Kaskoda mocy

[Misiek13]

Czyli jednak najlepszym rozwiązaniem (teoretycznie) jest ECC88 w dużej ilości. Interesting...

Tak. Lub EL86. Można jeszcze zastosować transformator CFB. Teraz układ z ECC88 sprzężenie CFB 0,32%.

ECC88 cfb.png

Przebiegi na R2 i zniekształcenia

IR2 ECC88 cfb.png

ECC88 cfb THD.png

Tranzystorowa kaskoda jest moim zdaniem bez sensu. Pokażę przykład jak działa 805 sterowana źródłem prądowym w katodzie. Źródło prądowe możemy traktować jak wyidealizowany tranzystor.

805 i sch.png

805 i.png

I THD.png

Układ zachowuje się paskudnie. Wyraźnie widać, jak siatka "kradnie" prąd wyjściowy. To także tłumaczy dlaczego układ na EL86 działał tak dobrze. Prąd siatki kompensował nieliniowość pentody.
Jeżeli chodzi o kaskodę na tranzystorze to nie widzę sensu jej stosowania. Aby układ miał zniekształcenia na akceptowalnym poziomie tranzystor musiałby mieć odpowiednio małą rezystancję wyjściową. Nie widzę tez sensu aby obciążać tranzystor dodatkowo prądem katody. Lepie sterować lampę w siatce ze wzmacniacza tranzystorowego o małej rezystancji wyjściowej. Liniowość można poprawić przez zastosowanie CFB w katodzie lampy 805.
Zupełnie inaczej wyglądałaby kaskoda z lampą pracującą bez prądu siatki. Wtedy lampa mogłaby być najbardziej nieliniowa jaką sobie możemy wyobrazić a układ kaskody spowodowałby, że lampa byłaby tak liniowa jak element ją sterujący. Warunek byłby tylko jeden - element sterujący musi być zbliżony do idealnego źródła prądowego i może nim być na przykład tranzystor bipolarny z odpowiednio dużym rezystorem emiterowym.

[Ola Boga]

Wyraźnie widać, jak siatka "kradnie" prąd wyjściowy. To także tłumaczy dlaczego układ na EL86 działał tak dobrze. Prąd siatki kompensował nieliniowość pentody.

No to pozostaje pytanie, czy lepiej szukać pentody, która dobrze "zgra" się z górną lampą, czy szukać minimalnej rezystancji wewnętrznej...

Liniowość można poprawić przez zastosowanie CFB w katodzie lampy 805.

805? Czyli pomiędzy lampami? Czy tak, jak narysowałeś wyżej, na spodzie całości?

Zupełnie inaczej wyglądałaby kaskoda z lampą pracującą bez prądu siatki. Wtedy lampa mogłaby być najbardziej nieliniowa jaką sobie możemy wyobrazić a układ kaskody spowodowałby, że lampa byłaby tak liniowa jak element ją sterujący. Warunek byłby tylko jeden - element sterujący musi być zbliżony do idealnego źródła prądowego i może nim być na przykład tranzystor bipolarny z odpowiednio dużym rezystorem emiterowym.

Tu trochę nie widzę sensu, bo w przypadku pracy bez prądu siatki można uzyskać lepsze wyniki stosując lampę w zwykłej konfiguracji WK w połączeniu z odpowiednim USZ, gdzie gratis dostaniemy niską rezystancję wyjściową całości.

[Ola Boga]

Ok, to mam kolejny zwariowany pomysł: A gdyby górną lampę sterować wtórnikiem?

Opcja nr 1:
Wtórnik katodowy musiałby pracować na rezystor katodowy wspólny z górną lampą. Ogromna strata mocy. Ale gdyby był to dławik?
Oczywiście to już nie kaskoda, tylko połączenie WA-WS.
Nie liczyłam jeszcze nic w tym kierunku, możliwe, że to zupełnie nie ma sensu.

