Kompensacja MOSFET'ów - tak czy nie ?

pkrecz · 20 Listopada 2010

Chciałbym poruszyć temat kompensacji temperaturowej MOPSFET'ów. Mam na myśli tranzystory do zastosowań audio m.in. takie jak: IRFP240/9240, 2SK1529/2SJ200 itp. itd. W necie znalazłem sprzeczne opinie ... jedni twierdzą, że nie trzeba kompensować, bo MOOSFET'y mają ujemny współczynnik temperaturowy, drudzy twierdzą, że jednak trzeba. Oto link to pewnego rozważania:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Z moich skromnych doświadczeń wynika, że wzrost temp tranzystorów końcowych nie powodował przyrostu prądu spoczynkowego, ale czy będzie to tak również przy większych temperaturach .... ?

Jakie jest wasze zdanie, wiedza na ten temat ?

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**misiomor** · 20 Listopada 2010

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**Grzegorz7** · 20 Listopada 2010

Dopiero dla dużych prądów drenu w małym zakresie współczynnik temperaturowy jest stały.

Jak najbardziej trzeba stabilizować MOSFETY temperaturowo. I robi się to.

A jak jest to trudne wie każdy kto sobie rozkręci taki wzmacniacz i będzie mierzył BIAS w trakcie jak wzmacniacz wygrzewa się.

Jeżeli nominalny BIAS wynosi 100% to jego zmiany (układ kompensacji działa) mogą być na poziomie 50-150%. Bywa również gorzej.

Nie wiem jak z nowoczesnymi driverami, chociażby wskazanymi przez Misiomora.

**misiomor** · 21 Listopada 2010

Ten driver LM4702 zwyczajnie daje od 3 do 10mA ze źródła prądowego przez układ polaryzacji - który musi być dokładnie taki jak w każdym stopniu końcowym opartym o wtórniki mocy. Dla lateralnych nie trzeba kompensować, wystarczy regulowany opornik, dla 2SK1530/2SJ201 trzeba. IRF-ów ten sterownik nie bardzo jest w stanie zbiasować - ma ograniczenie max. napięcia między pinami wyjściowymi.

Mnie zastanawia inna rzecz - mosfety mają duże dopuszczalne rozbieżności w Vgs_off. Ciekaw jestem jak wygląda zależność temperaturowa dla skrajnych wartości. Jeżeli tak samo, tylko dla napięcia Vgs przesuniętego o stałą, kompensacja na Vbe multiplier będzie silniejsza dla większego Vgs_off - bo dla zbiasowania tranzystorów do konkretnego prądu musimy przemnożyć Vbe kompensacji przez większą liczbę. No chyba żeby zrobic układ biasu jak na fig. 19 w powyższej nocie aplikacyjnej, ale wtedy zabawa jest na całego - regulacja proporcji RB1 i RB2 ustala nam kompensację, a RB3 - komponent niekompensowany. Suszarka do włosów, czujnik temperatury radiatora i kupa roboty - żeby przy nagrzanym radiatorze dostać np. 50 - 70% biasu spoczynkowego (po głośnym graniu będzie więcej - bo złącza tr. końcowych będą znacznie cieplejsze niż radiator).

marusmk · 21 Listopada 2010

Na rosyjskim forum znalazłem schemat i końcówka jest rozwiązana jak w załączeniu.

To nie jest właśnie jakaś forma kompensacji?

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**misiomor** · 21 Listopada 2010

>> marusmk

Przecież użyto lateralnych mosfetów, nie wymagających za bardzo kompensacji. Może chodziło o linearyzację wtórnika komplementarnego - charakterystyki saturacyjne tych laterali (Vgd=0 - jak te przy wyjściu na schemacie) rzeczywiście pokazują rezystancję rosnącą wraz z prądem - odwrotnie niż transkonduktancja samego mosfeta. Tylko koszt duży - dla powiedzmy 5A ciągniętych z takiego układu możemy mieć nawet ponad 12V straty na obu tranzystorach razem.

**misiomor** · 21 Listopada 2010

PS. Przepraszam - w karcie katalogowej skale na obu osiach - prądu i napięcia dla Vgd=0 są logarytmiczne. Przy małych prądach jest wręcz wzrost rezystancji dla Vgd=0. Tak więc zupełnie nie wiem co poeta miał na myśli.

raven1985 · 21 Listopada 2010

Wystarczy dać za tranzystor w generatorze biasu MOSFETA i po kłopocie.

