Buizenversterkers
hoogspanning en spanningsverdubbelaars
Voeding

De hoogspanning is kenmerkend voor buizenversterkers. De hoogspanning bepaalt mede het vermogen dat de versterker kan leveren.
-

-

Hoogspanning

De hoogspanning wordt normaal geleverd door een aangepaste hoogspanningstransfo die vaak ook de gloeispanning levert. Opgelet, transformatoren die gerecupereerd worden uit afbraaktoestellen leveren doorgaans een te hoge spanning als de gelijkrichting met siliciumdiodes gebeurt in plaats van met gelijkrichterbuizen. Daarbij komt nog dat deze transformatoren voorzien zijn voor 220V, terwijl de netspanning nu 235V bedraagt.

Een geschikt alternatief is de scheidingstransformator: die levert doorgaans 230V op zijn uitgang, wat ons 310V levert voor de eindtrappen wat een optimale spanning is. Indien de transfo een middenaftakking heeft, kan de spanning gebruikt worden voor een versterker met EL504/PL504, deze buizen werken zeer goed met een verlaagde schermroosterspanning.

In plaats van een aangepaste transfo voor de hoogspanning te gebruiken, kan men ook een transfo uit een hifi installatie (versterkergedeelte) gebruiken. Vaak is de uitgangsspanning zelfs meer stabiel in vergelijking met een specifieke hoogspanningstransfo.

Hoe hoog moet de hoogspanning zijn?

De hoogspanning bepaalt mede het vermogen dat de versterker kan leveren. Met een hogere spanning kan de versterker meer vermogen leveren, maar de dissipatie in de buis wordt ook hoger.

Met een hoogspanning van 180V kan een versterker met EL504/PL504 een vermogen van 10W leveren. Met 280V wordt dat 20W. Bij tetrodes en pentodes stijgt het vermogen redelijk lineair met de spanning (de pentode gedraagt zich als een stroombron, niet als een weerstand).

Als men de hoogspanning verhoogt moet men de polarisatie wijzigen om de maximale dissipatie niet te overschrijden. Het wijzigen van de hoogspanning heeft echter minder invloed op de anodestroom dan het wijzigen van de schermroosterspanning.


Voorbeeld van een hoogspanningsvoeding
310V voor de anodes met ontkoppeling links/rechts om wederbeinvloeding beperken
260V voor de voorversterker met speciale ontkoppeling (zie lager)
130V gestabiliseerd voor de schermroosters

De schermroosterspanning wordt op een andere pagina besproken.

Filterelko's

De hoogspanning moet beter gefilterd worden bij asymmetrische trappen (voortrappen en eindtrappen in single ended of SRPP configuratie) omdat de rimpel op de uitgang terechtkomt. Gebruik 50 100F per 10mA anodestroom. Voor een eindtrap die 38mA trekt neem je een elko van 330F minimum (monoblok versterker). Het heeft weinig zin om elko's met een (veel te) hoge waarde te gebruiken, een buis kan maar een bepaalde stroom leveren en een elko met een hogere waarde zal daar niets aan veranderen.

Bij push pull versterkers mogen de elko's minder zwaar zijn omdat het rimpel op beide buizen inwerkt en dus onderdrukt wordt (hoge CMRR: common mode rejection ratio). Neem hier 10F per watt outputvermogen (we kunnen ons hier niet baseren op de ruststroom want de meeste push pull versterkers werken in classe AB). In rust is de brom meer hoorbaar, maar dan is de anodestroom ook lager. Ik heb een versterker van 20W gebouwd met slechts een elko van 50F per kanaal en de brom was zeer laag (ruststroom van 8mA), lager in ieder geval dan de brom opgewekt door de gloeidraden (de gloeidraden geven een brom op 50Hz en de hoogspanning op 100Hz). Een push pull lampenversterker heeft een veel betere onderdrukking van de netspanningsbrom dan een transistorversterker, waar elko's van 10.000F gebruikt moeten worden.

Maar op hoog vermogen veroorzaakt de rimpelspanning een verandering van het vermogen dat de versterker kan leveren. Er ontstaat een intermodulatie tussen de muziek en de rimpelspanning van de voeding zelfs al is er geen brom hoorbaar. Dit is des te meer het geval dat de versterker op hoog vermogen een hogere stroom trekt. Door de intermodulatie is het audiosignaal sterk vervormd. Je zou denken: "ik hoor geen brom, dus alles is in orde", maar dat is zeker niet waar.

Wat wel interessant is, dat is een extra condensator te plaatsen dicht bij de eindtrappen, tussen de cathode en middenpunt van de outputtransfo (hoogspanningsvoeding). Men moet een niet gepolariseerde condensator gebruiken die een lage impedantie (ESR) heeft. Gebruik een waarde van bijvoorbeeld 3.3F.

