Przełącznik xOhm na xOhm we wzmacniaczach

[bravo32]

Jaka jest zasada działania przełącznika który nieraz można znaleźć we wzmacniaczach z tyłu obudowy? Chodzi oczywiście o wybór pomiędzy 4Ohm i 8Ohm czy 6Ohm i 8Ohm.

Co powoduje przełączenie w którąś z pozycji? I jeśli dodatkowo mógłbym prosić o link do schematu ideowego z jak najdokładniejszym wytłumaczeniem to bardzo proszę ;-)

Jeśli są różne metody "implementacji" takiego przełącznika u różnych producentów to proszę także o wytłumaczenie na czym z grubsza polegają różnice.

[Buzzer]

Witam!

Zapewne chodzi o zmianę napięcia zasilania końcówki, żeby odpowiednio ograniczyć prąd (przy przełączeniu na niższą impedancję) albo umożliwić osiągnięcie zadanego prądu (przy przełączeniu na wyższą impedancję). Zapewne jest to realizowane poprzez przełączenie mostka zasilającego pod inne końcówki trafa.

 

Pozdrawiam

[bravo32]

Jeśli początek pierwszego zdania "Zapewne chodzi o zmianę napięcia zasilania końcówki" oraz drugie zdanie "Zapewne jest to realizowane poprzez przełączenie mostka zasilającego pod inne końcówki trafa." są prawdziwe to do tego co napisałeś w środku trzeba wprowadzić korektę....

 

"Chodzi o zmianę napięcia zasilania końcówki" żeby odpowiednio ograniczyć napięcie (przy przełączeniu na niższą impedancję) albo umożliwić osiągnięcie żądanego napięcia (przy przełączeniu na wyższą impedancję). "Zapewne jest to realizowane poprzez przełączenie mostka zasilającego pod inne końcówki trafa."

 

Czy moja korekta jest słuszna? Proszę mi skorygować bo logicznie brzmi to lepiej jednak jestem amatorem....

[Grzegorz7]

Buzzer dobrze napisał.

Oczywiście prąd przy niższej impedancji głośnika będzie większy; ale byłby jeszcze większy gdyby nie obniżyć napięcia zasilania końcówki.

Mało, że należy obniżyć napięcie końcówki. Powinno się zmienić parametry zabezpieczeń przeciążeniowych, najczęściej reagujących na prąd (a ten dla mniejszej impedancji obciążenia musi być większy). Należy przesunąć wyżej reakcję automatyki zabezpieczeń.

[max-bit]

Tak czasami jest ale czy zawsze ?

[jar1]

Ja widziałem jedynie w lampowych. Przełącza ilości uzwojeń na trafie głosnikowym.

[bravo32]

Grzegorz7: "Buzzer dobrze napisał". Ale bądźmy dokładni bo o dokładność mi chodzi... I tylko ustosunkowując się do tego czy ograniczamy prąd czy napięcie to ograniczamy raczej napięcie a nie sam prąd którym zasilana jest końcówka. Czy tak?

[jar1]

Przełącznik w tranzystorze bez trafa wyjściowego jest bez sensu, szczególnie 6/8 ohm.

[Grzegorz7]

Tak.

Prąd do obciązenia będzie wyższy aby moc była zachowana.

 

Odnośnie; czy jest to stosowane.

Tak, mam taki klocek.

[jar1]

Odnośnie; czy jest to stosowane.

Tak, mam taki klocek.

 

A co to takiego?

[bravo32]

Dla pewności i w uproszczeniu.

 

Włączone 4Ohm przełącza na wejście końcówki 17V a n wyjściu 4,25A i 72W.

Przełączam na 8Ohm i mam na wejściu końcówki 20V a na wyjściu 2,5A oraz 50W mocy.

 

Dobrze?

 

PS. Przepraszam za infantylne pytania....

[Grzegorz7]

Taki z automatyką. Odpowiednią procedura przy włączaniu ustala się czy jest od 6om w górę, czy poniżej…

160W w kanale.

 

Bravo:

Nie wiem skąd te dane.

W klocku o którym napisałem jest w obu przypadkach 160W.

 

Ogólnie zgadzam się z jar`em. Porządny wzmacniacz ma ciągnąć nawet na zwarcie ;).

