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Analisis etapa de potencia con MOSFET

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Analisis etapa de potencia con MOSFET Empty Analisis etapa de potencia con MOSFET

Mensaje  Peret Sáb 12 Dic 2020 - 19:07

Para ayudar a entender el funcionamiento o para autoconstruirse una etapa de potencia con MOSFET económicos
https://www.dropbox.com/s/ux4glqwe9hrng29/Analisis%20etapa%20potencia%20con%20MOSFET.pdf?dl=0

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Mensaje  adiaz Dom 13 Dic 2020 - 1:40

Peret escribió:Para ayudar a entender el funcionamiento o para autoconstruirse una etapa de potencia con MOSFET económicos
https://www.dropbox.com/s/ux4glqwe9hrng29/Analisis%20etapa%20potencia%20con%20MOSFET.pdf?dl=0


El funcionamiento de la corriente de reposo de esos MOSFET en concreto y la intervención de Q3 en ese fenómeno no esta correctamente explicado.

Otras cosas como la reducción o ajuste del offset tampoco son las maneras mas idoneas de realizarlo.

Algo interesante hubiera sido poner un pequeño esquema simplificado por bloques del amplificador con una breve descripción de la función de cada uno de ellos, antes de entrar en mas profundidad en cada parte. Son sólo tres partes o bloques lo que definen el 90% de los amplificadores de potencia transistorizados. Luego dentro de cada bloque o parte nos podemos complicar y mejorar hasta niveles de ingeniería elevados.

Otra cosa importante que vendría bien destacar atendiendo al título del hilo y no se hace, es que hay varios tipos de transistores MOSFET de potencia utilizados en amplificadores de audio. Aunque se pueden resumir en dos, los MOSFET de tipo lateral y los de tipo vertical, los puestos en la explicación del hilo son del segundo tipo y tienen importantes diferencias que hay que tener en cuenta sobre todo a la hora del diseño y por supuesto en la explicación del funcionamiento.

Para los que gusten este tipo de cosas el libro de Douglas Self es uno de los mejores que leí... "Audio power amplifier design"
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Mensaje  Peret Dom 13 Dic 2020 - 16:30

Efectivamente, en el parrafo que comienza por " En caso contrario si Q3 se frena" debería decir Q4.
De todas maneras esto no pretende ser una lección magistral ya que no me creo capacitado para eso, ni un dogma de fé de los circuitos, hay muchas maneras de conseguir lo mismo con diferentes configuraciones de circuitos y este es solamente uno de los muchos que corren por internet que es bastante sencillo a mi parecer.
Los MOSFET usados son ideales para conmutación como la mayoría de los MOSFET modernos y no son lo más recomendable para audio pero funcionan bien, son sencillos de aplicar, baratos y de fácil compra en cualquiera de las pocas tiendas de componentes que quedan en nuesto pais.
Son de la marca IR que durante mi vida laboral siempre me han demostrado ser de lo más fiable, no me gustan los 2SK... que posiblemente sean más adecuados para audio.
Douglas Self en su libro también dice que los MOSFET no son su preferencia para aplicaciones de audio pero existen muchos amplificadores con ellos, supongo que por economía y simpleza

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Mensaje  adiaz Dom 13 Dic 2020 - 18:43

Peret escribió:Efectivamente, en el parrafo que comienza por " En caso contrario si Q3 se frena" debería decir Q4...

No me refería solo a eso...

En cuanto a usar los diferentes tipos de MOSFET no quise, ni quiero entrar en cuales me gustan más, ni si los veo mejor que los bipolares, y tampoco decir si no son adecuados para audio (que si lo son). Que quede claro, no dije nada de esto.

Solo queria aportar que leí ciertos errores respecto al análisis del circuito, que es lo que pone en el encabezamiento del hilo, si además estas de acuerdo, pues mejor...