Bij een push pull versterker zijn de voortrappen doorgaans niet symmetrisch uitgevoed en dan moet de rimpel wel goed onderdrukt worden door een extra filtertrap.

Voorbeeld van een hoogspanningstransfo
(scheidingstransfo)

Een dergelijke scheidingstransformator van 230V naar 2X115V 65VA is bruikbaar voor een stereo versterker met 4 EL84. De secundaire middenaftakking wordt niet gebruikt voor de schermroosterspanning, deze spanning (ongeveer 160V) is te laag voor deze buizen. De halve voedingspanning is echter ideaal voor een versterker met vier EL86.

De middenaftakking kan wel gebruikt worden indien je EL504 zou gebruiken: deze werken wel goed met een schermroosterspanning van 160V. Maar hier is het vermogen van de voedingstransfo limiet, je kiest beter een transfo van 100VA om de EL504/PL504 optimaal te benutten.

Een gecompenseerde schermroostervoeding is altijd aangeraden voor een vermogen van meer dan 20W per kanaal (in te stellen op 130 140V onbelast). Een dergelijk vermogen is gemakkelijk haalbaar met een paar EL504.

De referentie bij Conrad van de transformator is 514829 - 62. Conrad is n van de weinige bedrijven die ook aan particuliere klanten leveren.

Schakelratel en netstoringen

Om "ringing" (ratel) te vermijden is het aangeraden kleine condensatoren te plaatsen tussen alle uitgangen van de transfo en de massa. Bij het gelijkrichten ontstaan er harmonische frekwenties op 100, 150, 200,...Hz tot in de radioband. Deze radiofrekwenties propageren zich tot op de roosters van de versterkerbuizen, waarbij het signaal dan gedetecteerd wordt door de diode-werking van het rooster. Voor de hoogspanning zal men waarden van van 10nF gebruiken en voor de gloeispanning 0.1F.

De huidige transformatoren zijn niet meer voorzien met een electrostatische afscherming tussen primair en secundair en de netstoringen verschijnen op de secundaire wikkelingen. Ook de gloeidraden kunnen deze netstoringen uitstralen. De condensatoren worden geplaatst tussen alle de secundaire aansluitdraden en de massa.

Scheiding van de voedingsspanningen

Bepaalde versterkers die in classe AB werken kunnen een hoge stroom trekken tijdens muziekpieken. De voeding is misschien niet voorzien om zulke hoge stromen te leveren (weerstand van de wikkelingen, smoorspoel,...). Een PL519 kan gemakkelijk een stroom van meer dan 200mA trekken. Vier dergelijke pitten en je hebt een stroom van 1A nodig. Indien de voeding een beetje zwak is, dan zal de voedingsspanning in elkaar zakken, en het effekt laat zich ook voelen in de voortrappen (verschuiving van het werkpunt van de buizen, neiging tot motorboten,...).

Indien men een diode plaatst tussen de voeding van de eindtrappen en de voortrappen worden de spanningsdips beperkt tot de eindtrappen. Als de spanning zakt, dan is de diode niet meer in geleiding en worden de voortrappen gescheiden van de voeding. De elko levert dan stroom aan de voortrappen zolang de spanningsdip duurt.

Diodes in massa van voeding

En om af te sluiten een ingreep die je bij enkele transistorversterkers zal aantreffen, namelijk de twee diodes in de massalijn van de voeding van een transistorversterker. De versterker werkt met een positieve en negatieve spanning (zoals de meeste transistorversterkers).

Door de massaleiding loopt er normaal geen stroom, hoogstens een zeer lage stroom omdat de positieve kant meer stroom trekt dan de negatieve (of omgekeerd). In theorie zou de massaleiding dus niet aangesloten moeten worden, de condensatoren zorgen voor een virtuele massa. Dit gebeurt trouwens met toestellen waar er geen halve spanning aanwezig is (bijvoorbeeld schakelende voedingen die direct op het net zijn aangesloten en twee transistoren in halve H-schakeling gebruiken).

Deze ingreep is te classeren bij de vorige ingreep (scheiding van voedingsspanningen). De ingreep zorgt ervoor dat er geen ruststroom door de luidsprekrs loopt als er een offset aanwezig is (de uitgangsspanning zit niet mooi op 0V). Deze ingreep werkt voor een spanning tot 0.6V, dan gaat n van de diodes in geleiding, maar in de praktijk is de uitgansspanning in rust zeer dicht bij 0V.

Publicits - Reklame

-