Workhorse amplifier...pour les nuls

[Damounet74]

Oui superbe travail. De mon côté j'ai effectué les percages/taraudage moi même... cela m'a valu quelques sueurs  

Mais je retiens la solution de l'insert et celle des goujons pour les prochaines fois

[mambojet]

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Alors cette fameuse histoire de Thermal Bar ?

On a vu que le débit d'un transistor bipolaire augmente avec la température, ce qui rend les transistors de sortie très vulnérables aux dérives thermiques pouvant aboutir à leur destruction (Thermal Runaway)
Pour éviter cela on a recours à un circuit de compensation et de contrôle: le Vbe multiplier controlé par le transistor Q13.
Le circuit est étudié pour que l'augmentation de température que va subir Q13 monté à proximité des Tr de puissance et donc l'augmentation de son débit se traduise par une commande de moins de polarisation pour l'étage de sortie.

Mais le radiateur, de par sa taille et sa masse, possède une constante thermique qui n'est pas négligeable, ce qui fait que le circuit va réagir avec retard
L'idée de la "thermal bar" est d'utiliser un barreau d'alu compact couplé thermiquement aux Tr de puissance afin que le transistor du VBE monté dessus (le barreau) voit plus vite les augmentations de température des Tr de puissance (constante thermique moins grande)
On voit le Q13 sur la photo monté sur la thermal bar. Ce qu'on voit en dessous est le thermostat de sécurité de température qui va couper l'alimentation au dessus de 75°C
Sauf que même couplée sur le dessus des Tr de puissancepar de la pâte thermique (obligatoire), l'efficacité de ce dispositif peut être contesté (voir les discussions sur DIYaudio) pour la raison principale que le Rth (transmission de chaleur) du top du transistor est nettement supérieur à celui de sa semelle. Et donc ce qu'on gagne d'une coté...

Donc...je sais pas au final  
Je pense que si je devais refaire, je monterai directement et classiquement le Q13 sur le radiateur

J'ai suivi le build guide que vous pouvez télécharger (faire une recherche)
Il est trop gros pour que je puisse l'inclure en tant que fichier à télécharger

Encore une bizarrerie du "build guide" (que j'ai suivi   ): l'idée de monter les transistors plastiques du VAS avec un isolateur sur la petite lamelle Aluminium que vous voyez sur l'image

Pour le montage des composants sur la carte, pas de problèmes particuliers à part les résistances à bien choisir et surtout soigner l'appairage de la totalité du LTP
Les transistors prévus pour le différentiel sont les MPSA18. Là aussi il faudra appairer avec grand soin.
J'ai utilisé pour ma part une paire de MAT12 qui sont vraiment au top pour cette application: paire de transistors parfaitement appairés et dans le même boitier. Hfe très élevé à plus de 800 (il faut croiser les pattes d'un des transistors du MAT on le voit sur la photo)
Concernant le condensateur d'entrée, je n'ai pas trouvé de modèle bien adapté en polypropylène à l'époque où j'ai effectué ma commande (c'est un 4,7uF).
Du coup j'ai monté un MKS
Je ne sais pas l'impact que cela peut avoir. Surtout dans cette position
Dans le doute, j'ai commandé une paire de capacités Polypro "audiophiles" pas trop grosses (en 250V) que je monterai un de ces jours...
Les drivers sont les classiques MJE15032/33 et sont montés sur le radiateur entre les Tr de puissance

Dans le prochain post, les essais et réglages de la carte au banc

[Bruno D]

Est-ce vraiment un problème l'inertie thermique avec Q13 ? Il faudrait qu'il y ait un emballement très rapide pour que le système ne fonctionne pas.
Installer plusieurs transistors "détecteurs" à proximité de chaque T de puissance ?
Le MAT 12 est en boitier métallique au fond à gauche sur la photo ?

