Modérateurs: Staff DIY, Staff Installations, Staff Juridique • Utilisateurs parcourant ce forum: Aucun utilisateur enregistré et 4 invités

Classe D de 25 a 1200W

Message » 06 Jan 2013 0:33

Des sujets nous échappent ici...

Avez vous testé celui ci?
Sur DIY
http://www.diyaudio.com/forums/class-d/166214-ucd-25-watts-1200-watts-using-2-mosfets.html

Post originel

http://www.forosdeelectronica.com/f31/amplificador-highend-clase-d-25w-1250wrms-solo-2-mosfets-n-24854/

Le schèma m'a l'air d'une simplicité extrême, et pourtant efficace :roll:
Pourquoi fait-il toujours si froid dans les rames TGV ?
fiscal
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 2423
Inscription: 31 Aoû 2006 15:29
Localisation: PARIS
  • offline

Annonce

Message par Google » 06 Jan 2013 0:33

Publicite

 
Encart supprimé pour les membres HCFR

Message » 06 Jan 2013 21:02

Ben tu pourrais peut être nous faire un résumer des 175 pages en espagnol et des 317 pages en anglais ? :mdr:


Et puis nous montrer le schéma....
El ninio
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 717
Inscription: 08 Juin 2009 22:24
Localisation: Est de Lyon - 38
  • offline

Message » 08 Jan 2013 1:01

Oui, c'est vrai: je le publie sans l'autorisation du concepteur, j'espère qu'il ne m'en voudra pas (je ne l'ai pas trouvé sur le fil originel)

Je n'ai pas lu les 500 pages de discussion, mais cet ampli a été réalisé des dizaines de fois, avec autant de variantes (pas pour meilleurs visiblement).

Le schéma me paraît tellement simple (certes il n'y a pas de protection ni de temporisation, et faut rajouter l'alim).

Mais + de 1000W avec une seule paire de mosfet (costauds certes), c'est beau, non?

J'ai dans mes tiroirs un projet de classe D de puissance basé sur l'iraudamp7, c'est plus complexe...
Mais là je sature en projet electronique, je ne pense pas me lancer la dedans de sitôt, c'était surtout pour avoir un avis et faire sa pub en même temps. Cà ne fascine pas les foules.

A+
Fichiers joints
IR2110 UCD.pdf
(1.63 Mio) Téléchargé 216 fois
Pourquoi fait-il toujours si froid dans les rames TGV ?
fiscal
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 2423
Inscription: 31 Aoû 2006 15:29
Localisation: PARIS
  • offline

Message » 08 Jan 2013 9:11

Merci Fiscal,
Cet ampli est en quelque sorte l'IRaudamp1 , bouclé comme un hypex.
Cordialement.
J-C.B
 
Messages: 5016
Inscription: 19 Juil 2009 12:18
Localisation: Haute Normandie

Message » 08 Jan 2013 10:13

A ces puissances (tensions de rail très élevées) on peut avoir de gros problèmes avec les temps morts.
J’ai quelques doute sur la distorsion par exemple et le « bruit » qu’il doit générer.
En montant en puissance un ampli pont complet avec 4 transistors devient plus compliqué mais simplifie au niveau de l’alimentation (1 seul rail) et la gestion de la décroissance du courant.
thierryvalk
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 4571
Inscription: 08 Mai 2012 9:39
Localisation: Belgique

Message » 08 Jan 2013 10:49

Bonjour ThierryValk,
Qu'appelles tu temps morts?
En ce qui concerne le bruit dans ce type de montage, il est déporté au delà de la fréquence de coupure. Autrement dit dans une zone inaudible.
Si je me réfère à l'UCD, guère plus compliqué, la distorsion est, pour un classe D, plutôt faible. Il faut s'attendre à celle d'un Hypex.
Quand à la structure symétrique, elle ne pose pas de réels problèmes, bien au contraire, tout est référencé à la masse, aucune gymnastique de potentiels relatifs à l'entrée n'est nécessaire. Par contre, j'y ajouterais volontiers un étage d'entrée, l'entrée directe sur le comparateur (LM311) ne me semblant pas très judicieuse, mais je peux me tromper.
Cordialement
J-C.B
 
Messages: 5016
Inscription: 19 Juil 2009 12:18
Localisation: Haute Normandie

Message » 08 Jan 2013 11:10

Qu'appelles tu temps morts?

