Alimentatore per DAC e amplificatori classe D - progetto e realizzazione

Ciao a tutti,
Vorrei condividere e approfittare di maggiore esperienza, la progettazione e la realizzazione di un alimentatore lineare per DAC e per amplificatori di classe D.

Il progetto verrà realizzato in totale stile open source, condiviso e con la speranza di ricevere consigli e critiche costruttive.

L’obbiettivo è di realizzare uno strumento finito in ogni sua parte, pronto all’uso e adattabile a più dispositivi.
Ho una bozza di tutto il progetto, elettronica, dissipazione, contenitore, trasformatore ecc. ecc., lascio un elenco delle caratteristiche su cui sto lavorando:

1 Filtro EMI
2 Soft start
3 Protezione sovratensioni di rete
4 Trasformatore toroidale da 300VA
5 Relè automatico sul secondario del trasformatore per una migliore efficienza termica sui finali
6 Diodi schottky come raddrizzare
7 Filtro all'ingresso da 80000uF ELNA
8 LM723 come regolatore
9 Regolazione delle tensione di uscita elettronica (a step)
10 Corrente nominale di 6,8A con limitazione di corrente automatica a 10A
11 Relè automatico all'uscita per scarico condensatori allo spegnimento e scollegamento del carico durante l'avvio e il setup
12 Dissipatore interno di grandi dimensioni
13 Alimentazione dell'elettronica di controllo separata a basso rumore e con trasformatore toroidale
14 Dissipazione attiva tramite due ventole
15 Controllo elettronico delle ventole con spegnimento delle stesse
16 Sensore di temperatura su dissipatore e trasformatore

A disposizione per chiarimenti
Grazie

Antonino Lumia

Beh, per un DAC basterebbero quattro pile AAA

me l'hai ucciso...

Con 80000uF devi sovradimensionare i quattro diodi del ponte perchè avrai una corrente di inrush pazzesca ed ogni avvio diventa problematico.

Comunque buona fortuna per il progetto. Persevera.

sportyerre ha scritto:Beh, per un DAC basterebbero quattro pile AAA

Si lo so, è per fare il figo con gli amici

MetalBat ha scritto:Con 80000uF devi sovradimensionare i quattro diodi del ponte perchè avrai una corrente di inrush pazzesca ed ogni avvio diventa problematico.

Comunque buona fortuna per il progetto. Persevera.

Ciao, è per questo motivo che l'alimentatore monterà un circuito di softstart all'ingresso 220v del trasformatore principale,
Grazie per il riscontro.

SubitoMauro ha scritto:me l'hai ucciso...

Tranquillo, e per questo che condivido il progetto, ho bisogno di tutta l'esperienza possibile, e le critiche aiutano.

A proposito, visto che sei un moderatore, come faccio per modificare il primo post? riesco a modificare le risposte, ma non il primo messaggio. Vorrei mantenere aggiornata la discussione, mi fai sapere?

Grazie

Un Soft-Start con NTC che viene disconnesso da Relay?

MetalBat ha scritto:Un Soft-Start con NTC che viene disconnesso da Relay?

si esatto

Buona realizzazione.

Per esperienza, semplifica un pochettino la conta dei componenti. Molti amplificatori in Classe D. non meritano tanta abbondanza e molti utilizzatori di amplificatori in Classe D. usano ciofeche di alimentatori che io non userei neppure come sorgente per un 7805.

Sono in fase di "dimensionamento", ho trovato con buon contenitore come possibile candidato.

Avrei un piccolo problema con i condensatori, mi servirebbero da 10000uF 63V, ho notato che gli ELNA LAO con le caratteristiche richieste non sono disponibili, almeno dalla documentazione ufficiale (datasheet).

Vedo però che in giro si trovano addirittura da 10000uF 80V, è possibile o sono dei fake? Avete esperienza in merito?

Temo siano dei fake.

Per quel range di capacitanza e 80V puoi trovare dei Cornell Dubilier a prezzi umani, ma per essere certo che siano originali devi prenderli da Distrelec o da Mouser.

MetalBat ha scritto:Temo siano dei fake.

Per quel range di capacitanza e 80V puoi trovare dei Cornell Dubilier a prezzi umani, ma per essere certo che siano originali devi prenderli da Distrelec o da Mouser.

