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发表于 2019-2-12 13:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 univers 于 2019-2-13 10:02 编辑

原于此贴。。。。。。http://bbs.hifidiy.net/forum.php ... tra=page%3D1&page=1
什么叫UHC呢 (Ultra High Current)超大电流

UHC MOS正温场管有近似胆机的柔美,又有超强的控制力,一个MOS顶你3个BJT!!!可谓柔钢并肩。。实际何止顶你三个呢,大点的可以一个顶你6个。。缺点嘛也有,难就是难在不好控制,设计难度那个大。。。。
高压供电可以更好的压制喇叭的反电动势,增强喇叭的电流,扩展动态,以达到对喇叭的控制力,放出来的音质是温柔,抒情,活灵活现.....省略几百字,怕一下毒倒一大片,躺下起不来了。
独乐乐,不如众乐乐,出发点是业余DIY精神,(以防脑呆。。)这次的设计会注入一些新鲜的血液,我会把我的设计理念和过程一一与大家分享。。。。。让大家都懂,都会。。从中学到更多的知识。。。乐在其中。。老弟才蔬识浅,欢迎老烧、老雀们提供保宝的意见和丰富经验,老弟先在此膜拜了!!!

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 楼主| 发表于 2019-2-12 13:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 univers 于 2019-2-12 13:39 编辑

音响是从小玩到大的爱好。。。。工作很忙,有时忙的晕了。这款多并高压版计划有空就慢慢搞,不能急哦,DIY开发过程中会经历几次打样和修改过程。。。。
下面就开始我们漫长的设计之旅。。。。。。。

这个版本呢可以安装多种UHC MOS管管,而不是单单一种,比如IRFP240、260、IXFB德国鬼子的管、碳化硅、等等!!!想玩那一种管的话,只要更换一个芯片即可,也就是CPU,而程序代码是针对不同型号的管子编写的。
正温管其实就是一匹野马,即然是多并且高压供电,一定要特殊手段 才能玩好正温MOS这匹野马。

为何要高压供电呢,我认为高压是在35V以上-100V伏之间。很多烧友喜欢高压供电,原因是高压供电乐性好,听感无压抑,我本人亲身体会过,同一功放在+-25伏供时电,听感很压抑,变扭,音乐中缺少东西,当把供电改到35V以上时,高音甜,中音准,低频劲,声场宽,透明,弹性和力道非低压能比,高低压对喇叭的控制力完全是两回事。很明显电压升高了功放对喇叭的控制力变好了,说到控制力,那就是电流。。电流 ,,你听的没错就是电流。

那为何要多并呢,你们有没有试过,用小管,比如中功率管,或厚膜之类的推肖微大吃点的喇叭,那出来的声音就是蟋蟀叫。。。更不要说喂饱,出厚声了。。。。条件1是:先说能不能喂饱,条件2:再说能不能出好声,如果喂不饱,那就不要再说好不好声。(那反过来说,电源供电一定要做扎实了,供电不扎实一切免谈。)

那未级多并MOS可以解决很多问题滴,我个人认为,有两大点,第一多并可以大大增加功率,降低每管的功耗,也降低了MOS雪蹦的风险,第二加大对喇叭的阻尼,可以牢牢的抓住喇叭(刹车,不拖泥带水),降低失真。唯一的就是业余配管难点,成本高了几倍。

MOS配不配的部题,有烧友说没配对声音不好。我的理解是这样的,MOS管是有开记电压的,一般的工业管开启电压在3.5V-4.5V左右,在这个电压时管子进入60-80毫安。如果一个管进入了开启状态,另一个管还没开启,那工作时,开启了的那个管可能累个半死,另一个管就是闲的半死,每管近量一至才对,这样更接近理想状态,每管平衡才能出好声。

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 楼主| 发表于 2019-2-12 13:14 | 显示全部楼层
玩UHC MOS的注意事项。

老烧玩功率级爆管是很正常的事情,少的就几十对,搞开发的没爆个上百对,不蒜是搞开发的了。没爆过管等于没玩过功放,况且还是难伺候的正温MOS呢,经验是烧出来的,都是要教学费的,把经验分享给大家,让大家少走弯路!

