Zdravo svima,
Za malo finije slušanje muzike, nudim jednu (verujem prvoklasnu) ideju za pojačala kojima je poželjan ventilator, a neko ko ima vremena je može razraditi detaljno:
Naime, ventilator mora biti isključen kod slušanja malenim nivoima snaga jer bi njegova buka, ma koliko tiha, izmenila zvučni sadržaj kog slušamo.
Kod prosečnih nivoa snaga iznad reda 5+ W srednje snage, tihi ventilator će biti neprimećen jer nivo njegove buke predstavlja tek vrlo malen deo ukupnog zvučnog sadržaja.
Kod klasičnih kontrola sa monitoringom temperature (discipacije pojačala), ventilator se pokreće kao posledica već povećane temperature pojačavača.
Dakle, postoji bitno kašnjenje dejstva u smislu uzrok-posledica i to po prestanku delovanja veće discipacije uzrokuje rad ventilatora još neko vreme i to se naravno i te kako čuje. Sve to biva kao posledica akumulirane toplote u hladnjacima.
Pravo rešenje je moguće izvesti pomoću "feed forward" kontrole.
Tada nema kašnjenja događaja i ventilator se aktivira praktično u momentu kad se pojavi discipacija koja je dovoljno značajna u smislu zagrevanja hladnjaka.
To pak znači da temperatura hladnjaka neće porasti, ili će samo malo porasti, jer preventivno delujemo (bolje sprečiti nego lečiti). Ili, drugačije rečeno, sprečavanje značajnog akumulata toplote u hladnjacima...
Ta metoda izbegava potrebu za remanentim radom ventilatora po prestanku delovanja veće discipacije, tj. ventilator se momentalno može isključiti po opadanju potrebe za snagom, ili drugačije rečeno sa prelaskom na tihe tonove.
Tu bi prednost imali ventilatori koji nemaju elektronski kontroler unutra jer se mogu half bridge metodom naglo kočiti pomoću generatorskog režima. Naravno, još "pismenije" rešenje je ventilator kome možemo uticati na brzinu i smer, a koji ima BLDC kontroler unutra.
Onda možemo već toliko daleko ići da ventilator isključimo već pri uočenoj tendenciji opadanja snage i još poboljšati metodu.
Normalno, najkvalitetnije rešenje se može izvesti sa MCU (za one koji bi to vrhunski, do iživljavanja), gde se može fitovati kriva promene brzine ventilatora vs input snaga sistema, u cilju održavanja temperature približno konstantnom na hladnjaku.
Hladnjak sistema mora na primer biti sposoban da bez eksternog hlađenja može održati discipaciju mirne struje plus srednju snagu reda 10-tak W sa manje značajnom promenom temperature, a ventilator bi se startovao nešto oko tačke kada srednja snaga sistema dostigne discipaciju mirne struje plus nekih 5-6W izlazne snage.
Povratna veza za feed-forward se može sasvim jednostavno uzeti sa primarne strane napajanja, običnim malenim strujnim trafoom, koji se sasvim lako napravi od nekog malog mrežnog trafoa, reda veličine par W, koji ima split-bobbin telo.
Zašto sa primarne strane? Zato da bi metoda bila dovoljno univerzalana da pokrije bilo trafo, bilo SMPS napajanje , i to bilo kog ampa.
Bez rasturanja trafoa se sečicama poseče niskonaponski sekundar, pri čemu primar ostane u neoštećenom stanju, i potom provuče broj potrebnih navoja kroz "prozor" bivšeg sekundara, žicom nominalnog preseka za primarni dovod.
Sada to postaje strujni transformator kome su zamenjene uloge primar-sekundar, i primar je praktično bivši sekundar, dok sekundar postaje bivši primar koji inače ima nešto reda 2000-5000 navojaka.
Pretpostavimo da nam treba monitoring snage u rasponu od nekih statičkih 50W (mirna struja ampa + do 5W izlaza, za oba kanala), pa do na primer 300W srednje snage izlaza.
To znači da ćemo na primarnoj strani imati raspon AC struje od nekih 50W/230V= oko 218mA pa do 500W/230V=2,18A. (500W zbog stepena iskorišćenja amp pri 300W outputa). Zaokružićemo te veličine na 0.22A i 2,2A
Na primer imamo neko trafojče od 3W sa 4000 navoja u primaru (napon bivšeg sekundara je nebitan).
