analizziamo insieme un alimentatore anodico

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doc elektro
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analizziamo insieme un alimentatore anodico

#1 Messaggio da doc elektro » mercoledì 28 dicembre 2016, 21:54

Tutti gli amplificatori a valvole richiedono per il loro funzionamento un alimentazione in alta tensione per le placche. Questa sera visto che questa è la rubrica "per tutti" voglio presentare un alimentatore per alta tensione ultra semplice,funzionante che può servire a rimpiazzare qualche alimentatore che magari vi si è cremato. E' nato per il push pull stereo di EL 84 (che riesce ad alimentare per il rotto della cuffia) che presenterò in seguito.
Ma lo presento più per "curiosità tecnica" in quanto nessuno costruirà una cosa che ha il solo pregio di "costare poco" e di funzionare in modo suficiente e nulla più (come tutta la roba che tiro fuori io.

Vediamo qualche dato caratteristico:
- tensione di uscita 300 volt (da 280 a 310 a seconda del carico)
- corrente di uscita 180 mA

Perchè raddrizzo a valvole? Per un motivo molto semplice: i puristi le vogliono ed hanno il vantaggio di essere SILENZIOSE,anche a causa delle resistenze parassite di raddrizzamento. Se qualcuno guardasse qualunque raddrizzatore negli amplificatori si vedrà che sui diodi ci sono sempre dei condensatori di silenziamento.
Se da un lato è vero che l'amplificatore funzionando con i diodi si avvicina ai 15 W con le valvole con entrambi i canali pilotati si ottengono 10 + 10 W perchè la tensione a pieno volume scenderà a 280V

Come dico sempre ....la raddrizzatrice è una palla al piede ma come faccio si che il neofita possa capire un circuito moderno se non inizio con la roba degli anni 50?

La scelta delle valvole. La UY 82 è roba molto vecchia,nata per le radio a valvole anni 60 e sufficiente da sola ad alimentare una radio raddrizzando a semionda. E' stata scelta perchè costa poco ,più o meno come un pacchetto di malboro. Ed eroga parecchia corrente senza fare troppa caduta.

Il fatto che ci siano due valvole a viaggiare appaiate che non sono state scelte "matchate" non è un problema o meglio lo potrebbe essere se una fosse completamente esaurita e l'altra nuova ma non capiterà mai.

La resistenza parassita del raddrizzamento le bilancerà perfettamente se le variazioni non sono troppo esagerate. Nè più ne meno come le resistenze di emettitore sui transistor.

Veniamo ai filamenti. Queste valvole vogliono una tensione di 55 volt perchè si fanno serie con altri filamenti . Qui ovviamente i filamenti sono in parallelo e alimentati a 55 volt. Per ridurre lo stress tra catodo e filamento c'è una resistenza da 2K7 che forza a livello alto i filamenti per ridurre la tensione catodo-filamento e nello stesso tempo si evita che siano "flottanti" .

Ultima parte incontrata i condensatori ,sono 6 condensatori da 10 microfarad 385 volt ,volutamente messi piccoli perchè si riduce la ESR mettendoli in parallelo. Tuttavia per alimentare correttamente l'ampli stereo occorrerebbero 100 micro ma difficilmente entrambi i canali saranno a piena potenza insieme. Ci sarà qualche condensatore in più sui finali . Ricordo che data l'assenza di induttanza di filtro questo circuito sarà RUMOROSO per i SE che sono più esigenti in alimentazione. Inoltre per un Se EL84 300 V sono troppi

Il trasformatore deve poter fornire 230 + 230 V (meglio sarebbe 240 + 240) con 300mA che in realtà non verranno mai usati ( e calcoleremo quanti ne occorrono in seguito ) del tutto e alimentare i filamenti ciascuno a 55 V 0,1 A .Prudenzialmente li considereremo PER ORA 55 V 0,3 A.

