Conduzindo o LM3886 a 100 KHZ na configuração de Bridge Tied Load (BTL)?

8

Alguém teria experiência em dirigir um par de amplificadores de potência de abertura LM3886 em BTL com onda senoidal de até 100 KHz?

Meus parâmetros:

  • Faixa de frequência de interesse: 20 KHz a 100 KHz, onda senoidal
  • A carga é capacitiva pura, 10-20 Ohm, 5000 pF
  • Fornecimento de energia para carregar: até 50 watts RMS
  • Configuração do Amplificador: Carga Ligada em Ponte
  • THD / ruído, até 5%, não é uma preocupação
  • Potência: Não regulada +/- 35 Volts 5 + 5 Amperes, capacitor de reservatório de 10000 uF em cada trilho

Encontrou um white paper útil sobre BTL com LM3886 . No entanto, a banda operacional para este documento é 20Hz-20KHz.

Começando com o esquema daqui : insira a descrição da imagem aqui

É claro que os valores das peças de entrada / saída / feedback mostrados precisariam mudar para a minha faixa de frequência de interesse, mas meu fu analógico está um pouco enferrujado por volta de 1988, portanto, algumas melhorias estão sendo feitas.

Minhas perguntas:

  • Será que isso vai funcionar? (Não vejo por que não, mas não foram encontradas informações úteis)
  • Alguma sugestão para usar um amplificador de potência de um chip diferente ?
  • Qual é o ganho que devo projetar?
    • Interesse mais imediato: que faixa de Vpp de entrada é necessária?
  • O que preciso cuidar em termos de feedback / compensação e gerenciamento de estabilidade
    • As informações encontradas até agora são para a faixa de frequência de áudio, pouca menção a altas frequências
    • Foi encontrada uma discussão sobre oscilação em altas frequências (50KHz +) devido a tampas eletrolíticas .
    • Nenhuma informação encontrada sobre a condução de carga capacitiva, como áudio = cargas indutivas, normalmente.
    • Como obtenho uma resposta essencialmente plana para 20-100 KHz?
  • Para a fonte de alimentação:
    • Recomendações entre ponte única e dupla
    • O cálculo de 5 + 5 amperes é bom, com margem razoável?
    • Existe uma alternativa de fonte de alimentação comutada que possa economizar custos / reduzir o calor?
  • Qualquer outra coisa crítica a ser abordada, mesmo em fase experimental ( DIY único, não será produzido )

Quaisquer outras sugestões / ajuda / conselhos aceitos com gratidão!

power-supply amplifier ultrasound capacitive Anindo Ghosh
fonte
Estou fazendo um design semelhante e preciso de ajuda com as mesmas perguntas como esta.
precisa
Você está tentando dirigir o seu sonar, Anindo? Eu tenho um amplificador de potência decente e um circuito controlador que uso para conduzir 600kHz a cerca de 100Vp-p em uma carga reativa de 90%. Tenho certeza que vai briar 100kHz. Prontamente, não consigo lembrar os FETs (segunda-feira de novo!), Mas ele usa uma variável de CC para CC para alimentar um amplificador de potência.
Andy aka
@ Andyaka Estou dirigindo um transdutor ultrassônico Langevin, capacitivo puro, impedância de 10-20 Ohm (na frequência de ressonância), carga de 5000 pF. Os níveis de potência agora relevantes são da ordem de 500 Watts em ressonância; os transdutores de 50 Watts foram para um protótipo, onde finalmente usei um par de amplificadores operacionais de alta corrente (3 Amp). Ainda preciso de uma boa solução para a versão de 500 watts.
Anindo Ghosh
Porra 500W é um pouco demais para o meu circuito. Na ressonância, ele se torna resistivo, ou seja, é real ou VA.
Andy aka
@Andyaka Os 500W são de potência VA. A potência real é de cerca de 1,5% a 10%, dependendo da qualidade do transdutor com parafuso. Os 10% mais baratos são semelhantes aos transdutores industriais de limpeza por ultrassom, ficam bastante quentes na potência máxima. Além disso, o seu circuito está ampliando formas de onda arbitrárias ou é uma onda quadrada (você mencionou os FETs)? O desafio está nas ondas senoidais (provenientes de um CI analógico DDS). Para ondas quadradas, os geradores ultrassônicos do tipo H-Bridge disponíveis comercialmente funcionam perfeitamente, mesmo na faixa de 3 kW.
Anindo Ghosh

Respostas:

1

Sua carga parece principalmente resistiva, não capacitiva. Eu acho que a maioria dos designs inclui um capacitor grande entre o alto-falante e o driver para bloquear a CC, já que você está interessado apenas em áudio. Então seria uma carga capacitiva (talvez seja essa a intenção?). De qualquer forma, certifique-se de não usar um capacitor polarizado.

Sua entrada acoplada a CA é muito filtrada. Você precisa reduzir esse 22kohm.

Você também não precisa desse filtro grande no pino mudo, a menos que esteja realmente usando-o.

Você pode querer adicionar um capacitor em paralelo ao seu resistor de feedback para fornecer a filtragem de alta frequência.

Você leu a folha de dados? Tem algumas boas dicas de design.

Incendiário analógico
fonte
" Carga é pura capacitiva ". Você leu a pergunta?
Anindo Ghosh
"capacitivo puro" seguido de 10-20ohms. Essa é uma carga resistiva bastante pesada, mas parece que talvez 10-20ohms esteja em uma frequência específica. Veja a página 22 "carregamento reativo". Eles falam sobre desacoplar a carga com um resistor real. Existe um modelo de tempero para que você possa executar uma análise de malha aberta e verificar suas margens de fase / ganho para qualquer carga capacitiva. Existem também técnicas de compensação (limite da saída à entrada do opamp) para melhorar a estabilidade.
Incendiário analógico
Sim, 10-20 Ohms, ou menos, para os transdutores de potência mais alta, estão em ressonância. A +/- 100 Hz, esse valor ultrapassa os 600 Ohms, chegando a 10k + longe da ressonância. Os transdutores piezoelétricos do tipo Langevin têm uma ressonância extremamente nítida e um Q muito alto. Também muda a frequência de ressonância entre as unidades e ao longo do tempo devido às condições ambientais. Parte real da impedância é minúscula, principalmente os fios e a solda.
Anindo Ghosh
Além disso, esse aplicativo não é de todo o áudio, as frequências ressonantes dos transdutores são de no mínimo 20kHz, até 100kHz, puramente ultrassônicas. Isto foi afirmado na pergunta original.
Anindo Ghosh