Dozvoljena struja žice za tih 4000 navojaka je 3W/230V=13mA. Uzmimo na primer prvu nižu okruglu veličinu koja u celobrojnoj srazmeri stoji prema primarnoj struji na primer 11mA.
Za maksimalnih 2,2A primara nam treba prenosni odnos od 2,2A/11mA = 200, što znači da imamo 4000/200=20 navoja potrebnih na mestu bivšeg sekundara.
Sada nam na primer treba 5V na burden otporniku pri 2.2A primarne strane. 5V/11mA=454R. To nam je veličina burden otpornika sa kog ćemo "pokupiti" vrednost ka ADC ili nekoj analognoj napravi.
Radi zaštite od šoka prilikom punjenja elkos ampa, pri prvom uključenju, burden ćemo klampovati paralelnom zener diodom od biranih 5V1 napona, snage 500mW.
Ovako:
CT_1-200.pdf (Size: 6,72 KB / Downloads: 50)
Da razmotrimo sada uticaj tog našeg strujnog trafoa na tokove struje primarne strane ampa.
Strujni trafo "vidi" sa primarne strane burden otpornik izdeljen sa kvadratom prenosnog odnosa tj. kao 454R/40000=0,01135R, plus naravno termogenu otpornost tih 20 navojaka.
Pad napona na tih 20 navojaka je: dve barijere od 1N4148=1,4V + 5V na burdenu i sve to kroz prenosni odnos, tj. 6.4V/200=0,32V.
Strujni trafo interno operiše sa snagom od 0.32V x 2,2A= 0.704Wmax, dakle mogao je biti puno manjih dimenzija, ali je takve jako teško naći i neće biti prostora za naš detekcioni namotaj, pa zato treba uzeti nešto čega ima maltene na trafici.
Unet pad napona u od 0.32V, pri maksimalnoj snazi, u seriji sa primarnom stranom ampa je neuporedivo manji nego pad napona koji nastaje na termogenoj otpornosti primara mrežnog trafoa ili grecu SMPS, i merljiv je redom veličine pada napona na dovodnim kablovima. Dakle, možemo ga smatrati potpuno zanemarljivim po dinamičke osobine ampa.
Posedovanje strujnog trafoa na primarnoj strani ampa, osim ove moje predložene feed-forward kontrole ventilatora, može svakako veoma korisno poslužiti u smislu raznih zaštita, soft starta i slično...
Čim imamo strujni trafo na power inputu ampa, sve vreme imamo uvid o ukupnoj discipaciji ampa, ma koji razlog bio u pitanju.
Uz korišćenje MCU se sasvim lepo može napraviti integrisana a nezavisna naprava, koja će obavljati soft-start i kontrolu ventilatora, a takođe i istovremeno sitem za start-stop ampa, tasterima ili senzorima na dodir...
Opšti smisao je da se ventilator okreće srazmerno snazi ampa, ne čekajući da mu poraste temperatura, tj. odmah po smanjenju snage ventilator usporava i staje, bez potrebe odvođenja akumulirane toplote u hladnjacima, koje sada više nema u bitnoj količini.
To nudi ujedno i prilično konstantnu temperaturu ampa i naravno veoma stabilne projektovane uslove rada, koji su neuporedivo stabilniji nego kad amp menja temperaturu u širokom rasponu, što ujedno znači i vrlo visok radni vek, osim instrumentacionog i profesionalnog pristupa događaju...
Svakako, ovo nije jedina moguća metoda i može se kao signal uzeti i veličina izlaznog napona amp, na primer, ali mislim da je detekcija na primaru sveobuhvatnija i pokriva mnogo širi dijapazon primene.
Pozdrav
P.S.
Naravno, kad bi se već pravio takav sistem, zašto ne zadržati i monitoring temperature, koji bi bio "override" na dejstvo osnovnog sistema?