Cominciamo a considerare da quanti watt (o meglio voltamper) deve essere il trasformatore. Tanto è sbagliato fare una cosa dimensionata "al pelo" che alla prima scannata col volume si cuoce e tanto è sbagliato alimentare un SE da 4 W con un trasfo da 500 VA.

Se andiamo a vedere i dati della EL 84 in push pull,quella vera degli anni 60

http://hvid.it/datasheets/EL84%20Philips.pdf

Vedremo che la corrente necessaria a questa valvole finali sono 2 x 46 mA sulle placche e 1 x 11 mA sulle griglie schermo.

Facciamo ora una considerazione sull'assorbimento . Mentre le griglie schermo (in teoria alimentate direttamente dall'anodica ) assorbono SEMPRE la piena potenza (e calcoliamola allora ,sono 3,3 W per ogni valvola) per quanto riguarda l'anodica che scorre nelle placche la philips dichiara 46 mA non specificando se si tratta a riposo o in piena potenza,tuttavia in qualunque push pull in clase AB quando una placca è in piena conduzione l'altra è a riposo. Il calcolo IN TEORIA si potrebbe limitare a considerare 46 mA per canale ma in PRATICA oltre al fatto che i canali sono due (destro e sinistro) quindi 92 mA c'è il discorso "riserva di potenza" discorso che a molti costruttori non va giù. Pertanto anche se mi fa ricercare un trasformatore più grande io considererò 92 mA PER CANALE.
Visto che già siamo in presenza di un raddrizzamento a valvola (non il top di rendimento) e con condensatori piccoli (che quindi costano meno) è bene che almeno lui il trasformatore non si sieda . Morale della favola per alimentare le placche del nostro push pull stereo servono 55,2 VA che sommati ai 3,3 per valvola (che sono 4) sono 68 VA.

Gli stadi preamplificatori verranno poi considerati a parte.

Ora complichiamoci la vita....supponiamo che il nostro alimentatore non sia più per il solo push pull stereo di EL 84 ma che vogliamo alimentare anche gli stadi preamplificatori e sopratutto un altro push pull di EL 34 o 6L6 che serva per i bassi.
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Ultima modifica di doc elektro il venerdì 30 dicembre 2016, 10:55, modificato 1 volta in totale.
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Re: analizziamo insieme un alimentatore anodico

#2 Messaggio da doc elektro » giovedì 29 dicembre 2016, 7:58

A questo punto voglio aprire una parentesi per il sistema che io da secoli difendo ossia il 3 canali stereo o più modernamente 2.1. Ripeto un 2.1 TUTTO VALVOLARE (a parte lo stabilizzatore dei 210 volt per i tubi pre) Se serve e qualcuno è più valvolaro di me dimensioniamolo insieme perchè se è vero che fabrizio "fa le casse" io "farò i watt" . E magari ne nasce pure qualcosa di ben suonante,sebbene a me non interessi minimamente che qualcuno costruisca ma solo che "capisca come funziona".

Difatti INTENZIONALMENTE non metterò nulla di più di qualche accenno del crossover a valvole (sono 2 doppi triodi nulla di che) .

Sicuramente c'è chi ne sa più di me qua sopra ma si possono fare molte considerazioni,e anzi la sua partecipazione sarebbe molto ben gradita. Un 3 canali stereo richiede 3 altoparlanti ,in questo caso ipotizzeremo di usare un woofer da 12 " che parte dal suo minimo e arriva fino al massimo a 250 hz (il taglio sarà da definire) ,e i due satelliti con due largabanda da 6,5 " che fanno da 100 hz in su. E un woofer buono costa meno di due così così

Vediamone i punti caratteristici e se volete ne commentiamo insieme.

- NIENTE crossover,il crossover è un costo,sia per la sua costruzione perchè occorrono componenti e si pagano e sia perchè al suo interno si generano dispersioni di potenza. Il bobinone dei bassi ha una resistenza ohminca tutt'altro che trascurabile,inoltre complica parecchio il carico visto dal TU . Con questo sistema gli altoparlanti sono connessi direttamente al TU che tramite il rispettivo amplificatore gli fornirà solo le frequenze che servono.