Opcja nr 2:
Sterowanie tranzystorem, ale o przeciwnej polaryzacji. W ten sposób można będzie włączyć go szeregowo z lampą.
Rezystancja wewnętrzna dolnego elementu będzie bardzo niska, wzmocnienie mniejsze od 1, ale za to zniekształcenia powinny być małe.
Napięcie potrzebne do wysterowania takiego układu będzie zdecydowanie większe, niż poprzednio, ale przy współczynniku wzmocnienia lampy na poziomie 50, wciąż nie będzie to jakiś trudny do uzyskania poziom sygnału, szczególnie przy dużej rezystancji wejściowej wtórnika.
Czy to rozumowanie w ogóle trzyma się kupy?

[atom1477]

Sprawdźcie sobie coś takiego (jako rozwiązanie na duży prąd siatki):

S.png

[Einherjer]

Olu, opcja nr 2 to coś takiego jak tu https://forum-trioda.pl/viewtopic.php?p=376437#p376437?

[Ola Boga]

Olu, opcja nr 2 to coś takiego jak tu https://forum-trioda.pl/viewtopic.php?p=376437#p376437?

Tak, właśnie to, tylko z transformatorem w anodzie triody.

[Misiek13]

805? Czyli pomiędzy lampami? Czy tak, jak narysowałeś wyżej, na spodzie całości?

W katodzie 805. Lampę sterujemy normalnie w siatce tranzystorem. Przy takim sterowaniu możemy spokojnie uzyskać wymagane 200Vpp przy szczytowym prądzie siatki na poziomie 100mA. Ten układ powinien mieć już całkiem niezłe parametry.

Tu trochę nie widzę sensu, bo w przypadku pracy bez prądu siatki można uzyskać lepsze wyniki stosując lampę w zwykłej konfiguracji WK w połączeniu z odpowiednim USZ, gdzie gratis dostaniemy niską rezystancję wyjściową całości.

A ja widzę. Tu przede wszystkim chodzi o zbudowanie układu liniowego samego w sobie w otwartej pętli. Faktem jest, że zestawy głośnikowe będące obciążeniem wzmacniacza są zaprojektowane do zasilania ze źródła napięciowego a nie prądowego. Zamknięcie pętli spowoduje zmniejszenie rezystancji wyjściowej do poziomu wymaganego przez dawne normy, natomiast niemożliwe jest uzyskanie rezystancji oferowanej przez współczesne wzmacniacze tranzystorowe. Układ jako liniowy sam w sobie będzie wprowadzał bardzo małe zniekształcenia nieliniowe.

Opcja nr 1:
Wtórnik katodowy musiałby pracować na rezystor katodowy wspólny z górną lampą. Ogromna strata mocy. Ale gdyby był to dławik?
Oczywiście to już nie kaskoda, tylko połączenie WA-WS.
Nie liczyłam jeszcze nic w tym kierunku, możliwe, że to zupełnie nie ma sensu.

To prawda. Układ jest trudny a lampa sterująca będzie musiała "dźwignąć" nie tylko prąd siatki U3 ale i anody U3 oraz rezystora katodowego. Pokażę schemat:

sterowanie w katodzie.png

Celowo nie dałem rezystora w katodzie tylko źródło prądowe żeby poprawić parametry układu. Źródło musi mieć wydajność równą szczytowemu prądowi katody czyli blisko 300mA. Taką samą wydajność prądową musi mieć stopień sterujący. Teraz przebiegi - zielony to prąd na naszym obciążeniu czyli R2, niebieski to prąd katody lampy wyjściowej U3, czerwony to prąd źródła V4 czyli prąd katody stopnia sterującego oraz błękitny to przebieg napięcia na katodach lamp.

Sterowanie w katodzie przebiegi.png

Na koniec zniekształcenia na R2.

sterowanie w katodzie THD.png

[Marek7HBV]

,,,,,Duża sprawność, oczywiście jak na triodę SE,,, Tego już nie będzie?

[Misiek13]

,,,,,Duża sprawność, oczywiście jak na triodę SE,,, Tego już nie będzie?

No niestety.