Le temps nécessaire pour que le transistor soit complétement off après relâchement de la gate et qui est en rapport avec la tension de rail.
Pour bruit, ce n’est pas le bruit audible, mais surtout les harmoniques renvoyées à l’alimentation puis au secteur.
Ça se gère, mais ce ‘est pas si simple.
PS : je ne fais qu’analyser l’étage de commande et de puissance qui est repris d’une branche de commande de moteur triphasé.
Sur le PDF, l’alim est de +-100V max. sur le lien diyaudio +-300V !
thierryvalk
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 4571
Inscription: 08 Mai 2012 9:39
Localisation: Belgique

Message » 08 Jan 2013 11:43

Thierryvalk
Le temps nécessaire pour que le transistor soit complétement off après relâchement de la gate et qui est en rapport avec la tension de rail.

Pas de soucis, l'IR2210 gère très bien les transitions. Les réseaux R//Diode dans les circuits de gate viennent en appui :D
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Cordialement
J-C.B
 
Messages: 5016
Inscription: 19 Juil 2009 12:18
Localisation: Haute Normandie

Message » 08 Jan 2013 12:10

'jour fiscal,

Puisque tu t’y intéresses et puisque tu sollicites des avis… Voilà mon point de vue ci-après. J'insiste sur "mon" :)

Ce style de design simpliste peut convenir pour un sub... A condition de faire peu de cas de la distorsion, des émissions électromagnétiques (pollution RF), et de l'efficacité de l'étage de sortie (c'est dommage, c'est un peu l'objectif en classe D).

Ca peut au mieux servir à expérimenter et comprendre la classe D avec très peu de composants, en restant 100% analogique, avec un générateur triangle, un comparateur, un level shifter et deux mosfet. Il existe sur DIYaudio de nombreux threads de ce genre, développant des concepts d'amplis classe D ultra simples, du style ce celui que tu évoques, ou encore :

http://www.DIYaudio.com/forums/class-d/ ... rf530.html

Mais faire un ampli conçu pour être à la fois fidèle, puissant, robuste, efficace et n'émettant pas d'énormes quantités de pollution RF demande des compétences et des moyens qui ne sont pas à la portée du DIY. Pour couvrir sans trop de distorsion tout le spectre audio (20 Hz / 20 KHz) il faut (au moins) les choses suivantes, qu'on ne trouve dans aucun de ces designs DIY simplistes :

o une fréquence de porteuse deux ou trois fois plus haute que ce qui est possible en DIY avec la poignée de composants habituels, disons entre 500 KHz et 1 MHz et non entre 100 et 300 KHz, qui n’est pas suffisante pour limiter la distorsion en haut du spectre audio (les résidus de porteuse se mélangent au signal), en particulier avec les designs auto-oscillants, dont la fréquence de porteuse varie en fonction du signal d’entrée

o un générateur de triangles "parfait" à la fréquence en question, c'est à dire sans aucun défaut de linéarité nulle part et en particulier "dans les pointes", car tout défaut de linéarité du triangle devient distorsion en sortie (pour des raisons simples à comprendre : la commutation des mosfet est basée sur la comparaison directe du signal d'entrée et du triangle). Si on vise 0,01% de THD en sortie, imagine la contrainte sur la génération du triangle...

o une maîtrise continue et dynamique de l'hystérésis du comparateur signal entrée / triangle, ce qu'aucun des designs DIY simplistes n'intègre. Pas assez d'hystérésis = bruit (donc distorsion) lorsque la dérivée du signal d'entrée change de signe ; trop d'hystérésis = pire. La quantité d'hystérésis doit être ajustée en continu en temps réel, en prenant en compte à la fois la valeur courante du triangle, l'amplitude moyenne du signal d'entrée, et l'amplitude moyenne de la dérivée du signal d'entrée (après contre-réaction, évidemment). Il faut donc... une régulation PID multi-variables, c'est ce qu'on trouve dans les designs commerciaux les plus récents (avec des THD et des signaux de sortie "publiables", même si on est encore loin de pouvoir parler de "haute fidélité" du point de vue mesure…)

o une boucle de contre-réaction complexe (d'ordre n et multipolaire) basée sur le signal de sortie post-filtre passe-bas (ce qu'explique Bruno Putzeys depuis longtemps, sans naturellement publier tous les détails puisque c'est ce qui fait la spécificité de sa version du design UCD). Cette régulation peut difficilement faire totalement abstraction de la nature réactive de la charge de sortie de l’ampli, ce qui est une faiblesse quasi-universelle du concept classe D contre-réactionné…

o une maîtrise du dead-time tendant vers la nanoseconde, ce qui est impossible avec des mosfet ordinaires style IRFxxx, car leur puce est trop grosse donc leur capacité de grille est trop grande pour être chargée / déchargée dans ce style de délai, que ce soit directement par un driver IR2xxx incapable de pomper les joules, ou indirectement à travers un totem-pole capable de pomper les joules mais ajoutant son propre lag.