Las siglas 2SK... No hacen referencia solo a transistores MOSFET, aunque yo te he entendido.
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Mensaje  fdpa Mar 15 Dic 2020 - 15:05

Hola que tal.
Si alguien quiere hacerse un ampli con mosfet yo buscaría un circuito algo mejor que este que muy simplón.
La etapa diferencial de entrada, no es simétrica y deja mucho que desear.
Por ejemplo se puede encontrar por internet el articulo de Elektor; Crescendo edición 2000, o Crescendo milenum. Es una actualización de un articulo que hicieron en los 80 cuando empezaron a comercializase MOSFET de Potencia y ese si es un señor amplificador.
En cuanto a su funcionamiento difiere muy poco de un circuito con bipolares, lo único es que hay que proteger la puerta de los mosfet de tensiones de tensiones Vgs superiores a 20 Voltios.
Los primeros mosfet de HITACHI 2SK y 2SJ tenien pendiente de temperatura negativa es decir que cuando se calentaban conducían menos, con lo cual no era necesario el circuito para compensar la deriva térmica, pero no se porque esos dispositivos dejaron de usarse y los hoy en día funcionan igual que los bipolares.
Hoy en Dia hay MOSFET de empobrecimiento the Microchip como el DN2450, que funcionan igual que un Jfet o una válvula, pero no he visto ningún circuito donde se usen.
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Mensaje  adiaz Mar 15 Dic 2020 - 18:27

fdpa escribió:Hola que tal.
Si alguien quiere hacerse un ampli con mosfet yo buscaría un circuito algo mejor que este que muy simplón.
La etapa diferencial de entrada, no es simétrica y deja mucho que desear.

No estoy totalmente de acuerdo, el circuito es muy simple, pero con unos resultados y características mas que decentes. Tal y como se refleja y sin querer añadir o modificar mucho, solo con elegir una pareja de mosfets del mismo tipo pero mas complementarios o incluso con algo mas de potencia y machear bien los transistores del diferencial ya se obtendrían resultados sonoros muy buenos. Si se machean bien los transistores del diferencial, el offset ya seria despreciable, aparte de eso por rizar un pelin mas, vendría bien bien por ejemplo, que esos transistores del diferencial se acoplaran mecánicamente plano con plano para un mejor contacto térmico e idéntico en ambos, ya que su deriva térmica y el offset que esta íntimamente asociados, sean óptimos en cualquier estado de temperatura del amplificador.

También me gustaría decir que en mi opinión el offset no hay que darle excesiva importancia, cualquier valor por debajo de los 50mV serian ridículos y despreciables como para tenerlos en consideración. Hay otras muchas mas características a las que si deberíamos prestar mas atención.

Y decir que un diferencial simétrico como el del crescendo es mejor, puede no ser del todo cierto si lo comparásemos con el mismo tipo de diferencial descrito pero añadiendo por ejemplo un CCS y un "current mirror". Que por cierto, el primer crescendo con ese tipo de diferencial simétrico si tenia verdaderos problemas con el offset de salida, por eso hicieron una revisión años después con el crescendo milenium en el que mejoraban y metían entre otras cosas un servo dc con operacional para tener un mejor y mayor control del offset del amplificador.

fdpa escribió:Los primeros mosfet de HITACHI 2SK y 2SJ tenien pendiente de temperatura negativa es decir que cuando se calentaban conducían menos, con lo cual no era necesario el circuito para compensar la deriva térmica, pero no se porque esos dispositivos dejaron de usarse y los hoy en día funcionan igual que los bipolares.

Lo del coeficiente de temperatura negativa es precisamente una de las características importantes a las que me refería en mis anteriores mensajes, los transistores descritos en la cabecera del hilo son de tipo vertical con coeficiente de temperatura positivo y estos requieren forzosamente el "multiplicador Vbe" para una compensación térmica, que es lo que precisamente hace Q3 y su circuito de polarización, teniendo que estar este transistor termicamente acoplado a los transistores de potencia para que todo funcione correctamente. Esto es lo que no se explica correctamente en el análisis.