[Buzzer]

Sens takiego przełączania występuje wówczas, gdy stopień wyjściowy jest zbudowany "na styk". Powiedzmy, że przy 8 Ohm tranzystory pracują już na granicy możliwości to aby obsłużyć obciążenie 4-omowe (co może nie trafia się zbyt często, ale jednak) ogranicza się napięcie zasilania aby nie dopuścić do nadmiernego wzrostu prądu i ograniczyć tym samym moc strat w stopniu wyjściowym, godząc się oczywiście z ograniczeniem mocy względem sytuacji, gdy takiego ograniczenia nie ma. Oszczędność jest więc jak się zdaje jedynym sensownym wytłumaczeniem takiego podejścia.

[misiomor]

Tranzystorowe McIntosh'e mają na wyjściu autotransformatory, zależnie od obciążenia wybiera się odpowiedni odczep.

 

Dla pewności i w uproszczeniu.

 

Włączone 4Ohm przełącza na wejście końcówki 17V a n wyjściu 4,25A i 72W.

Przełączam na 8Ohm i mam na wejściu końcówki 20V a na wyjściu 2,5A oraz 50W mocy.

 

Dobrze?

Nie na wejście, tylko na zasilania, i jeżeli ma byc na wyjściu 4.25A peak @ 4ohm, to zasilanie będzie musiało byc nie 17V tylko +- i trochę więcej. Typowy spadek na max. wysterowanym tranzystorze z jego opornikiem emiterowym / źródłowym będzie rzędu 4V (mniej lub więcej zależnie od uzytych tranów, struktury wzmaka, ew. bootstrapu czy boost voltage itd.) - a więc żeby dostać 17V czy 4.25A peak na obciążeniu 4ohm, potrzebujemy zasilań co najmniej +-21V pod pełnym obciążeniem. Po uwzględnieniu tętnień i spadku na trafie pod obciążeniem, zasilanie "spoczynkowe" będzie musiało być +-25V albo nawet więcej - zależnie od mocowego ratingu trafa oraz wielkości kondów filtrujących.

 

BTW - 17V peak @ 4ohm daje nie 72W tylko 36W RMS.

[bravo32]

Grzegorz7: Dane są z uproszczenia o którym niżej.

 

Misiomor: Dziękuję bardzo za korektę. Przyjąłem uproszczenie żeby łatwiej było mi zrozumieć i tłumaczyć o co mi chodzi a przy okazji zawsze jest pole na wiedzę wynikającą z korekt. Spadek napięcia jest dla mnie przykładem takiej dodatkowej wiedzy bardzo cennej zresztą. I dziękuję tutaj za ładne na nakreślenie szczegółów.

 

Co do 17V@4Ohm i 72 względem 36W to zdaje sobie sprawę z -3dB różnicy wynikającej z połowy pierwiastka z dwóch ;-) Ale i tak bardzo dziękuję.

 

Buzzer: A czy nie jest właśnie nieco odwrotnie? To jest końcówki wcześniej były projektowane pod 4Ohm obciążenia. Gdy pojawiły się kolumny 8Ohm można byłoby oddać im większą moc gdyby tylko dostarczyć wyższe napięcie. Względnie łatwo bo większe problemy powodują większe prądy a nie większe napięcia. Producenci zatem zaczęli umieszczać przełącznik który (przy uprzednim sprawdzeniu że trafo czy sama końcówka nie będzie miała problemu z wyższym napięciem) pozwalał względnie łatwo przekazać większą moc poprzez podwyższenie napięcia właśnie dla lżejszych i mniej prądożernych obciążeń.

 

Dlaczego tam myślę? Bo dalej w dużym uproszczeniu rozważałem przypadek obciążenia 4Ohm i 8Ohm w zależności od pozycji przełącznika. A wygląda to tak:

 

Wzmacniacz ustawiony na 4Ohm:

a) Kolumna 4Ohm 17V 72W i 4,25A - ok

b) Kolumna 8Ohm 17V 36W i 2,12A - ok

 

Wzmacniacz ustawiony na 8Ohm:

c) Kolumna 8Ohm 20V 50W i 2,5A - ok

d) Kolumna 4Ohm 20V 100W i 5,0A - źle ze względu na zbyt dużą moc której po prostu może nie być

 

e) Kolumna 8Ohm 24V 72W i 3.0A - to poza konkursem jako sytuacja idealna.