Opcja nr 2:
Sterowanie tranzystorem, ale o przeciwnej polaryzacji. W ten sposób można będzie włączyć go szeregowo z lampą.
Rezystancja wewnętrzna dolnego elementu będzie bardzo niska, wzmocnienie mniejsze od 1, ale za to zniekształcenia powinny być małe.
Napięcie potrzebne do wysterowania takiego układu będzie zdecydowanie większe, niż poprzednio, ale przy współczynniku wzmocnienia lampy na poziomie 50, wciąż nie będzie to jakiś trudny do uzyskania poziom sygnału, szczególnie przy dużej rezystancji wejściowej wtórnika.

Na początek uproszczony układ:

PNP sch.png

Przebiegi i zniekształcenia:

PNP przebiegi.png

PNP THD.png

To samo stosując sterowanie w siatce.

NPN SCH.png

NPN.png

NPN THD.png

Jak widać to praktycznie to samo a tranzystor pracuje przy znacznie mniejszym prądzie a co za tym idzie mniej ciepła idzie na ogrzanie pomieszczenia.
A teraz jeszcze inna hybryda. Sterowanie w siatce i CFB.

NPN CFB SCH.png

NPN CFB PRZEBIEGI.png

NPN CFB THD.png

[Ola Boga]

Dziękuję za te obliczenia, to bardzo miłe, że Ci się chciało.
Wychodzi na to, że pod względem zniekształceń i mocy najlepiej sprawuje się stado ECC88.
Wtórnik tranzystorowy sterujący siatką też wypada dobrze, a na dokładkę dostaniemy niższą rezystancję wyjściową całości.

Zastanawiam się jednak, jak by taki układ (ten z ECC88) zachował się w praktyce.
Pierwszy problem, jaki widzę, to włączanie. Jeżeli podamy wszystkie napięcia jednocześnie, to 805 nagrzeje się bardzo szybko, a ECC88 pozostaną przez pewien czas zimne, przez co mogą dostać dość duże Ua. Trzeba by dobrze przemyśleć stałe czasowe wszystkich zasilaczy.

Sprawdźcie sobie coś takiego (jako rozwiązanie na duży prąd siatki)

Ten tranzystor musiałby bezpiecznie wytrzymywać ponad 2kV...

[Misiek13]

Dziękuję za te obliczenia, to bardzo miłe, że Ci się chciało.

Przyjemna zabawa.

Zastanawiam się jednak, jak by taki układ (ten z ECC88) zachował się w praktyce.
Pierwszy problem, jaki widzę, to włączanie. Jeżeli podamy wszystkie napięcia jednocześnie, to 805 nagrzeje się bardzo szybko, a ECC88 pozostaną przez pewien czas zimne, przez co mogą dostać dość duże Ua. Trzeba by dobrze przemyśleć stałe czasowe wszystkich zasilaczy.

Na razie są to tylko teoretyczne rozważania. Nie wyobrażam sobie 5 szt ECC88 połączonych równolegle. Dobrze by było zastosować rezystory wyrównawcze w katodach.
Jeżeli chodzi o rozruch to układ należałoby zautomatyzować. Na początku rozgrzewamy katody, później podajemy napięcia anodowe. Należałoby się jeszcze zastanowić jak żarzyć lampy mocy - prądem stałym czy zmiennym, czy zastosować łagodny start przez ogranicznik prądu, itd. Dojdą jeszcze pojemności pasożytnicze zasilacza żarzeniowego - tym razem katoda nie jest uziemiona.
Jeżeli chodzi o zabezpieczenie ECC88 to można zrobić układ na diodzie Zenera i mosfecie.

Na koniec coś na wariackich papierach. Lubię transformatory z wieloma uzwojeniami. Ten ma jeszcze 4 dodatkowe. Coś podobnego budowałem, było ciężko ale działa.

EL86 ECC88.png

EL86 ECC88 przebiegi.png

EL86 ECC88 THD.png

Oraz przebiegi w charakterystycznych punktach. Niebieski to prąd katody EL86, czerwony napięcie na siatce 2 EL86, zielony napięcie na siatce sterującej 805.

EL86 ECC88 prądy.png

Godne uwagi są zniekształcenia na akceptowalnym prawie tranzystorowym poziomie. Doszło kilka elementów do kompensacji częstotliwościowej łącznie z układem Zobla na wyjściu. Niestety układ ma na razie zbyt małą czułość.