

[Plain]

Класс Д для 12 кГц на элементной базе из ограничительного перечня?

Драйвер, КПД=92%:



Усилитель:

[domowoj]

Схема с "баянами" не очень хороший вариант.
Лучше уж применить тогда 2Т825/7 и без радиаторов.
Если 1453 нет в перечне можно ее туда ввести, правда это займет время.
По вашей второй схеме.
У ЭП нужны нагрузочные(эмиттерные) резисторы,
генератор тока вы специально делаете термозависимым?
Хорошо бы еще ввести стабилизацию(не термокомпенсацию как у вас) тока покоя
выходных транзисторов.

[NeonS]

Отличный подарок от Plain - фактически полная практическая разработка на дискретных компонентах, причем на более доступных биполярных транзисторах. Осталось самое малое - собрать и включить. Количество полюсов выходного LC фильтра - по уже Вашему усмотрению.

[Konrad]

Потому как при 100 град. в конце-концов все упрется в тепловыделение. И никакие радиаторы сильно не помогут. Потому как если речь идет о "приемке", то значит и будет "расчет надежности". А там мощные транзисторы, да еще кучей, да с перегравом бысто эту надежность сожрут...
Я думаю, что именно с "надежности" и надо начинать, а на рисовать схемы. Токи выходных каскадов - примерно известны, режимы работы каскадов - тоже... Вот и посмотрите, при 100 град. сколько можно дать на перегрев и что останется от надежности...

Я конечно кое-что посчитал. В документации
http://belchip.by/sitedocs/kt630.pdf
сказано, что макс. мощность без радиатора при Т=25 град - 0.8Вт и снижается линейно на 6.4мВт на каждый градус превышения, т.е. для 100 град получается 0.8-0.0064*75 = 0.32 Вт. Эту мощность теоретически можно рассеивать без радиатора. В модели мощность на коллекторе ~0.3Вт. Я хочу поставить радиаторы, и допустимая мощность возрастет... Такой у меня ход мысли

Схема с "баянами" не очень хороший вариант.
Лучше уж применить тогда 2Т825/7 и без радиаторов.
Если 1453 нет в перечне можно ее туда ввести, правда это займет время.

1453 есть в перечне, я подумаю о возможности ее применения.
У 2Т825 низкий коэф. передачи - всего 150 при -60град. Т.е. максимальный ток в базе составит 900/150= 6мА. ОУ (544уд16у3) может не вытянуть.

генератор тока вы специально делаете термозависимым?

Нет, не специально. Но зависимость не очень ведь существенная +-10-15%...

[Konrad]

Драйвер, КПД=92%:

Красиво

[Guest_TSerg_*]

Красиво

Тут для Вас не красивостями занимаются, а рекомендациями.
Вы-то о чем думаете?
Опять 100500 транзисторов в параллель?

[Sokrat]

Да, микросхема интересная...

http://www.okbexiton.ru/pdf1453/1453ud1_2.pdf
Поразительно, что производитель попытался составить подробное описание. Это радует. Но...

Эта ИМС немало жрет, плюс моя здоровая мощность, и мне нужно понять, сколько она может рассеивать при 100 град окружающей среды, но эти деятели указали только мощность, которую ИМС может рассеивать при Ткорп=25град... Польза от этого знания нулевая - по этому параметру я могу только рассчитать тепловое сопротивление кристалл-корпус, от которого мне нет никакой пользы

Попробую им написать и поклянчить ТУ...

Да как же нет. Смотрите примечание к таблице