[mambojet]

Alors sur un amplificateur en classe AB cela semble en effet un problème...Voir toute la littérature à ce sujet (je ne suis pas un spécialiste)
Donc sur le fond de ta question je ne sais pas répondre (j'aurais tendance à dire que tu as raison)

Une autre question débattue est celle de l'efficacité du dispositif pour faire beaucoup mieux que le transistor Q13 monté sur la radiateur (si on admet qu'il est necessaire de faire mieux). Et il y a des discussions sur DIYaudio à ce sujet

Oui le MAT12 est sur la gauche (on voit le croisement des pattes)

PS: certaines photos récentes montrent le Q13 monté avec des fils directement sur un des Tr de puissance (c'est pas très esthétique mais peut être efficace, en tous les cas facile à faire)

[AJMARS]

Bonjour Philippe,

sur mes anciens amplificateurs de 50W qui étaient polarisés assez haut, 200 mA par TP avec une seule paire de gros Sanken (2SA1216-2SC2922), les TP et le multiplicateur de Vbe était placés sur un profilé en équerre, lui-même fixé au radiateur, les trois transistors étaient assez serrés, je n'ai jamais eu de problème particulier.

A plus
André

[LUX35]

C’est une très bonne option qui permet d’utiliser de nombreuses cartes vu qu’ils ont établi un standard dans le perçage
https://diyaudiostore.com/pages/univers ... cification

Comme le cite MKL et par expérience (douloureuse) , les radiateurs Ali express doivent être faits avec de l'alu de casserole.... autant passer chez HIFI 2000 qui maintenant les vendent à part:
https://modushop.biz/site/index.php?rou ... y&path=243

+1 pour les boucles de masse, le câblage et la disposition des éléments sont des zones qui demande beaucoup de reflexion.
Pour le transfo, afin de gagner de la place, pourquoi pas ne pas le mettre en frontal?
Par exemple:

Vfet.jpg

Sinon, pour le thermique, peut être faut-il passer en 4U pour une meilleure dissipation thermique?

Aussi, Mambo, bravo!  Beau travail, très pédagogique.

Christophe

[Damounet74]

Je pense que le transfo de 800VA ne passe pas en frontale dans un boitier 3U.

Damien

[LUX35]

Et un 2X400VA en "doublette" ?
Comme tu peux le voir sur la photo un 300VA est à l'aise...

[Bruno D]

Pour simplifier les travaux de perçage/taraudage, la solution des équerres est peut-être intéressante, comme sur la photo de LUX35.

On fixe la cornière sur les radiateurs avec des vis M4 ou M5, bien plus faciles à tarauder surtout si l'aluminium des radiateurs est mou.
On choisira la cornière dans une nuance plus facile mécaniquement ( 2017, 6060, ...) et si on foire les taraudages M3, c'est moins grave de changer la cornière plutôt que le boitier  

[LUX35]

C'est peut-être une alternative au "thermal bar"?

[babaas]

Pour simplifier les travaux de perçage/taraudage, la solution des équerres est peut-être intéressante, comme sur la photo de LUX35.

On fixe la cornière sur les radiateurs avec des vis M4 ou M5, bien plus faciles à tarauder surtout si l'aluminium des radiateurs est mou.
On choisira la cornière dans une nuance plus facile mécaniquement ( 2017, 6060, ...) et si on foire les taraudages M3, c'est moins grave de changer la cornière plutôt que le boitier  :wink:

Et la cornière ? Elle est en quoi exactement ?

Pour faire simple et efficace, pas de miracle, faut mettre le prix et prendre un dissipateur en cuivre.

PS : on ne taraude pas sur de l'alliage de merde. Babaas, ajusteur de métier.

[Bruno D]

C'est peut-être une alternative au "thermal bar"?

Oui,  la chaleur va se transmettre d'abord dans la cornière, Q13 en sera d'autant plus rapidement réactif.

Et la cornière ? Elle est en quoi exactement ?

Pour faire simple et efficace, pas de miracle, faut mettre le prix et prendre un dissipateur en cuivre.

PS : on ne taraude pas sur de l'alliage de merde. Babaas, ajusteur de métier.

Pas facile à trouver la cornière en cuivre mais on pourrait très bien utiliser un méplat assez épais de 4 ou 5 mm et tarauder dans l'épaisseur. Le cuivre c'est très mou aussi .