Cilj bi bila dodatna zaštita od na primer supruge, koja nekom šustiklom prekrije amp da bi izgledao lepo, i pritom rizikuje da ga ubije kao zeca pregrevanjem, ako ne primetimo njenu umetničku rukotvorinu :-)
Za malo finije slušanje muzike, nudim jednu (verujem prvoklasnu) ideju za pojačala kojima je poželjan ventilator, a neko ko ima vremena je može razraditi detaljno:
Naime, ventilator mora biti isključen kod slušanja malenim nivoima snaga jer bi njegova buka, ma koliko tiha, izmenila zvučni sadržaj kog slušamo.
Kod prosečnih nivoa snaga iznad reda 5+ W srednje snage, tihi ventilator će biti neprimećen jer nivo njegove buke predstavlja tek vrlo malen deo ukupnog zvučnog sadržaja.
Kod klasičnih kontrola sa monitoringom temperature (discipacije pojačala), ventilator se pokreće kao posledica već povećane temperature pojačavača.
Dakle, postoji bitno kašnjenje dejstva u smislu uzrok-posledica i to po prestanku delovanja veće discipacije uzrokuje rad ventilatora još neko vreme i to se naravno i te kako čuje. Sve to biva kao posledica akumulirane toplote u hladnjacima.
Pravo rešenje je moguće izvesti pomoću "feed forward" kontrole.
Tada nema kašnjenja događaja i ventilator se aktivira praktično u momentu kad se pojavi discipacija koja je dovoljno značajna u smislu zagrevanja hladnjaka.
To pak znači da temperatura hladnjaka neće porasti, ili će samo malo porasti, jer preventivno delujemo (bolje sprečiti nego lečiti). Ili, drugačije rečeno, sprečavanje značajnog akumulata toplote u hladnjacima...
Ta metoda izbegava potrebu za remanentim radom ventilatora po prestanku delovanja veće discipacije, tj. ventilator se momentalno može isključiti po opadanju potrebe za snagom, ili drugačije rečeno sa prelaskom na tihe tonove.
Tu bi prednost imali ventilatori koji nemaju elektronski kontroler unutra jer se mogu half bridge metodom naglo kočiti pomoću generatorskog režima. Naravno, još "pismenije" rešenje je ventilator kome možemo uticati na brzinu i smer, a koji ima BLDC kontroler unutra.
Onda možemo već toliko daleko ići da ventilator isključimo već pri uočenoj tendenciji opadanja snage i još poboljšati metodu.
Normalno, najkvalitetnije rešenje se može izvesti sa MCU (za one koji bi to vrhunski, do iživljavanja), gde se može fitovati kriva promene brzine ventilatora vs input snaga sistema, u cilju održavanja temperature približno konstantnom na hladnjaku.
Hladnjak sistema mora na primer biti sposoban da bez eksternog hlađenja može održati discipaciju mirne struje plus srednju snagu reda 10-tak W sa manje značajnom promenom temperature, a ventilator bi se startovao nešto oko tačke kada srednja snaga sistema dostigne discipaciju mirne struje plus nekih 5-6W izlazne snage.
Povratna veza za feed-forward se može sasvim jednostavno uzeti sa primarne strane napajanja, običnim malenim strujnim trafoom, koji se sasvim lako napravi od nekog malog mrežnog trafoa, reda veličine par W, koji ima split-bobbin telo.
Zašto sa primarne strane? Zato da bi metoda bila dovoljno univerzalana da pokrije bilo trafo, bilo SMPS napajanje , i to bilo kog ampa.
Bez rasturanja trafoa se sečicama poseče niskonaponski sekundar, pri čemu primar ostane u neoštećenom stanju, i potom provuče broj potrebnih navoja kroz "prozor" bivšeg sekundara, žicom nominalnog preseka za primarni dovod.
Sada to postaje strujni transformator kome su zamenjene uloge primar-sekundar, i primar je praktično bivši sekundar, dok sekundar postaje bivši primar koji inače ima nešto reda 2000-5000 navojaka.
Pretpostavimo da nam treba monitoring snage u rasponu od nekih statičkih 50W (mirna struja ampa + do 5W izlaza, za oba kanala), pa do na primer 300W srednje snage izlaza.
To znači da ćemo na primarnoj strani imati raspon AC struje od nekih 50W/230V= oko 218mA pa do 500W/230V=2,18A. (500W zbog stepena iskorišćenja amp pri 300W outputa). Zaokružićemo te veličine na 0.22A i 2,2A
Na primer imamo neko trafojče od 3W sa 4000 navoja u primaru (napon bivšeg sekundara je nebitan).