MOS管是压控器件,不吃电流的,而BJT是吃电流的,她需要电流才能放大信号。那MOS管信号到来时,她的电流是剧增的,当电流剧增时晶圆会升温,电流剧增瞬间耗散功率超标的话,那就会引发失控爆管,爆管的同时很容易把驱动级连路带上。

MOS管工作时,晶圆的温度是散热片温度的2.5倍左右,如果散热片工作到烫手,比如70度,那MOS管晶圆温度就是175度了,那么高的温度MOS管会失控崩溃,之后会引发雪蹦爆管。

这个问题可以在功放的+-两端各串一个12V 30W-50W的灯泡,你开大音量,放几首歌,当散热片的温度热到烫手时,两个灯泡开始慢慢变红,静太电流变大,之后在十来秒左右,管子的静态电流增到失控状态,之后发生的事情你懂了。。。而当你用风强制制冷时,怎么开音量,怎么操都不会有问题,所以温度是导至MOS失控的根源,这也是这MOS管天生物理问题,(对于温度,碳化硅MOS可以更耐高温。)


总结以上两点,1:MOS功放不允许用手乱碰乱测输入端,要碰在测要先断开电源。2:MOS不允许高温工作,高温会导至晶圆失控,引发爆管。(不过所有电子产品都怕温度的)

MOS爆管的问题也就是一点,晶圆功耗超标了。而超标分为两点,过热和过流。所以我们要在管子过热和过流之前,提前将她关闭,这样就可以达到保护的目地。

那这次的设计会在原来的基础下完善全功能保护电路,杜绝工作中MOS因过热发生雪蹦爆管的问题,再加上一些其它的亮点!

架构会加入MCU控制,MCU控制这些功能会变的So Easily。。。。。。功能变的强大,调机变的简单,傻瓜化。

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发表于 2019-2-12 13:33 | 显示全部楼层
先顶了再看,看哦再顶。

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 楼主| 发表于 2019-2-12 13:34 | 显示全部楼层
新增的功能如下:

1:内部架构依然是全直耦方式,没有落地反馈电容,但会在功放的输入端增加一个输入电容。这也是很多烧友要求的。为什么要加这个电容呢,因为信号源大多是有直流成份的,1毫伏,2、3毫伏也是直流,功放是不充许有直流成分进去的,存在风险。(这个也是没办法,我本人是很讨厌这个电容,这个电容位置可以预留烧货们安装进口丝膜、或快晴电容)

2:增加温度保护电路。这个温保电路定在50度-70度之间,当散热片温度过高时,关闭功放各级静态电流。这个功能由MCU编程来实现,当温度超标时,关闭一级差分和功率级的静态电流。

3:增加风冷驱动电路。这个功能由编程来实现,是高效率的PWM控制。 实现无级调速,就象现在电脑CUP风扇那样,在低温度时风扇驱动为三分之一风速驱动,当温度上升时,风扇也慢慢变快,当温度快到级限是,风速控制到全速的三分之二左右。可能很多人会问到风扇的噪音,静音的120*38风扇马家大把,别纠结。

4:增加喇叭保护,这个喇叭保护是由继电器加大电流双向可控硅混合组成的电路,继电器是采用恒压驱动,也是MCU输出的高稳定高效率的PWM提供。开机时CPU先打开双向可控硅,过10毫秒(十分之一秒)后再闭合继电器。关闭的话是先关掉继电器,之后CPU再关掉双向可控硅,这样功作继电器就不会打火了,两种器件都可以续流,这样工作10年也不会担心继电器坏掉。这样也省去很多麻烦,也不要多余的变压器绕组了,喇叭保护供电是直接驳接功放主电源。

5:增加过流保护功能,改进MOS容易爆管的问题。这个过流保护是检测功放+-电源的峰值电流,程序每秒可扫描80万次,你没听错是每秒扫描800 000次,当电流超过上限数值时(可编程),可在微秒级内关断功放各级电流。达到保护的目地。

    1s   秒=1000ms毫秒
    1ms毫秒=1000us微秒
    1us微秒=1000ns纳秒
    1ns纳秒=1000ps皮秒

电流的参数值由编程来实现,比如瞬间电流10A 20A 30A 40A 50A 80A。。。任君选择。打个比方,如果程序设定峰值电流为30A的话,10并MOS每管只流出3A而已,每管的压力是很小的,也就是在安全范围之内,当电流总和超标的话,CPU会瞬间关断各级电流,进入保护状态。在实际应用中如果总电流和 流出30A那功率不得了,20A都可以推倒任何单元,何况上到30-50A.

