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Comment lire et interpréter une courbe SOA ?

Message » 19 Sep 2015 11:40

Bonjour tous,
je ne suis pas certain de bien piger la lecture des ces spécifications fondamentales, au moment de choisir la tension d'alim d'un ampli, en fonction de la charge envisagée (4, 8 ohms...). Prenons pour ex. la courbe SOA d'un ALF08N16, équivalent d'un 2SK1058 :

SOA ALF08N16-20.JPG
SOA ALF08N16-20.JPG (50.07 Kio) Vu 1162 fois


Je lis par ex. qu'avec une tension d'alim continue de 30v, le drain est capable de passer 4A max. ; c'est à peu près ce qu'absorbe une charge de 8ohms avec une tension d'alim de 30v. Pourtant on trouve ces TR alimentés à des niveaux de tensions plus élevés dans des montages où ils sont utilisés en config simple PP : 45v par ex. dans le VSSA de Lazy Cat , et même 55v dans les notes d'appli de TI où des LatMos du même type sont associés au LM4702. Avec une telle tension d'alim la capacité en courant des TR chute si je me fie à ma lecture de la courbe SOA. Les 8A spécifiés n'apparaissent atteins que pour une tension inférieur à 20v. Bref, j'ai l'impression que je lis de travers ce graphique...
Merci d'avance aux âmes généreuses qui m'apporteront leurs lumières pré-automnales...
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androuski
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Message par Google » 19 Sep 2015 11:40

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Message » 19 Sep 2015 12:25

Salut Androus,
La courbe SOA est une vue des 3 paramètres max absolu: IDSS max (8A), VDSS max (160V) et PD max (125W).
Selon la topologie des amplis, il faudrait voir si la PD réelle et on non inférieur au PD max.
A priori sauf erreur de conception, il ne devrait pas y avoir de problème.
Attention: le VDSS à un instant t, n'est pas nécessairement la tension d'alim (c'est de l'alternatif pas du continu).
Eric.D
 
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Message » 19 Sep 2015 13:24

Salut Eric,
merci pour ta réponse ; donc j'ai considéré à tort que le VDSS correspondait à la tension d'alim. Est-il possible de déduire la tension max pour une charge donnée, comme j'essaie de le faire, à partir de cette courbe SOA ?
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androuski
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Message » 19 Sep 2015 13:57

androuski a écrit: Pourtant on trouve ces TR alimentés à des niveaux de tensions plus élevés dans des montages où ils sont utilisés en config simple PP : 45v par ex. dans le VSSA de Lazy Cat ...


Bonjour,

Il me semble que le rendement le plus mauvais est atteint à la moitié de la tension d'alimentation. Pour reprendre les 45 V de ton exemple, il ne faut pas dépasser les 125 Watts de dissipation de la puce à 22.5 V. La différence ( 45 - 22.5 ) est aux bornes de la charge. Donc 125/22.5 = 5.55 A max dans la charge. 22.5/5.55 = 4.05 Ohms de charge mini pour cet ampli.

C'est théorique, parce que en pratique cette dissipation de 125 W n'est valable si tu arrives à maintenir la température du boîtier à 25°, ce qui n'est pas envisageable en pratique. Donc, en réalité, ce sera moins, voire beaucoup moins, et ça dépend ( ça se calcule ) de la résistance thermique en place entre le boîtier du transistor et l'air ambiant ( boîtier vers isolant vers radiateur vers air ).
La puissance de 125 W dissipée par le transistor est valable si tu maintiens une Rth globale de 1°/W pour ce MOS. Mais le radiateur et l'isolant vont introduire une Rth supplémentaire, qui peut être du même ordre. Le nouveau calcul de la puissance dissipable est égal au delta de température ( T puce max - T ambiante ) divisé par l'ensemble des résistances thermiques.

Ex avec un radiateur et isolant de Rth = 1°C/W ==> ( 150° -25°)/ ( 1 + 1 ) = 62.5 W de puissance max dissipable dans le trans. Pour l'ampli vu plus haut, ça veut dire 8 Ohms au lieu de 4 Ohms. Tu peux dépasser sur une fraction de seconde la Pmax, voir page 3 de ce pdf ==> http://www.datasheet5.com/pdf-local-1838645, mais la puce risque une grosse fatigue, une sorte de burn out quoi !