Dozvoljena struja žice za tih 4000 navojaka je 3W/230V=13mA. Uzmimo na primer prvu nižu okruglu veličinu koja u celobrojnoj srazmeri stoji prema primarnoj struji na primer 11mA.
Za maksimalnih 2,2A primara nam treba prenosni odnos od 2,2A/11mA = 200, što znači da imamo 4000/200=20 navoja potrebnih na mestu bivšeg sekundara.
Sada nam na primer treba 5V na burden otporniku pri 2.2A primarne strane. 5V/11mA=454R. To nam je veličina burden otpornika sa kog ćemo "pokupiti" vrednost ka ADC ili nekoj analognoj napravi.
Radi zaštite od šoka prilikom punjenja elkos ampa, pri prvom uključenju, burden ćemo klampovati paralelnom zener diodom od biranih 5V1 napona, snage 500mW.
Ovako:
CT_1-200.pdf (Size: 6,72 KB / Downloads: 50)
Da razmotrimo sada uticaj tog našeg strujnog trafoa na tokove struje primarne strane ampa.
Strujni trafo "vidi" sa primarne strane burden otpornik izdeljen sa kvadratom prenosnog odnosa tj. kao 454R/40000=0,01135R, plus naravno termogenu otpornost tih 20 navojaka.
Pad napona na tih 20 navojaka je: dve barijere od 1N4148=1,4V + 5V na burdenu i sve to kroz prenosni odnos, tj. 6.4V/200=0,32V.
Strujni trafo interno operiše sa snagom od 0.32V x 2,2A= 0.704Wmax, dakle mogao je biti puno manjih dimenzija, ali je takve jako teško naći i neće biti prostora za naš detekcioni namotaj, pa zato treba uzeti nešto čega ima maltene na trafici.
Unet pad napona u od 0.32V, pri maksimalnoj snazi, u seriji sa primarnom stranom ampa je neuporedivo manji nego pad napona koji nastaje na termogenoj otpornosti primara mrežnog trafoa ili grecu SMPS, i merljiv je redom veličine pada napona na dovodnim kablovima. Dakle, možemo ga smatrati potpuno zanemarljivim po dinamičke osobine ampa.
Posedovanje strujnog trafoa na primarnoj strani ampa, osim ove moje predložene feed-forward kontrole ventilatora, može svakako veoma korisno poslužiti u smislu raznih zaštita, soft starta i slično...
Čim imamo strujni trafo na power inputu ampa, sve vreme imamo uvid o ukupnoj discipaciji ampa, ma koji razlog bio u pitanju.
Uz korišćenje MCU se sasvim lepo može napraviti integrisana a nezavisna naprava, koja će obavljati soft-start i kontrolu ventilatora, a takođe i istovremeno sitem za start-stop ampa, tasterima ili senzorima na dodir...
Opšti smisao je da se ventilator okreće srazmerno snazi ampa, ne čekajući da mu poraste temperatura, tj. odmah po smanjenju snage ventilator usporava i staje, bez potrebe odvođenja akumulirane toplote u hladnjacima, koje sada više nema u bitnoj količini.
To nudi ujedno i prilično konstantnu temperaturu ampa i naravno veoma stabilne projektovane uslove rada, koji su neuporedivo stabilniji nego kad amp menja temperaturu u širokom rasponu, što ujedno znači i vrlo visok radni vek, osim instrumentacionog i profesionalnog pristupa događaju...
Svakako, ovo nije jedina moguća metoda i može se kao signal uzeti i veličina izlaznog napona amp, na primer, ali mislim da je detekcija na primaru sveobuhvatnija i pokriva mnogo širi dijapazon primene.
Pozdrav
P.S.
Naravno, kad bi se već pravio takav sistem, zašto ne zadržati i monitoring temperature, koji bi bio "override" na dejstvo osnovnog sistema?
Cilj bi bila dodatna zaštita od na primer supruge, koja nekom šustiklom prekrije amp da bi izgledao lepo, i pritom rizikuje da ga ubije kao zeca pregrevanjem, ako ne primetimo njenu umetničku rukotvorinu :-)