Można też tak:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) ponoć lubi się z driverami NS.

lub

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

lub

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą ) (dla bipolarów ale dla fetów też się da :) )

Dla bjt zrobiłem może kiedyś pokarze.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

vik · 22 Listopada 2010

Lateralne mosfety Hitachi nie potrzebuja kompensacji. Wiem bo nieraz zwarlem wyjscie i nawet woda mi sie wlala do wzmacniacza, drivary daly plomien a mosfety ocalaly. Exicony juz sa bardziej tricky, vertical mosfets jak irfp240 czy MOS type toshiba mosfets wymagaja zabezpieczenia/kompensacji termicznej. Sanken robi audio mosfety z kompensacja termiczna na wbudowanych diodach, np SAPM01N albo P (zalaczony). Sprobowlbym ich ale sa dosc drogie. Exicony moze niezbyt doskonale ale tansze.

Rowniez Sanken (np SAP16n / P) i OnSemi robia BJTs z kompensacja termiczna na diodach. OnSemi troche spieprzyl projekt i praktycznie trzeba uzyc 3 par mosfetow aby zadzialalo bez pudla, na dwoch parach trzeba na ogol wstawic szeregowo rezystor w obieg z diodami. Wiem bo australijski SC zrobil kit i ludzie mieli problemy. Nawet sie przymierzalem do tego wzmacniacza chyba ULD100 czy ULD150 ale zrezygnwalem. W DIYAudio opracowano poprawiona wersje na 3 pary ale projekt plytki jest niedopracowany i mosfety za blisko.

SAP16n/p Sankena to tez kompromis (w zasadzie to Dralington) ale w ukladach gdzie space jest ograniczona sa w sam raz.

pozdrawiam,

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**misiomor** · 22 Listopada 2010

O ThermalTrak'ach OnSemi trochę było na diyaudio.com. Jednak projekt jest spieprzony nieco - i na dodatek wykonany na łapu-capu, zwyczajnie wsadzili diodę do obudowy. Do tego dioda ma tempco na poziomie -1.9mV/K dla kilku mA, podczas gdy dla trana i prądu kolektora 100mA jest to coś koło -2.3...-2.5mV/K. Dlatego szeregowe łączenie tych diod dla równolegle połączonych tranów jakoś do mnie nie przemawia - no chyba żeby sterowniki też dać na radiatorze i liczyć że nagrzeją się mniej niż końcowe. Ludzie kombinowali z wsadzaniem tych diod w Vbe multiplier, ja nie wiem czy najlepiej nie byłoby zwyczajnie dać 0.5ohm w emitery, sterownik też jako wtórnik ale głębiej w klasę A spolaryzowany, diody równolegle dla zrównoleglanych tranów i Vbe multiplier na resztę napięcia polaryzującego.

Ogólnie trzeba się przygotować na kuchnię pełną niespodzianek - i niewykluczone że sporo eksperymentów nawet z topologią układu i płytkami.

raven1985 · 22 Listopada 2010

Te diody się tam wsadza po to aby zminimalizować thermal lag-i a uzyskanie odpowiedniej kompensacji to osobna sprawa.

**misiomor** · 22 Listopada 2010

Dobrze byłoby jednak nie przekompensować - i w ogóle panować nad tym prądem spoczynkowym. Niestety sytuacja w której zastanawiamy się - 2, 4 a może 6 diod w szereg trochę odbiega od pożądanej eleganckiej kompensacji do wyliczenia "deus ex machina". Przychodzi mi do głowy taka teoria - złącze emiterowe jest silnie domieszkowane i w kierunku zaporowym wytrzymuje może kilka V. A OnSemi wrzucili zwykłą diodę, taką co ma wytrzymać 200V - zupełnie niepotrzebnie w tej aplikacji. Stąd być może ten mniejszy współczynnik temperaturowy. Może silnie domieszkowana zenerówka - ale do polaryzacji w kierunku przewodzenia, lepiej spisałaby się w tej aplikacji.