[mambojet]

Bonjour Philippe,

sur mes anciens amplificateurs de 50W qui étaient polarisés assez haut, 200 mA par TP avec une seule paire de gros Sanken (2SA1216-2SC2922), les TP et le multiplicateur de Vbe était placés sur un profilé en équerre, lui-même fixé au radiateur, les trois transistors étaient assez serrés, je n'ai jamais eu de problème particulier.

A plus
André

Alors je ne pense pas que tu puisses avoir ce qu'on appelle des problèmes sauf si le dispositif est vraiment mal foutu.
Et bien sur si tu utilises un courant de repos très important, tu minimises la possible dérive.

Là on travaille avec de petits courants de repos

Je pense que Self voit cela comme une optimisation et d'ailleurs il y consacre un chapitre entier qu'il faudrait que je relise. En gros il dit que la variation du courant de repos et surtout par conséquence les variations de tension entre les Résistances "degenératrices" de la paire de puissance est une source de distorsion et de mauvais fonctionnement dynamique (de mémoire)
On peut lui faire confiance pour avoir effectué toutes les mesures avant d'affirmer

Some kinds of amplifier (e.g., Class-A or current dumping types) manage to evade the problem altogether, but in general the solution is some form of thermal compensation, the output-stage bias voltage being set by a temperature-sensor (usually a Vbe-multiplier transistor) coupled as closely as possible to the power devices.
There are inherent inaccuracies and thermal lags in this sort of arrangement, leading to program dependency of Iq. A sudden period of high power dissipation will begin with the Iq increasing above the optimum, as the junctions will heat up very quickly. Eventually the thermal mass of the heatsink will respond, and the bias voltage will be reduced. When the power dissipation falls again, the bias voltage will now be too low to match the cooling junctions and the amplifier will be under-biased, producing crossover spikes that may persist for some minutes. This is very well illustrated in an important paper by Sato et al.1

Bon il faut lire aussi la papier de Sato  

Concernant le montage sur l'équerre avec les Tr de puissance ou directement sur le radiateur, après de multiples mesures et essais, il conclue
This shows that a temperature sensor mounted on the main heatsink can never give accurate bias compensation for junction temperature, even if it is assumed to be isothermal with the heatsink;

Il préconise le montage directement sur le top d'un Tr de puissance avec pâte thermique. La thermal bar était dans cet esprit (peut être un peu moins efficace)

Ce qu'i y a de bien avec les discussions c'est qu'elle vous emmènent à faire des mesures que vous n'auriez pas effectué (par pure fainéantise...je l'avoue   )
Donc du coup j'ai effectué une petite mesure vite fait avec la thermal bar
je referais cela très proprement ce WE avec de bons chiffres et un petit protocole mais ce que je vois est qu'avec une augmentation brutale de puissance, l'élévation de température de la thermal bar est bien plus rapide que celle du radiateur (même avec une mesure prise proche des Tr de puissance)

J'en deduis que la thermal bar fonctionne  
Peut être moins bien que le compensateur monté sur un Tr de puissance mais beaucoup mieux que que monté sur le radiateur ou l'équerre

Et puis pourquoi autant de réprobation pour ma thermal bar travaillée avec amour ?  

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

-- 02 Nov 2022, 15:24 --

@babaas, @BrunoD, @LUX35
L'alu des dissipateurs n'est peut être pas équivalent à ce que propose Fisher mais c'est parfaitement solide, usinable et pas "mou". Aucun problème si on travaille correctement
Pour avoir usiné des radiateurs de Hifi2000, je ne suis pas sur que cela soit tellement au dessus...

[Bruno D]

Une thermal bar en cuivre serait du plus bel effet  

[mambojet]

Tu as mille fois raison, je te donne mon adresse pour la fourniture du cuivre si tu veux...

[AJMARS]

Alors je ne pense pas que tu puisses avoir ce qu'on appelle des problèmes sauf si le dispositif est vraiment mal foutu.
Et bien sur si tu utilises un courant de repos très important, tu minimises la possible dérive.