o l'inductance parasite liée aux simples pattes des boitiers type TO247 ou même TO220 est rédhibitoire pour maximiser le dI/dt au niveau requis pour maîtriser le dead time aux fréquences de porteuse évoquées plus haut. De plus, la body diode des mosfet IRFxxx ordinaires est intéressante dans les designs simplistes oscillant à 2 ou 300 KHz car elle fait office de diode de roue libre pour renvoyer l'énergie stockée dans la self de sortie vers l'alimentation, mais elle est trop lente pour faire le même office au dessus de 500 KHz, obligeant à rajouter des diodes Schottky, tant pour décharger la body diode que pour la fonction roue libre. Ces diodes augmentent encore l'inductance parasite donc ralentissent encore le dI/dt. C'est pourquoi sortent maintenant des mosfet sans body diode, directement sous forme de puces nues, à coller littéralement à leurs drivers sur le PCB, voire des mosfet avec un totem pole de mosfet drivers et une paire de Schottky directement intégrés soit sur la puce soit sur un substrat hybride, pour réduire à quelques centaines de microns-carrés la surface des boucles d'inductance parasite dans les circuits de grille. La maîtrise du dI/dt est indispensable, tant pour dépasser quelques centaines de W en sortie (un dI/dt trop lent veut dire que les mosfet ne sont pas en hard switching pur, donc que l'étage de sortie chauffe), que pour limiter la distorsion.

Ce seul point tue quasiment l'espoir d'un ampli classe D DIY puissant, robuste, efficace et n'émettant pas d'énormes quantités de pollution RF : c'est impossible à faire avec les moyens du bord.

o le PCB. Faire un PCB pour un circuit oscillant à >500 KHz, et pompant plusieurs dizaines d'ampères dans un pont de mosfet en hard switching, sans constituer un puissant émetteur radio, est un véritable art, accessible qui plus est seulement à ceux qui sont équipés des outils de modélisation et de simulation de PCB HF multicouches (le minimum minimorum est un plan de masse intégral, sans AUCUNE autre ouverture que les via). Pour ne serait-ce qu'avoir une idée du sujet, la lecture du papier de Texas Instruments suivant est édifiante : http://www.ti.com/lit/ml/slyp173/slyp173.pdf

o le couplage avec l’alimentation. Comment peut-on espérer obtenir de bonnes caractéristiques *dynamiques* et d’efficacité, de l’accouplement entre une alimentation à découpage X et un ampli à découpage Y (donc deux systèmes régulants cascadés), non expressément conçus pour fonctionner ensemble ? à part la magie noire ou le vaudou… De mon point de vue, si elle est à découpage, l’alimentation doit faire partie intégrale de l’ampli.


Il y a une poignée d'experts vraiment compétents sur tous ces sujets sur le forum DIYaudio : chocoholic, eva, putzeys et quelques autres (je dirais 5 au total). Ces gens conçoivent les amplis classe D commerciaux récents... pas de hasard :)

En particulier, chocoholic a publié deux remarquables threads, très instructifs sur la manière de traiter les sujets que j'évoque plus haut :

- dans le cadre d'un design fait à la maison, mais sans compromis et avec des résultats mesurés acceptables et comparables aux meilleurs amplis classe D récents du commerce : le projet "SystemD_MD" :

http://www.DIYaudio.com/forums/class-d/ ... olate.html

Lis les détails, en particulier comment les mosfet de sortie sont électriquement, mais surtout « géométriquement » intégrés :)

- dans le cadre d'un design fait à la maison, et duplicable par d'autres DIYers avec des moyens raisonnables donc des objectifs qualitatifs forcément dégradés : le projet "SystemD_2kW", dont la progression de la conception est en cours sur le thread :

http://www.DIYaudio.com/forums/class-d/ ... esign.html

Ces deux threads sont une lecture passionnante et autrement plus instructive que les innombrables projets d'amplis classe D "crus" (trois amplis op et deux mosfet IRFxxx) ou copiés des designs de référence IR (L2xxx etc. à base d'IR2xxx et de deux mosfet IRFxxx), à considérer comme des expérimentations économiques au mieux à but éducatif, au pire dangereuses : ce sont des émetteurs de radio, qui chauffent, et dont il vaut mieux ne pas mesurer la THD au dessus de 1 KHz (comme finissent généralement par le constater à l'oreille les téméraires utilisateurs qui les écoutent vraiment)... Sans compter le danger létal des tensions de rail requises pour atteindre plus de 2 ou 300W, d'autant plus problématique que ces designs très économiques et simples à mettre en oeuvre (si on n'est pas regardant sur les sujets évoqués plus haut) attirent une foule de bricoleurs pas forcément très aware...