 

Większość wzmacniaczy jest określanych zazwyczaj przykładowo jako 4Ohm 50W i jako 8Ohm 75W (czy podobny stosunek). Gdyby nie przełącznik "podwyższający" napięcie moc dla obciążeń 8Ohm spadałaby nie o 30% tak jak powszechnie (a względem c) ale o połowę (a względem b). A bierzemy to zazwyczaj odwrotnie na logikę czyli że to przy 4Ohm liniowość idealna (przykład a i e) "jest złamana" ze względu na prąd.

 

Oczywiście jest jeszcze temat samej wydajności trafa i kondensatorów czy zabezpieczeń przeciw zwarciowych czy innych o których także z miłą chęcią się pouczę.

Za chwilę zresztą jeszcze poczytam jakie parametry mają poszczególne trafa aby mieć o tym większe pojęcie.

 

PS. Proszę pamiętać że nie próbuję kogoś zdyskredytować gdy pytam czy nie powinno być inaczej. Po prostu jestem amatorem i chciałbym dokładnie wszystko zrozumieć dlatego szczegóły są dla mnie bardzo ważne. A pytania w stylu "a czy nie jest tak" mają na celu weryfikację mojego rozumowania i aktualnego stanu wiedzy. Jednocześnie z całą pewnością nie mam zamiaru czegokolwiek konstruować a moje pytania wynikają wyłącznie z głodu wiedzy ;-) I bardzo wam dziękuję za wszystkie odpowiedzi.

[jar1]

To jak już sobie pocztasz, to zamieść jakąś własną konkluzję.

Bo sam temat jest mało pociągający i rozwijający - szkoda czasu na jego mielenie.

[bravo32]

Jar1: Przepraszam ale ja ciebie nie zmuszam do uczestnictwa w tej dyskusji.... :-( Nie lepiej zajrzeć do innych wątków? :-( I proszę nie odpowiadaj....

[bravo32]

Buzzer dobrze napisał.

Oczywiście prąd przy niższej impedancji głośnika będzie większy; ale byłby jeszcze większy gdyby nie obniżyć napięcia zasilania końcówki.

Mało, że należy obniżyć napięcie końcówki. Powinno się zmienić parametry zabezpieczeń przeciążeniowych, najczęściej reagujących na prąd (a ten dla mniejszej impedancji obciążenia musi być większy). Należy przesunąć wyżej reakcję automatyki zabezpieczeń.

 

Pewnie będzie to powód do uśmiechów ale nie znalazłem traf (a celowo pod tym kątem szukałem) które miałyby osobne oczepy napięciowe dla tych różnic ;-) Czyli sam przełącznik nie "podwyższa" napięcia dla 8Ohm jak myślałem wcześniej ale faktycznie jeśli już cokolwiek robi to je ogranicza dla 4Ohm. Na logikę (po sprawdzeniu że trafa nie mają osobnych odczepów dla tego celu) inne rozumowanie byłoby bez sensu.

Przy okazji bardziej skłaniam się ku tezie (jeszcze nie patrząc na schematy) że jednak przełącznik jest podłączony do samych zabezpieczeń....

 

Grzegorzu czy mógłbyś przybliżyć jeszcze kwestie zabezpieczeń w jaki sposób reaguje się na przeciążenia? Bez związku z samym przełącznikiem. Czy zależą one także od napięcia które występuje czy są od niego niezależne? Innymi słowy czy uzależniają w sposób bardziej liniowy np. 1A dla u1 V, 2A dla u2 V, 3A dla u3 V i 4A dla u4 V? Czy jest to niezależnie np. wartość bezwzględna 4A niezależnie na wartość napięcia?

[barmanekm]

A nie może być tak, że są dwa uzwojenia wyjściowe i przełącznik będzie przełączał je szeregowo lub równolegle. Też tylko pytam, bo w życiu nie widziałem takieg trafa, no chyba, że w gotowym lampowcu. I pod "puszką".

[Grzegorz7]

Jestem.