Grazie
Ho letto questa discussione; link
Alcuni ritengono che siano OEM quindi fuori catalogo, ma molti sono fake e di stare attenti

Inoltre dal software EasyEDA con il quale sto lavorando alla PCB, il fornitore ufficiale (cinese) ha in catalogo Gli ELNA LAO da 10000uF 80V. link, anche se dalla documentazione allegata alla pagina trovi la solito documentazione in cui non vi è traccia del 10000 80.

Qualcuno ha avuto modo di usare il fornitore lcsc.com? o ha altre info/esperienze in merito?

Sono convinto a metà, e di provare a sentire ELNA della bontà del fornitore.... e se veramente sono per il mercato OEM

Acquista da Mouser, sono fantastici e troverai solo componenti genuini.

Se invece vuoi risparmiare, nel dubbio, prendi dei Samwha. Non sono la crema della crema come caratteristiche tecniche ma almeno stai tranquillo che non sono dei fake. La ragione? Non sono abbastanza pregiati da valere la pena essere falsificati.

Gli ELNA che citi potrebbero anche essere originali ma trattarsi di scarti di produzione, in altri termini non hanno passato il controllo di qualità. I componenti non originali degradano le proprie caratteristiche tecniche in poco tempo pur misurando decentemente da nuovi. Ricorda che quando paghi poco qualcosa.. il perchè c'è sempre.

Dai una occhiata ai Samwha HC, sono decenti e dureranno nel tempo.

Dato che parliamo di lineari un componente a 85° potrebbe sufficere dato che non ci sono frequenze particolarmente alte da smorzare, se non i circa 50Hz della rete.

Considera che molti amplificatori adoperano le serie più basse disponibili in questo esatto percorso (e fanno bene, dato che a parte te e qualche altro entusiasta la gente non comprenderebbe il valore aggiunto, non riuscendo o non volendo vedere oltre l'esteriore dell'amplificatore e il marchio).

MetalBat ha scritto:Acquista da Mouser, sono fantastici e troverai solo componenti genuini.

Se invece vuoi risparmiare, nel dubbio, prendi dei Samwha. Non sono la crema della crema come caratteristiche tecniche ma almeno stai tranquillo che non sono dei fake. La ragione? Non sono abbastanza pregiati da valere la pena essere falsificati.

Gli ELNA che citi potrebbero anche essere originali ma trattarsi di scarti di produzione, in altri termini non hanno passato il controllo di qualità. I componenti non originali degradano le proprie caratteristiche tecniche in poco tempo pur misurando decentemente da nuovi. Ricorda che quando paghi poco qualcosa.. il perchè c'è sempre.

Ho provato a cercareil marchio Samwha su mouser.it o digikey.it ma senza successo.
Per quanto riguarda gli ELNA, concordo, mi fa strano che altri marchi a catalogo abbiamo modelli da 10000uF 63V per audio, mentre loro no.

MetalBat ha scritto:Dai una occhiata ai Samwha HC, sono decenti e dureranno nel tempo.

Dato che parliamo di lineari un componente a 85° potrebbe sufficere dato che non ci sono frequenze particolarmente alte da smorzare, se non i circa 50Hz della rete.

Considera che molti amplificatori adoperano le serie più basse disponibili in questo esatto percorso (e fanno bene, dato che a parte te e qualche altro entusiasta la gente non comprenderebbe il valore aggiunto, non riuscendo o non volendo vedere oltre l'esteriore dell'amplificatore e il marchio).

Alla fine, ho deciso di optare su Nichicon, mod. LKS1J103MESB, 10000uF 63Volt da 30x50mm.. MOUSER.it

Si trova la documentazione dal sito del produttore, il prezzo mi sembra buono, e sono più tranquillo nello spendere i miei soldi visto il canale ufficiale, per ultimo ma non meno importante il diametro aiuta a integrarli nel contenitore scelto.

Un paio di prove di rito, e vediamo di procedere. Grazie per il supporto!

Molte serie dei Nichicon hanno dei diametri ristrettissimi.

Ti avviso che misurerà attorno ai 8800uF, non strettamente 10000uF. E che la cosa è perfettamente normale su componenti di questo genere.