- NIENTE controreazione,essendo tutti stadi push-pull e per giunta molto meno sfruttati di cosa possono fornire i problemi delle forze contro elettro motrici del woofer restano nell'ampli del woofer e quindi possiamo economizzare ancora. Qualunque ampli non controreazionato mal digerisce dei crossover sull'uscita.

- Trasformatori meno costosi: il canale dei bassi dovendo fare una gamma limitata (in teoria fino a 250 hz ma in pratica molto meno) non richiederà un TU ultra lineare che costa di più. Tuttavia al costruttore del trasformatore richiederemo che il minimo di frequenza sia 10 hz e il massimo di 500 hz. Molto più facile da fare che non uno a gamma completa.
Per i satelliti invece il non dover riprodurre i bassi e super bassi si traduce in un minore sforzo sulle valvole e quindi anche se l'ampli è poco dotato ascoltiamo lo stesso. Di fatto si utilizzeranno trasformatori ultra lineari.

Veniamo ora a definire i WATT che avremo a disposizione per la nostra musica.

I satelliti come già detto sopra avranno a disposizione circa 10 W caduno,non sono sicuramente sufficienti per un autoscontro ma essendo valvolari li possiamo sfruttare tutti . Il canale dei bassi avrà a disposizione invece 30 watt (che sono dati dal push pull di EL34 o di 6L6) .
Ciò porterà a richiedere casse piuttosto efficienti e quelle che dimensionerò e proporrò io sono solo il minimo indispensabile . Ci saranno due bass reflex e un woofer tutti con il canale sotto (come li faccio di solito) tuttavia è IMPOSSIBILE arrivare a 100 dB/W che invece servirebbero.

Continuiamo quindi con il nostro 3 canali didattico dimensionando più o meno l'alimentatore per avere anche l'alta tensione per il canale dei bassi e le tensioni che ci servono per i filamenti .

Non sarà necessario avere la tensione negativa della polarizzazione delle griglie perchè tutti e 3 i canali saranno in auto-polarizzazione . Ciò ci risparmia il raddrizzatore a piastre (non dimentichiamo che siamo negli anni 60) e altre complicazioni e costi. Per contro fornisce meno prestazioni. Ma noi ora non le stiamo cercando.

Andiamo quindi a conoscere la nostra raddrizzatriche che darà da mangiare al finale dei bassi e a tutti gli stadi che fanno da pre (tramite il regolatore) e al crossover a valvole. La scelta è caduta per il basso costo sulla 5U4 GB,ultra reperibile e poco costosa.

http://www.tubezone.net/pdf/5u4.pdf

E volendo disponibile anche nel surplus militare

http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_vt244.html

P.S. una parentesi ....se è vero che raddrizzando a diodi si ottengono migliori prestazioni ,migliore rendimento e più efficienza è anche vero che se il neofita alla quale mi rivolgo non parte dall'inizio come potremo capire il pentodo e cosa ci sta dietro?

Per cui analizziamo lo schema e poi con le semionde il funzionamento. Ripeto una seconda volta,sebbene questo circuito "raddrizzatore" possa effettivamente alimentare un 3 canali stereo le sue prestazioni sono abbastanza modeste e sebbene possa arrivare fino a 520 volt teorici sulla tensione più alta non appena ci sarà assorbimento la tensione scenderà perchè non c'è stabilizzazione.
E veniamo allo schema elettrico ora
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Re: analizziamo insieme un alimentatore anodico

#3 Messaggio da doc elektro » giovedì 29 dicembre 2016, 8:37

Ok ora che abbiamo lo schema elettrico,visto che mi rivolgo ai neofiti....COME FUNZIONA? Perchè funzionare funziona,lo garantisco io...

