| Vroeger waren audioversterkers uitgerust met een gelijkrichterbuis. Kan men die buis vervangen door twee siliciumdiodes? Waarop moeten we letten als we de gelijkrichterbuis vervangen door siliciumdiodes? |
-
Vervangen van de gelijkrichterbuisIn oude ontwerpen kan je zien dat de hoogspanning gelijkrichting door buizen gebeurt. Kan je de gelijkrichterbuis vervangen door een paar moderne siliciumdiodes?
Rechts zie je de curve van een EZ81, en gelijkrichterbuis die vaak toegepast wordt bij kleinere vermogens (monobloc met twee EL84). De gelijkrichterbuis bestaat uit twee diodes die samen 150mA kunnen leveren.
Bijplaatsen van weerstanden en condensatorenWat je in de grafiek merkt is de helling van de curve: bij een stroom van 100mA is er een spanningsval van 15V. De inwendige weerstand van de diode is dus 150Ω. Indien je de gelijkrichterbuis zou willen vervangen door siliciumdiodes, dan zal je een extra weerstand van die waarde in serie moeten plaatsen, anders loop je het risico dat de buizen op een te hoge spanning werken en misschien de maximale dissipatie overschrijden. De rode curve is die van een siliciumdiode 1N4007.Ook de krachtigere GZ34 heeft een spanningsval van 15V bij een stroom van 100mA: dezelfde weerstandswaarde kan je dus gebruiken als je een GZ34 zou vervangen door siliciumdiodes (weerstand vermogen 10W). Je kan terloops ook een extra bufferelko bijplaatsen tussen de diodes en de weerstand. Waarde van de bufferelko bijvoorbeeld 220µF (originele elko's niet verwijderen, vervangen als ze versleten zijn), de weerstand van 150Ω moet een vermogen van 5W of meer hebben. Het kan ook nuttig zijn om in serie met de siliciumdiodes een draadgewonden weerstand van 10Ω 1W te voorzien om de stroompiek bij het inschakelen op te vangen, maar de draadweerstand van de secundaire wikkeling is in het algemeen voldoende om de stroompiek te beperken. 1N4007 diodes kunnen een piekstroom van 30A verdragen, als de secundaire wikkeling een weerstand heeft van 2 × 10Ω dan zit je veilig. Controleer of de algemene serieweerstand (hier van 150Ω) ook effectief nodig is: misschien moet enkel de voortrap een lagere spanning krijgen en kan men de voedingsweerstand naar de voortrap in waarde verhogen. Men kan de dissipatie in de eindtrap indien nodig beperken door de ruststroom wat te verlagen. Bepaalde buizen werken zelfs beter in low loading (hogere voedingsspanning en lagere anodestroom). Het verwijderen van de weerstand, als dat mogelijk is, zal zeker voor een betere en krachtigere klank zorgen omdat de hoogspanning niet in elkaar zakt als de versterker een hoog vermogen moet leveren. Siliciumdiodes schakelen zeer snel. Bij het schakelen ontstaan er oscillaties die in de luidspreker hoorbaar zijn als een soort geratel. De oscillaties worden onderdrukt door twee kleine condensatoren van 10nF naar massa (groen op de schakeling).
Vertraging voorzienDe siliciumdiodes werken direct, ze moeten niet eerst opwarmen. Daardoor kan de voedinsspanning stijgen tot een waarde die veel te hoog is (onbelaste voeding), zeker voor de voortrappen. De versterker heeft doorgaans één enkele hoogspanning, en de lagere spanning voor de voortrappen wordt bereikt door middel van weerstanden. Aangezien er geen belasting is, kan de spanning in het voorversterkergedeelte sterk oplopen met risico op overslag in bepaalde buizen. Dit is zeker het geval als de eindtrappen op meer dan 330V werken: voortrappen zijn niet gemaakt om meer dan 350V te verdragen.De beste oplossing is een tijdsrelais te voorzien die de hoogspanning pas na 25 seconden zal ingschakelen. Over de relaiscontacten wordt er wel een weerstand van 47 à 100kΩ 3W geplaatst zodat de elko's langzaam kunnen opladen (formeren). De spanning stijgt langzaam, totdat de buizen beginnen te geleiden. Uiteindelijk schakelt de relais en wordt de volledige spanning doorgelaten naar de versterker. De relais die de hoogspanning onderbreekt kan trouwens als mute funktie gebruikt worden. In ieder geval moet er een flashover diode voorzien worden op bepaalde plaatsen, voornamelijk aan de fase-omkeertrap.