Nel caso prendi il 12000uF (LKS1H123MESB) avente esattamente le stesse dimensioni.

Io ho provato un LGN su un vecchio amplificatore compatto e a distanza di anni funziona ancora bene.


Già che ti trovi, prendi dei Diodi di tipo FERD. Sono ancora più efficienti degli Schottky e mi pare costino poco più di questi ultimi. Ovviamente se l'alimentatore è per te e ci tieni particolarmente, diversamente ti consiglio empaticamente di non sbatterti con queste vere e proprie finesse che spesso non sono comprese e neppure apprezzate.

MetalBat ha scritto:Molte serie dei Nichicon hanno dei diametri ristrettissimi.

Ti avviso che misurerà attorno ai 8800uF, non strettamente 10000uF. E che la cosa è perfettamente normale su componenti di questo genere.

Nel caso prendi il 12000uF (LKS1H123MESB) avente esattamente le stesse dimensioni.

Io ho provato un LGN su un vecchio amplificatore compatto e a distanza di anni funziona ancora bene.


Già che ti trovi, prendi dei Diodi di tipo FERD. Sono ancora più efficienti degli Schottky e mi pare costino poco più di questi ultimi. Ovviamente se l'alimentatore è per te e ci tieni particolarmente, diversamente ti consiglio empaticamente di non sbatterti con queste vere e proprie finesse che spesso non sono comprese e neppure apprezzate.

Per i consensatori al momento sono 8 pezzi da 10000uF, anche con il 20% in meno di capacità coprono i 6,5A nominali (10000uF per 1 amper), sotto questo punto di vista sto tranquillo. Il modello LKS1H123MESB che segnali è da 50 Volt, non sufficente al trasformatore scelto.

Ho indagato sui FERD, è la prima volta che li sento, ho fatto un veloce paragone:

Corrente________6,5A_____10A_____20A
FERD40H100STS_0,42V____0,47V____0,6V
MBR30100PT dual_0,6V_____0,7V_____0,75V

Potenza dissipata:
FERD40H100STS__5,46W____9,4W____24W
MBR30100PT dua__7,8W_____14W____30W

Precisando che il diodo Schottky è doppio e usandoli in parallelo la caduta è calcolata con la metà della corrente, il risultato è evidente!!! La differenza nei costi è trascurabile, direi; benvenuti diodi FERD!!

Grazie per le dritte!!

Prego!

Io ho usato dei Diodi FERD allo scopo di impedire che la capacitanza posta nei pressi di un finale venisse “ciucciata” dal resto del circuito.

Hanno una perdita di tensione bassissima, cosa che permette di guadagnare Volt preziosi laddove i 0,8V assorbiti dal diodo Schottky possono impattare negativamente la potenza in uscita.

Possono essere usati, per l'appunto, nel guadagnare qualche Watt di potenza in un amplificatore o in un alimentatore dove tutto fa brodo, e non solo a parole, per ottenere un risultato migliore.

Con questa ed altre cose, combinandole, si può spremere davvero qualcosa di buono dal più mediocre degli amplificatori.

Adesso figuriamoci su una cosa che di base parte già bene.

E' la prima volta che si parla nell'Hi-Fi dei Diodi FERD (Field Effect Rectifiers). Credo si sia solo parlato, sinora, SOLO dei diodi FRED (Fast Recovery Epitaxial Diodes) in un topic remoto del 2010 sul forum DIYAudio. Questi ultimi hanno però una caduta di tensione maggiore e non possiedono caratteristiche eclatanti o che li distinguano particolarmente dagli Schottky.

I FERD, invece, stentavo a crederci anche io quando li ho usati.
Probabilmente possono fare la differenza a prescindere dall'impiego.

Ovviamente, questa ed altre cose abbastanza particolari, tu valle a spiegare a chi legge la marca esterna o non vede oltre la propria diffidenza.

Buon divertimento con il tuo progetto.