Là on travaille avec de petits courants de repos

Je pense que Self voit cela comme une optimisation et d'ailleurs il y consacre un chapitre entier qu'il faudrait que je relise. En gros il dit que la variation du courant de repos et surtout par conséquence les variations de tension entre les Résistances "degenératrices" de la paire de puissance est une source de distorsion et de mauvais fonctionnement dynamique (de mémoire)
On peut lui faire confiance pour avoir effectué toutes les mesures avant d'affirmer

Some kinds of amplifier (e.g., Class-A or current dumping types) manage to evade the problem altogether, but in general the solution is some form of thermal compensation, the output-stage bias voltage being set by a temperature-sensor (usually a Vbe-multiplier transistor) coupled as closely as possible to the power devices.
There are inherent inaccuracies and thermal lags in this sort of arrangement, leading to program dependency of Iq. A sudden period of high power dissipation will begin with the Iq increasing above the optimum, as the junctions will heat up very quickly. Eventually the thermal mass of the heatsink will respond, and the bias voltage will be reduced. When the power dissipation falls again, the bias voltage will now be too low to match the cooling junctions and the amplifier will be under-biased, producing crossover spikes that may persist for some minutes. This is very well illustrated in an important paper by Sato et al.1

Bon il faut lire aussi la papier de Sato  :sad:

Concernant le montage sur l'équerre avec les Tr de puissance ou directement sur le radiateur, après de multiples mesures et essais, il conclue
This shows that a temperature sensor mounted on the main heatsink can never give accurate bias compensation for junction temperature, even if it is assumed to be isothermal with the heatsink;

Il préconise le montage directement sur le top d'un Tr de puissance avec pâte thermique. La thermal bar était dans cet esprit (peut être un peu moins efficace)

Ce qu'i y a de bien avec les discussions c'est qu'elle vous emmènent à faire des mesures que vous n'auriez pas effectué (par pure fainéantise...je l'avoue  :redface: )
Donc du coup j'ai effectué une petite mesure vite fait avec la thermal bar
je referais cela très proprement ce WE avec de bons chiffres et un petit protocole mais ce que je vois est qu'avec une augmentation brutale de puissance, l'élévation de température de la thermal bar est bien plus rapide que celle du radiateur (même avec une mesure prise proche des Tr de puissance)

J'en deduis que la thermal bar fonctionne  :cool:
Peut être moins bien que le compensateur monté sur un Tr de puissance mais beaucoup mieux que que monté sur le radiateur ou l'équerre

Et puis pourquoi autant de réprobation pour ma thermal bar travaillée avec amour  :cheesygrin:
[ Image ]

-- 02 Nov 2022, 15:24 --

@babaas, @BrunoD, @LUX35
L'alu des dissipateurs n'est peut être pas équivalent à ce que propose Fisher mais c'est parfaitement solide, usinable et pas "mou". Aucun problème si on travaille correctement
Pour avoir usiné des radiateurs de Hifi2000, je ne suis pas sur que cela soit tellement au dessus...

Bonjour Philippe,

Oh... je n'ai rien contre la thermal bar... si ça stabilise le fonctionnement de l'ampli, tout est bon à prendre. En plus elle est très belle.

Je confirme, l'usinage de radiateurs n'est pas facile, pour le fonctionnement avec profilé de montage des transistors, j'avais percé les radiateurs de part en part, pile poil entre deux ailettes, et passé des vis BTR de 3mm entre les ailettes, et serré le profilé avec des écrous de 3mm par l'intérieur de l'ampli. Les têtes des vis étant noires, ça ne se voit pas de l'extérieur.

A plus tard et bonne suite.

A plus
André

[babaas]

Tu as mille fois raison, je te donne mon adresse pour la fourniture du cuivre si tu veux...

Une thermal bar en cuivre serait du plus bel effet  :biggrin:

J'ai dit une connerie ?       

[Bruno D]

Non, pas  du tout  

Dans un sujet créé par André sur le 8 W "le monstre", quelqu'un avait mis un lien sur des amplis réalisés  "en l'air" avec beaucoup de soin et beaucoup de cuivre, c'était magnifique .

[mambojet]

J'ai dit une connerie ?       

Il a raison Bruno, ce serait du plus plus bel effet.
Mais le cuivre coute cher et on est sur de l'ampli "budget"  
On va se contenter de l'alu 6061

[Hollow]

Un peu de métal peint façon dartzell et zou.
Tu as du hdg.

a+