Niestety w przypadku tych ThermalTrak'ów jesteśmy skazani na eksperymenty ze stabilizacją biasu żeby zrobić to porządnie, z gwarancją zarówno uniknięcia thermal runaway jak i zaników biasu na końcach głośnych pasaży.

vik · 23 Listopada 2010

Te tranzystory (NJL3281d) zostaly wlasnie dokladnie tak skrytykowane jak misiomor powiedzial nie tylko na DIYAudio. Dla producentow wzmacniaczy ten wyrob jest troche ni pies ni wydra bo wymaga pieciu sciezek zamiast trzech i jednoczesnie kompensacji pradu podkladu jesli uzyje sie pary albo dwoch. Te tranzystory choc nie takie drogie tez nie sa tanie w detalu. Ich cena w OnSemi jest do przelkniecia ale koszty wysylki zabijaja wszystko, chyba ze ktos kupuje na setki.

Wstawiac znow 0.5 ohma w emiter to duzo. Mozna przelknac 0.33 ale ja lubie nie wiecej jak 0.25 a 0.1 najlepiej bo owszem termiczna stabilnosc rosnie z rerzystorem ale kosztem dampingu i to moze byc slychac. Optymalna wartosc rezystora dla przejscia z klasy A do B jest zawarta miedzy 0.05 a 0.2 oma w push-pull AB amp jak Bob Cordell pomierzyl. Problem, ze to moze byc za malo dla termalnej stabilnosci wybranych tranzystorow. W przpadku lateralnych Hitachi jak dobralem Vgs na roznych pradach to pieknie pracowaly z 0.1 oma.

Audio mosfety Sankena sa juz bardziej uniwersalne. Ciekawym jak sie sprawuja w praktyce. Te juz sa wyraznie drogie na domowe experymentowanie. Para okolo 50-60 dolarow. Moze da sie kupic taniej ale jeszcze nie znalazlem.

pozdrawiam,

**misiomor** · 23 Listopada 2010

A mi te Sankeny wcale się nie podobają tak bardzo. Zwłaszcza to wymaganie na prąd sterownika regulowany z dokładnością do 1% - dodatkowo na poziomie 3mA. Nie bardzo jest to IMO kompatybilne z wysokim Slew Rate kiedy trzeba przeładowywać pojemności wejściowe mosfetów. Zwłaszcza że taką dokładność prądu trudno osiągnąć w sterowniku symetrycznym - mogącym dostatczyć w klasie A 2x prąd spoczynkowy, a jak wyjdzie z klasy A to jeszcze więcej.

0.5ohm rezystor emiterowy - faktycznie przy prądzie biasu powiedzmy 100mA mógłby doprowadzić do zjawiska odwrotnego do spadku wzmocnienia w zerze. Dla 104mA bipolar ma coś koło 4S transkonduktacji co oznacza 0.25ohm rezystancji dynamicznej emitera, razem z 0.5ohm jest 0.75ohm. Tym niemniej w zerze pracują oba - i razem będzie 0.375ohm. Potem dla wyjścia z klasy A (208mA na wyjściu) zrobi się 0.625ohm, malejące asymptotycznie do 0.5ohm wraz z dalszym wzrostem prądu. To są jednak problemy dobrobytu w porównaniu z mosfetami potrafiącymi mieć 0.25S (4ohm) dla tych 100mA.

PS. Co do słyszalności DF na poziomie tego 0.5ohm plus rezystancja dynamiczna emitera, dzielonego na dodatek przez wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego wzmaka - to już jest IMHO w sferze ezoteryki. ŚP Senicz miał hopla na tym punkcie.

**misiomor** · 23 Listopada 2010

PPS. Jeszcze w sprawie tych Sankenów SAPM01 - jakbym trzaskał jeden za drugim słabe moduły do subów i chciałbym po prostu brać tranzystory z pudła, lutować na płytce i żeby działało bez żadnych regulacji, to może doceniłbym te mosfety. Źródło prądowe 3mA +-1% na TL431, tranzystorze i precyzyjnym oporniku bardzo drogie nie jest, a w subie ograniczenie SR na poziomie - strzelam - 5V/us (od pojemności wejściowych w połączeniu z 3mA prądu sterownika) nie jest krytyczne. Tym niemniej dziś można zrobić o wiele lepszą do suba klasę D na o wiele tańszym scalaku TAS5630 z sąsiedniego wątku.