6:增加一个独立的开机大水塘延时功能端口,由编程来实现,这个功能不会用传统的继电器,会用高压光耦隔离,再驱动大电流的可控硅,比如40A的 60A的。优点多多,体积小,成本低,无触点,大电流,而且还可以去掉0.7V市面上的电直流电压哦。延时时间由编程实现,时间定在3-8秒之间。这个延时的板子会做成一个独立的小板,之后驳接MCU这个端口就可以工作了,非常简单实用。

7:温补电路,正温功放的温补是最重要的啦,传统的温补太过于被动,呆木。。。那么这次的架构放弃了温补管,只用一个TL431,再串一个电阻完成,由MCU对温度进行实时监控,每隔0.5度由程序计算出一个值,来实现对UHC管静态电流的精密控制。而这个值会精确到0.001V(即1毫伏),那么换不同类型的MOS管就非常容易了,比如大管换成了德国MOS管。。。260或240,碳化硅MOS等等,只要修改程序代码就可以了。不同的管子放出来的音质肯定有不同的风格,口味任君选择。
(后面我会详细分解温补的运作过程)

8:增加功放休眠功能,30分钟左右无信号进入功放,关闭功放MOS管的静态电流,当进入睡眠状态后,功放的指示灯以呼吸灯状态提醒,这个功能是达到节能环保的目的。

9:增加电压自动调整功能,这个功能比较特别,有这个功能后,只要焊接安装无误,上了高压可以傻瓜式调机。比如全部按要求焊好,装好散热片,所有螺丝打紧了,先用直流+-25伏(30W-50W的小牛),在功放+-两端各串一个20-30W/12伏的小灯泡或20R的电阻,把MOS的静态电流每管调到60ma。之后再上大牛,供电为+-25V-100V之间,那么MCU会根椐供电电压,自动去调整静态电流为60ma,也就是说不要手动再去调整了。完全由MCU程序来全自动控制。

当初我真不知道还有那么多老花眼还在焊,这次的小管不考你们焊工了,小管引脚会画成三角形,或错开一点,这样方便焊接,PCB布线也会按高压的安规要求来布线,铜厚的话最低是2安士,可能会用到工业级的4-6安士,这样PCB就省去加锡了,PCB用料一定是杠杠的。

EDA软件跟上次一样,用Candance allegro16.6来画。这款是目前全球最强大的EAD软件,(我只学了她一小部份...)每一根走线都会精心修正,细心调整。先是科学合理,之后再是柔美。

MCU板会做成成品,接口嘛就是两个排线+几个端口而已,DIY者不用理会。功率版的话,管子可供DIY者选择不同型号的UHC MOS,比如240、250、260、德国鬼子的MOS管,碳化硅MOS。因为不同的功率管输出的电流不一样,必然会有不同的声音,用上不同的管管只要更程序改代码就可以了,方便各种玩家!

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发表于 2019-2-12 13:47 | 显示全部楼层
Un兄又准备大工程了,祝贺、祝贺,并祝:新年快乐,我前段时间也制作了场效应管和三极管可以互换的准互补12管pcb,以前手头积攒的很多电焊机东芝管,和音响三肯管,试用了都很好,全部装满三肯12对管,三极管射极电阻0.22欧姆两端电压基本差距在0.002V左右,声音对比安装一对9622管,不是不好,而是在音乐的空白处出现了细微的背景噪音,调试了很多电阻,把基极电阻从2.2欧姆一直加到470欧姆,都有这种噪音,数字表显示中点在0.005MV,一对9622中点电压0.000MV,无任何噪音,宁静到可以听到歌者嗓子眼喉舌微摆的声音,可能有些许夸张,但绝对真实。场效应管2sk3878安装8对,S极电阻0.59欧姆两端电压从0.005-0.015都有,差距很大,用三对时,声音最好听,无任何噪音,而且音乐细节突出,低音也很好,安装150N20一对,声音也非常好,两对就会出现电阻两端电压差距大,栅极电阻从47欧姆-3.3K都试过了,不理想,业余配对场效应管真的有困难......    为此去库房翻出了多年前未维修的雅士利专业功放,仔细查看了别人多管安装的诀窍,也没看出有什么花来,雅士利在解决多管并联上采用的防震电容设计是在G、S级并联小电容,我用相同的方法,3878无问题,150N20最多三对,G极电阻用到2.7K了..........