Moderne versterkers met gelijkrichterbuizenEr wordt in bepaalde fora beweerd dat men diodebuizen moet gebruiken om de echte "ronde buizenklank" te bekomen. Dit is niet waar: past men de nodige voorzorgmaatregelen toe, dan klinkt een moderne versterker met siliciumdiodes even goed als een versterker met diodebuizen (en meestal zelfs beter: door de lagere weerstand van siliciumdiodes zakt de spanning minder als de versterker op hoog vermogen werkt en is er minder intermodulatievervorming)Het is meer uit esthetisch oogpunt dat buizenversterkers uitgerust worden met een gelijkrichterbuis zoals de GZ34 die optisch goed past bij de EL34 eindtrappen. Ik heb in een chinees ontwerp een gelijkrichterbuis gezien die in parallel twee siliciumdiodes had. Waarschijnlijk was de gelijkrichterbuis te zwak en de spanningsval over de diode te hoog en werd het nominaal vermogen niet gehaald. Door de siliciumdiodes die over de buisvoet geplaatst werden werd de gelijkrichterbuis in feite buiten werking gezet.
Het is een enkelvoudige gelijkrichter (één enkele diode), de bufferelko wordt slechts éénmaal per periode weer opgeladen, dus om de 20ms. Tussen iedere lading wordt de elko ontladen door de belasting. De rimpel van 20% wordt door de asymmetrische trappen opgevangen en versterkt, maar zijn effekt is beperkt in de eindtrap (als het een balanseindtrap betreft). De rimpel is op beide fasen van de audiotransfo aanwezig en wordt zo onderdrukt. De asymmetrische trappen moeten echter een extra filtertrap hebben (weerstand en elko). Wat men ook ziet, is dat als de diode in geleiding is, de spanning over de transfo lichtjes zakt (het is geen sinus meer). De transfo moet zijn vermogen leveren tijdens de korte tijd dat de diode in geleiding is, dus als de voedingsspanning hoger is dan de condensatorspanning. Het begin en het einde van de geleiding is aangegeven door de twee pijltjes.
De gedempte trilling kan onderdrukt worden door een kleine condensator van 10nF naar de massa, te gebruiken voor een enkelvoudige of dubbele gelijkrichting, één condensator per diode gebruiken (zie voorbeeldschakeling hoger). Gelijkrichterbuizen hebben een hogere inwendige weerstand en produceren geen schakelgeratel. Maar het schakelgeratel kan ook onderdrukt worden door andere methodes, zodat je de gelijkrichterbuizen niet meer nodig hebt. | ||||
Oscilloskoopbeeld gelijkrichting (silicium)
Op het einde van de geleiding van de diode ontstaat er een kleine hoogfrekwente gedempte oscillatie in de voedingstransfo (de kring wordt gevormd door de transfo en de capaciteit tussen de wikkelingen). De gedemte trilling is te zien aan de tweede pijl. Deze trilling is nauwelijks zichtbaar, maar bedraagt toch meerdere volts. Het is een radiofrekwent signaal dat opgepikt kan worden door de voortrappen, gelijkgericht en versterkt wordt door de rest van de versterker. De storing hoort men als een duidelijk hoorbaar ratelgeluid.
Publicités - Reklame