Bonne journée ... Daniel ...
Dernière édition par Daniel16 le 24 Sep 2015 9:28, édité 2 fois.
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Message » 19 Sep 2015 14:15

Merci,
je vais potasser ça :)
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androuski
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Message » 19 Sep 2015 14:21

Ne pas oublier que la dissipation des transistors dépend du rendement de l'ampli (une partie étant dissipé dans la charge). :oldy:

Un petit document bien fait à potasser également (lien) :wink:
Eric.D
 
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Message » 19 Sep 2015 17:58

Bonjour Androuski,
Les droites (statiques et dynamiques) de charges ne doivent pas se trouver en dehors de l'aire de sécurité de l’élément considéré
Par Ex: page 7 du présent document.
http://users.polytech.unice.fr/~cpeter/ELEC/DOCS_COURS/4_transistor_bip.pdf
Pour fixer le point correctement, il est aussi nécessaire de contrôler qu'il est possible pour une élévation de température max.
Sur charge complexe, la courbe de charge dynamique n'est plus une droite, mais tend plutôt vers une ellipse .
J-C.B
 
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Message » 19 Sep 2015 18:09

Vous m'avez perdu :ko:
Je vais poser ma question d'une façon plus pratique : considérons un ampli conçu autour du même TR double N&P que celui utilisé par le VSSA de Lazy CAt :

http://fr.farnell.com/semelab/alf08np16 ... dp/1856771

Drivé par un LME49830 par ex., avec une tension d'alim de +/-30v, est-ce qu'il pourrait driver une charge de 3/4ohms à pleine puissance (ie avec un signal d'entrée à la limite de la saturation) sans stress thermique - en considérant bien sur qu'il est correctement dissipé ?
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Message » 19 Sep 2015 18:27

On dirait un ampli LME49830 avec latéral MOSFET de Owen Colombus :wink:

En PJ le fichier excel qui te donne la puissance selon la tension d'alim et l'impédance du HP
Copie de Class AB worksheet.xlsx
(21.59 Kio) Téléchargé 18 fois
Jean-Philippe
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Message » 19 Sep 2015 18:30

Excellent Razzortec, merci bcp :thks:
Connaîs pas le montage d'Owen Colombus, vais y jeter un oeil : tu as un lien ? Google n'a rien donné.
De mon côté je vais tâcher de m'aider tout seul avant de poser des questions bêtes, en relisant l'excellente note d'appli de semelab (LATERAL MOSFET
DESIGN RECOMMENDATIONS
), qui apporte pas mal de réponses, et dont je viens de me rappeler.
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Message » 19 Sep 2015 21:03

Ah bé oui, je le connais celui là :)
Il utilise des LatMos double die. D'ailleurs le tableur fait le calcul pour des double die je suppose.
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Message » 19 Sep 2015 23:04

Salut Androu
J'ai reçu 2 PCB en début de semaine, je suis en train de finaliser la commande chez Farnell.
A+
Jean-Philippe
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Message » 20 Sep 2015 0:06

Bon choix,
j'ai failli le faire mais la complexité des options m'a un peu rebuté ; l'entrée symétrique ne m'intéresse pas, et l'option qui permet d'alimenter séparément l'étage LME avec une tension supérieure de 10v à la tension de l'étage puissance semble elle aussi superflue, si on en juge par la note d'appli semelab :

Because of this voltage driven characteristic and the fact that it can become the controlling factor in output voltage swing, some amplifier designs utilise higher voltage driver stage rails about 10V high than the main power rails. This is to ensure that there is plenty of available gate drive to take the output devices all the way to their RdsON limit and use all the available voltage swing of the power supply rails. Ultimately the limiting factor on the output voltage swing will need to be determined for a given design but Semelab’s Amplifier Power Calculator spreadsheet will allow simulation of various scenarios to determine what limits the output swing. It is often stated that mosfets must have a higher voltage drive rail to utilise the full output capability but this is not the case with laterals that have a relatively high RdsON and will only become important in designs with lots of parallel devices (resulting in low total combined resistance) and topologies which do not allow the drivers to swing close to the power rails.


Comme tu le sais j'ai songé il y peu à réaliser le petit ampli de JIM à base d'aop, mais les vacances m'ont apporté le recul nécessaire pour constater que sa mise au point demandait des compétences qui me dépassaient. Du coup je lorgne sérieusement du côté de ce type d'associations LME498xx+mosfet. Je suis en train d'essayer de déterminer si il est raisonnable d'essayer d'obtenir 120/130w sur 8ohms en bridgeant deux cartes LME49830+Semelab N&P (simple PP) avec une tension d'alim de +/-25-30v ou si il vaut mieux opter pour une paire de Mosfet double die (double PP) avec une tension de 55/60v. L'intérêt étant de pouvoir alimenter une paire de carte ampli en faible puissance pour l'aigu et 2 paires bridgées pour la voie grave, le tout avec la même alim puisqu'une seule tension suffit grâce au bridge.

39W avec 25v d'après ton tableau et 156W bridgés ça me paraît un peu optimiste qd même non ?
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androuski
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Message » 20 Sep 2015 18:07

Je pense que le calcul n'est pas trop loin de la réalité.

On a déja eu ce genre de discussion ici, avec les alims des amplis Zippy: diy-general/alimentation-des-modules-zippy-t29933941.html
Jean-Philippe
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