Cordialement,
--
Stéphane
Dernière édition par sg2 le 08 Jan 2013 17:37, édité 2 fois.
sg2
 
Messages: 845
Inscription: 22 Sep 2006 23:39
  • offline

Message » 08 Jan 2013 12:46

Voilà mon point de vue ci-après. J'insiste sur "mon"

le mien aussi. :)
thierryvalk
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 4571
Inscription: 08 Mai 2012 9:39
Localisation: Belgique

Message » 08 Jan 2013 14:45

Merci pour ces commentaires très intéressants. J'irai trainer un peu sur les liens donnés, histoire de s'instruire un peu sur le sujet, (si possible :ane: )
Tout çà ne milite pas trop pour la classe D avec prétentions audiophiles, surtout en DIY, ce que je m'apprétais à tester. :hehe: (je m'étais orienté vers le design de l'IRAMDAUP7).

Celà dit, il est inutile d'être grand savant pour deviner les limites HIFI d'un tel schéma aussi simpliste, mais celà a au moins le mérite d'être pédagogique. Et si çà peut faire un peu de musique avec un sub, pourquoi pas! En tout cas, je suis dorénavant prévenu...

Attention, certain schéma de cet ampli publiés ici ou là comportent des erreurs (volontaires?). Les 300 V d'alim sont une faute, voire un crime! Mais il y en a d'autres (faux composants, valeurs de résistances erronées...)
Pourquoi fait-il toujours si froid dans les rames TGV ?
fiscal
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 2423
Inscription: 31 Aoû 2006 15:29
Localisation: PARIS
  • offline

Message » 08 Jan 2013 15:07

L’IRAUFAMP7 a le grand avantage d’utiliser un circuit dédié avec pas mal de sécurités.
Ça permet de « cramer » moins de transistor. :ane:
De plus il est très bien documenté et les schémas d’IRs sont justes. :D
thierryvalk
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 4571
Inscription: 08 Mai 2012 9:39
Localisation: Belgique

Message » 08 Jan 2013 16:02

L'IRAUDAMP7 (ou ses déclinaisons commerciales L2xxx, sure etc) rentre dans la catégorie des "designs simplistes crus", augmenté d'un peu de sécurité.

Vu le prix de revient, si tu n'en attends pas autre chose qu'un objet d'expérimentation capable in fine d'animer un sub, tu aurais tort de ne pas essayer :)

Mais tu apprendras beaucoup plus sur la classe D en partant d'une feuille blanche, et en essayant d'assembler un générateur triangle, un comparateur et un switch de sortie, tu peux même faire tout ça sans amplis op ni mosfet mais uniquement avec des transistors BJT du fond de ton tiroir !

Ou encore en étudiant la note Philips à l'origine du concept UcD :

http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10155.pdf

Cordialement,
--
Stéphane
sg2
 
Messages: 845
Inscription: 22 Sep 2006 23:39
  • offline

Message » 08 Jan 2013 17:09

Merci

Réaliser un ampli classe D avec les BJT qui trainent dans mes cartons n'est pas encore de mon niveau :roll:

Etudier le sujet, (merci pour les docs et liens), çà vaut mieux d'abord!
Pourquoi fait-il toujours si froid dans les rames TGV ?
fiscal
Membre HCFR
Membre HCFR
 
Messages: 2423
Inscription: 31 Aoû 2006 15:29
Localisation: PARIS
  • offline

Message » 09 Jan 2013 11:17

:o Mouais!!!,

Amha:
Il faut pas voir des diables partout et surtout pas leur demander de s'installer chez soi.
Pour avoir tâté du classe D, dont 5 amplis fonctionnent depuis une dizaine d'année dans un studio, la fréquence de découpage étant de 400kHz et leur puissance nominale de 400w. Leur présence n'occasionne aucune nuisance, ils ne chauffent pas et fonctionnent toujours. Bien évidemment les précautions ont été prises pour les fiabiliser et protéger l'environnement à partir de solutions qui appartiennent au bon sens (Blindage, découplages, filtrage). Le PCB est un double face ou la encore les précautions les plus élémentaires, mais sans excès, ont été prises.
Cordialement
J-C.B
 
Messages: 5016
Inscription: 19 Juil 2009 12:18
Localisation: Haute Normandie


Retourner vers Amplis et Préamplis

 
  • Articles en relation
    Dernier message