Bravo:

Zabezpieczenia typowo reagują na prąd. Polega to w najprostszym „starym” sposobie na podłączeniu na rezystory emiterowe (Re) w tranzystorach końcowych poprzez jakiś opornik złącza tranzystora BE o napięciu przewodzenia Ube tranzystora zabezpieczającego Tz. W razie przekroczenia spadku napięcia na Re (wzrost prądu ponad I>Ube/Re) tranzystor Tz przewodzi, a że jego kolektor jest podłączony ma bazę tranzystora sterującego tranzystorami końcowymi, „zabiera” nadmiar prądu z jego bazy. W ten sposób „stabilizuje” prąd zwarcia końcówki mocy na określonym poziomie.

Czy trzeba rysunku?

To najprostszy sposób zabezpieczenia. W zasilaczach stosuje się coś podobnego ale ten prąd zwarcia nie jest już „stabilizowany” lecz zmniejsza się wraz ze wzrostem obciążenia. W tym wypadku można mówić o uzależnieniu prądu zwarcia również od napięcia (wyjściowego). Takie podejście doskonale ogranicza moc strat w stabilizatorze.

Jako przykład można sobie zewrzeć większość zasilaczy monolitycznych. Taki 15 woltowy zasilacz w obudowie TO220 ma dopuszczalny prąd obciążenia na poziomie np. 1.5A ale po zwarciu (Uwyj około 0V) prąd spadnie poniżej pół A (widzimy zdecydowane obniżenie mocy traconej?). Podaję z pamięci; dokładnie trzeba sprawdzić w katalogu lub przetestować.

 

W końcówkach mocy również może on być zastosowany, ale komplikuje to już układ.

 

Zagadnienie zabezpieczeń jest warte oddzielnego wątku…

 

Oczywiście jeżeli moc końcówki dla obciążenia głośnikiem 8om ma nominalnie 80W to płynie prąd I=sqr(P/R)=sqr(80/8)=sqr10=ok.3,2A

Jeżeli włączymy głośnik 4om a przecież wzmacniacz jest zaprojektowany na chłodzenie mocy strat dla 80W oddawanych do obciążenia, to należy odpowiednio zmniejszyć napięcie zasilania a pozwolić na pobór większego prądu (do obciążeniu o mniejszej impedancji należy dostarczyć ta samą moc, dla 4om I=ok.4.5A).

Większy prąd, czyli należy przełączyć parametry włączenia zabezpieczeń albo zmniejszenie Re z przykładu albo podzielenie napięcia z niego pobieranego przez 4.5/3.2=ok.1.4 i podanie na BE Tz.

 

Powiedzmy sobie szczerze, że porządny wzmacniacz projektuje się aby poradził sobie z obciążeniem 4om (tolerując spadki do poniżej 2om) i tyle. Takie kombinowanie przełączaniem średnio się sprawdza.

W układach z transformatorami i to nie koniecznie tylko lampowych (!) takie dopasowanie do impedancji obciążenia realizuje się przez odczepy. Jest to łatwe.

[bravo32]

Grzegorz bardzo dziękuję za informację. I chyba masz rację że ten temat powinien doczekać się osobnego wątku bo jak widzę zworka w schemacie jakiejś yamahy jest przedłużeniem odczepów z samego trafa i chyba z tematem samych zabezpieczeń nie ma zbyt dużego związku.

 

PS. Jeśli masz jakieś "rysunki" i nie będzie to stanowiło problemu to poproszę o takowe na przyszłość również. Obrazkami jednak łatwiej się myśli i na nich łatwiej weryfikuje. Obawiam się że zanim przetrawię to co napisałeś wątek może uciec spod twojej uwagi ;-)

[misiomor]

>> Grzegorz7

 

Ogranicznik prądu wy. "z podcięciem" nie wygląda za ciekawie w zestawieniu z obciążeniami z dużym kątem fazowym impedancji. Przykładowo - Jamo Reference R 907 mają przy 43Hz kombinację 4ohm / 45deg. Minimum nie jest wcale wiele niższe co do modułu - jakieś 3 - 3.2ohm. Tak więc w najgorszym przypadku w zerze napięcia na wyjściu musi móc popłynąć ok. połowy prądu absolutnie maksymalnego. O takich zjawiskach elektronicy nie-głośnikowcy potrafią zapominać.