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忘记说了,我的电源电压±70V,场效应管三对时,静态电流合计约600MA,热度不是很高,约40度,手可以触摸,三极管9622一对或者三肯和东芝5200管时,静态电流都调到500MA,烫手,可以触摸一秒,散热片暂时用C型铝槽,规格100*40*5长度38cm

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univers 发表于 2019-2-12 13:34
新增的功能如下:

1:内部架构依然是全直耦方式,没有落地反馈电容,但会在功放的输入端增加一个输入电 ...

比如大管换成了德国MOS管。。。260或240,碳化硅MOS等等,只要修改程序代码就可以了。不同的管子放出来的音质肯定有不同的风格,口味任君选择。

这句话这样说不妥,应改为:

“不同的管子放出来的音质肯定有一定的差异,您是要品质好一些还是差一些,任君选择。”

音质的不同实际上就是电路的性能差异,不应该用这种溢美之词,而要按照技术上的说法。

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本帖最后由 wsy888wsy 于 2019-2-12 23:27 编辑

楼主说的是不是这种可编程控制板?

捕获.JPG

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有趣的思路,传感器的线也不少了。等待结果

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顶!不错的!

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 楼主| 发表于 2019-2-12 21:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 univers 于 2019-2-12 21:46 编辑

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---------------------------------------------
一级差分。看付图 (零件暂先看标注哈)

一级差分还是用孪生管,在实际应用中,JFET的声音细节明显高于BJT输入管。这是因为高阻抗的JFET管子对信号细节的摄取天生优于BJT,一至性也优于BJT。2N3958的噪声是非常低的,(Low Noise:  9 nV/√Hz)非BJT能比。总之孪生管的性能先天优于BJT。

2N3958的饱和电流在4毫安左右,这次每臂的静态电流设计到1.2ma。本想改到1.5ma的,我想来想去,1.5ma+1.5ma单臂到顶就是3ma了,而3958饱和电流也就4ma左右,再说电流大了噪音也会为大,所以还是选回1.2ma.但这次会把上面的5ppm千分一电阻换成1.5K,(之前1K)因为上高压,所以取大一点点。

上面两个NPN三极管Q6,Q7,加稳压管是给3958恒定的工作电压,这个JFET管子最佳的工作电压控制在15V-20V之间。

下面的差分尾电路,这个差分尾是由NPN管+TL431组成的恒流源,也是重中之重的环节。因为这个差分尾影响到音质的细腻度,动态,线性,声场是否有贵气等等。。。。。见画框2的电阻R27,
8K电阻是为了降低NPN管的压力,这样设计上高压,Q15管子功耗会更小,线性会更好。

据然这么重要,那NPN的差分尾管 可能会用到奶妈名管ZTX,或东芝暖声名管,或MPSA42,原因很单简,就是她要有良好的线性,因为她是输入级的第一级成员。

如果用小管,上100伏,2.4毫安电流,那功耗是:0.0024*100V=0.24W(240毫瓦)   要长期工作,散热是一个问题,所以设计板子时,会在此管下面拉一块合适大小的铜皮,让热量带走。

那TL431呢,就会用到工业级的芯片,国产的非工业级能比。差分尾的电阻R33+R27+上面的R1+R2,会用到千分一,5PPM低温漂电阻。这是中点归到零毫伏的保障。

提供给TL431的恒流源要怎么解决呢,那这次会用上二级恒流源,也就是先低阻稳压,再+恒流管提供恒定的电流。这样的结构恒流稳定度,是二个量级以上。供电在25伏到100伏,恒流丝毫不变。

差分尾的供电由CPU来控制,框1的那两个连接端口就是,她干的活就是一开,一关。
1.png

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univers 发表于 2019-2-12 21:37
电路架构
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一级差分。看付图 (零件暂先看标注哈)

不错。学习了

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支持一下。。。

之前买的板子还没焊,因为没有机壳来安装了。

MCU控制确实是好主意,但要注意MCU带来的附加干扰问题。
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