Catteristiche principali:
1 Filtro EMI
2 Soft start
3 Protezione sovratensioni di rete
4 Trasformatore toroidale da 300VA - Trasformatore toroidale da 225VA
5 Relè automatico sul secondario del trasformatore per una migliore efficienza termica sui finali
6 Diodi schottky come raddrizzare – Diodi FERM come raddrizzatore
7 Filtro all'ingresso da 80000uF ELNA - Filtro all'ingresso da 80000uF NICHICON
8 LM723 come regolatore
9 Regolazione della tensione di uscita elettronica (a step)
10 Corrente nominale di 6,8A con limitazione di corrente automatica a 10A - Corrente nominale di 6,25A con limitazione di corrente massima da definire
11 Relè automatico all'uscita per scarico condensatori allo spegnimento e scollegamento del carico durante l'avvio e il setup
12 Dissipatore interno di grandi dimensioni
13 Alimentazione dell'elettronica di controllo separata a basso rumore e con trasformatore toroidale
14 Dissipazione attiva tramite due ventole
15 Controllo elettronico delle ventole con spegnimento delle stesse
16 Sensore di temperatura su dissipatore e trasformatore

Buongiorno a tutti!
Spero stiate tutti bene vista la situazione.

Volevo aggiornarvi in merito all’andamento del progetto, al momento sono in fase di simulazione con LTSpice, i risultati sono ottimi, con il trasformatore da 36Volt 225VA, misuro in uscita un ripple da  3,27uVpp su 11,22A, 11,5mVpp a 15,14A

Ne approfitto per prendere le misure dei vari componenti, per capire come disporli nel contenitore scelto, utilizzando il CAD 3D FreeCad

Il prossimo step e di procedere con il finire lo schema elettrico e finire di progettare la scheda elettronica con EasyEda

Lascio link e qualche immagine:

FreeCad - Software CAD 3D gratuito e open source - Link
LTSpicd - Software per simulatore di circuiti elettronici freeware - Link
Easyeda - Software EDA per disegno, simulazione e condivisione di schemi elettrici ad uso libero con licenza commerciale - Link

Ciao a tutti,
Finalmente eccomi di nuovo.
Mi sono portato avanti con i lavori, i primi componenti sono arrivati, così da iniziare a fare le prime prove reali. A tal proposito le caratteristiche cambiano di nuovo, in particolare dopo aver trovato il candidato finale come trasformatore ed effettuato alcune prove pratiche:

1 Filtro EMI
2 Soft start controllato elettronicamente
3 Protezione sovratensioni di rete
4 Trasformatore toroidale da 250VA 18V+18V – mod. RSO 825046 SEDLBAUER
5 Relè automatico sul secondario del trasformatore per una migliore efficienza termica sui finali
6 Diodi FERD come raddrizzatore – mod. FERD40H100S
7 Filtro all'ingresso da 80000uF NICHICON mod. LKS1J103MESB
8 LM723 come regolatore
9 Regolazione della tensione di uscita elettronicamente a step 5Volt, 9Volt, 12Volt, 15Volt, 24Volt, 30Volt, 32Volt
10 Corrente nominale di 6,95A con limitazione di corrente automatica regolabile da 5 a 10A
11 Relè all’uscita controllato elettronicamente.
12 Dissipatore interno di grandi dimensioni
13 Alimentazione dell'elettronica di controllo separata a basso rumore e con trasformatore toroidale
14 Dissipazione attiva tramite due ventole, controllate elettronicamente e normalmente spente.
15 Sensore di temperatura su dissipatore e trasformatore
16 Il rumore non supera i 26uVpp con la protezione di corrente attiva, arrivando a 3,8uVpp in tensione stabilizzata. Il tutto con la massima tensione in uscita (32Volt) e con la tensione di rete al minimo 207volt (230volt nominali -10%). I risultati sono stati emulati con LTSpice.

qui trovate lo schema della mainboard, sezione di potenza e MCU. Sono alla ricerca di consigli, critiche e tutto quello che può servire a migliorare il lavoro. Grazie

Ottima idea del progetto open source, tieni aggiornati, seguo con piacere!

Se posso consigliare c'è in Italia un'ottima ditta produttrice di trasformatori toroidali ad uso audio con nucleo a granuli orientati e flusso magnetico disperso nullo su specifica del cliente a prezzi ragionevoli eventualmente da corredare di ulteriore schermo in bandella metallica:
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