[Buzzer]

Misiomor: mówisz o sygnale sinusoidalnym, w przypadku stanów nieustalonych (muzyka) opóźnienie opóźnienie prądu względem napięcia będzie nieco inaczej się prezentować (wpływ będzie mieć stała czasowa obwodu RL), sądzę jednak, że "podcięcie" tranzystora może pomóc w ograniczeniu. Tranzystor podcinający zostanie otwarty i nie dopuści do wysterowania tranzystora wyjściowego, dzięki czemu zostanie przerwany obwód. Jednakże gwałtowne odcięcie prądu może spowodować przepięcie i w niesprzyjających warunkach uszkodzenie wzmacniacza. Dobrze rozumuję?

 

kąt fazowy 45 stopni? 4 omy to jest impedancja przy tej częstotliwości? To wychodzi na to, że indukcyjność wynosi około 10mH. Niezła cewa tam musi siedzieć:P

[misiomor]

Uszkodzenie - diabli wiedzą, bałbym się raczej dużych zniekształceń na głośniku jak w materiale ktoś poszaleje przykładowo z nutą F1 z syntezatora i zabezpieczenie z podcięciem zacznie się załączać w zerze napięcia na wyjściu.

 

4ohm to moduł, 45deg - kąt fazowy. R 907 to jest pasywny dipol, poza tym kątu fazowemu "pomaga" jeszcze (oprócz zwrotnicy - korygującej dipol!!!) podstawowy rezonans mechaniczny wooferów. Takie małe "worst case scenario".

[bravo32]

Proszę sobie nie przeszkadzać w tych rozważaniach. Na koniec będę miał prawdziwą ucztę w postaci nowych zagadnień którymi warto się zainteresować... ;-)

[Buzzer]

Ale zauważ, że wyjście wzmacniacza jest wtórnikiem, więc obwód emitera jest źródłem napięciowym a nie prądowym, zatem jeśli tranzystor nie jest wysterowany to nie jest też otwarty a zatem prąd nie będzie płynąć w obwodzie i zestaw, który tak silnie przesuwa fazę będzie mieć odcinany nagle prąd. Chociaż nie wiem, czy moje rozumowanie jest w pełni dobre. Bo: do otwarcia/zamknięcia tranzytowa potrzebne jest odpowiednie napięcie B-E o czym decyduje wzmacniacz napięciowy, jeśli więc sygnał (napięcie) będzie przechodzić przez zero to tranzystor się zamknie a więc i obwód przerwie i prąd nie będzie mógł w tym czasie płynąć (do chwili przewodzenia drugiego tranzystora) w związku z tym indukcyjność zestawu głośnikowego będzie w tym momencie generować przepięcia. Jakieś diody by się przydały jak w falownikach. A może już mi się pomieszało.

[misiomor]

Bo: do otwarcia/zamknięcia tranzytowa potrzebne jest odpowiednie napięcie B-E o czym decyduje wzmacniacz napięciowy, jeśli więc sygnał (napięcie) będzie przechodzić przez zero to tranzystor się zamknie a więc i obwód przerwie i prąd nie będzie mógł w tym czasie płynąć (do chwili przewodzenia drugiego tranzystora) w związku z tym indukcyjność zestawu głośnikowego będzie w tym momencie generować przepięcia. Jakieś diody by się przydały jak w falownikach. A może już mi się pomieszało.

Wzmacniacz pracuje w pętli sprzężenia zwrotnego - więc jeżeli wejście mówi "zero na wyjściu" a obciążenie wciska prąd - sprzężenie zwrotne sprawi że jednak odpowiedni tran wyjściowy się otworzy. I dobrze żeby zabezpieczenie go raptem nie odcięło.

 

Tak czy siak - jeżeli na takim obciążeniu potrzebujemy móc puścić w zerze co najmniej 50% prądu maksymalnego, IMO zabezpieczenie z podcięciem traci sens. Lepiej dodać kilka tranzystorów końcowych i zrobić zwykłe zabezpieczenie, albo w ogóle polegać na kulturze technicznej użytkownika i z zabezpieczeń zrezygnować. To nie estradówka... Ew. przy solidnej końcówce gdzie tranów nie żałowano, można liczyć na przepalenie zwarcia albo bezpieczników zanim trany się zhajcują.