E andiamo a fare un pò di teoria sul raddrizzamento in controfase,unico possibile nel periodo pre-stato solido.

il funzionamento di un diodo è semplice,la corrente passa in un solo verso,visto che ne ho la possibilità lo farò anche vedere

nella prima foto si vede una normale sinusoide monofase,data l'ampiezza si vede chiaramente la salita e la discesa.

Riferendoci allo schema iniziale delle due UY 82 questo è quello che succede se una sola di esse lavora

Essendoci due valvole su due avvolgimenti sfasati in modo elettromeccanico di 180 gradi noi avremo se entrambe le valvole lavorano una sinusoide raddrizzata e filtrata dai condensatori.

Essendo i condensatori relativamente piccoli ma in TEORIA sufficienti avremo,molto ingrandito un saliscendi di pochi mV o Volt a seconda delle tensioni in gioco che potremo usare per alimentare il nostro amplificatore.

per chi è abituato ai valori in gioco negli stadi SS una ondulazione residua di 5 volt (in realtà se ne contano uno o due al massimo) su una alta tensione di 450 volt che alimenta un push pull è molto poco importante.

per chi volesse simulare l'alimentatore sul proprio computer è bene considerare che i condensatori sono TUTTI da 10 microfarad,da 385 volt quelli sul 300 volt e da 630 volt quelli sul 400 volt.
E ovvio che i valori del trasformatore andranno dimensionati a seconda del circuito alimentato.
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Re: analizziamo insieme un alimentatore anodico

#4 Messaggio da doc elektro » giovedì 29 dicembre 2016, 9:51

A questo punto un altro dubbio amletico,quante tensioni servono,veramente tante.
cominciamo dai filamenti Essendoci 3 canali con valvole relativamente poco potenti ma in gran numero è bene suddividere i carichi su più secondari e in questo caso su più trasformatori .
E' vero che tre trasformatori costano più di uno ma ciò che è un costo diventa una risorsa qualora vogliamo modificare in seguito il nostro prototipo.

La "catena delle sicurezze" non tutti sanno che un amplificatore a valvole se mentre sta lavorando si stacca l'altoparlante SOFFRE e parecchio perchè la tensione sul TU aumenta,possono verificarsi delle scariche sul TU ,inoltre è sempre buona norma non dare mai l'alta tensione se i filamenti non sono accesi.

E veniamo quindi a decidere l'idea dei 3 trasformatori:

-1 trasformatore con tre secondari da 3,15 + 3,15 volt,alimenta solo i filamenti e i led di accensione i secondari sono tre perchè almeno separeremo i tre canali tra loro e si eviterà di ricorrere a cavo ultra spesso che complica solo la costruzione

-1 trasformatore di alta tensione con secondario 2x 450 (in teoria ,lo dobbiamo ancora dimesionare) Volt e presa intermedia su ogni secondario a 240 volt (la dobbiamo ancora dimensionare)

Questi due trasformatori sono connessi all'interruttore di accensione

- trasformatore con due secondari 1 secondario a 5 V 3,15 A per accendere la raddrizzatrice e un secondario da 55V 0,3 A per le due raddrizzatrici più piccole
Questo trasformatore deve essere molto bene isolato perchè sui secondari rispetto a massa ci sono 400 volt.
Questo trasformatore va alimentato da 4 contatti in serie. il primo sarà l'interruttore di st-by molto noto ai chitarristi per fare il preriscaldo,anche noi lo avremo e volendo potremo fare riposare l'ampli tra un disco e l'altro e da altri 3 contatti che sono situati nelle prese di uscita.
Avendo in uscita 3 prese speakon a 4 contatti con due si porterà il segnale all'altoparlante e con due si farà la funzione interruttore sulla 220 per spegnere le raddrizzatrici qualora un altoparlante non sia collegato o venga scollegato con l'ampli acceso.

Il fatto di lavorare sulle raddrizzatrici e non sul trasfo dell'alta tensione è dato dall'avere una salita e una discesa graduale dell'alta tensione ....insomma un antibump di 70 anni fa!

Adesso dopo questo schema a voi la parola,come dico sempre....ci sono domande?
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