¿Que porque esos dispositivos dejaros de usarse? pues muy sencillo, exclusivamente porque eran mucho mas caros de producir, del orden de entre cinco y diez veces mas caros que sus "homólogos" y su demanda nos es tan alta como los otros dispositivos que si encajan mejor por coste en muchísimas mas aplicaciones. Pero hoy en día si siguen fabricándose y usándose, pocos pero siguen, hasta hace unos cinco años creo que seguían SEMELAB y ALFET, este ultimo creo que sigue con los BUZ9..., son equivalentes con mucha mejor tecnología, aunque es cierto que se utilizan muchísimo menos que los otros tipos de transistores de potencia, por la misma razón.

fdpa escribió:Hoy en Dia hay MOSFET de empobrecimiento the Microchip como el DN2450, que funcionan igual que un Jfet o una válvula, pero no he visto ningún circuito donde se usen.

Esos transistores se usan bastante en circuitos CCS para audio.
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Mensaje  Peret Mar 15 Dic 2020 - 19:02

Se trata de un amplificador sencillo y no conviene recargarlo mucho.
Según el datasheet de IR estos mosfet aumentan su Rds con la temperatura y bastante, además para una misma tensión de gate a alta temperatura dejan pasar menos corriente.
En el link adjunto envio más información
https://www.dropbox.com/s/wsnjlzaq8f2x6kp/Mejoras%20en%20el%20amplificador.pdf?dl=0

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Mensaje  antoito Mar 15 Dic 2020 - 19:25

¿Alguien sabe en qué edición de la revista Elektor en español, aparecen los trabajos correspondientes al Crescendo edición 2000 y al Crescendo milenium?.
Yo tengo el primero y me gustaría conocer su variantes.
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Mensaje  adiaz Mar 15 Dic 2020 - 19:36

Peret escribió:Se trata de un amplificador sencillo y no conviene recargarlo mucho.
Según el datasheet de IR estos mosfet aumentan su Rds con la temperatura y bastante, además para una misma tensión de gate a alta temperatura dejan pasar menos corriente.
En el link adjunto envio más información
https://www.dropbox.com/s/wsnjlzaq8f2x6kp/Mejoras%20en%20el%20amplificador.pdf?dl=0

Si, si, si te crees que esos transistores están trabajando en modo saturación, llevas toda la razón del mundo.

De todas formas si dices que con mas temperatura conducen menos, yo eliminaría por completo el circuito de Q3 y pondría solo una resistencia para generar la tensión de polarización, sería mucho mas sencillo, que poner circuitos que sirven para compensar el coeficiente positivo de ciertos transistores de potencia.
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Mensaje  Peret Mar 15 Dic 2020 - 19:46

En realidad todos estos datos del datasheet son para trabajar en conmutación que para lo que están orientados estos transistores y si realmente se podría hacer el circuito de polarización mas sencillo pero la idea es ver realmente un poco el esquema general que en realidad vale con las debidas adaptaciones para mosfet y bipolares

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Mensaje  adiaz Mar 15 Dic 2020 - 20:10

Peret escribió:En realidad todos estos datos del datasheet son para trabajar en conmutación que para lo que están orientados estos transistores
Ah! Vale...

Peret escribió:
y si realmente se podría hacer el circuito de polarización mas sencillo pero la idea es ver realmente un poco el esquema general que en realidad vale con las debidas adaptaciones para mosfet y bipolares

Ah! Vale, que también es para ver que valia para transistores bipolares con las debidas adaptaciones, muy bien!

Para poner transistores de potencia bipolares en ese circuito necesitas por cojones añadir otro paso de driver de transistores que hagan la ganancia extra que te aportaban los MOSFET... Y no quiero seguir...

Madre mia!

Monta ese esquema y quita el circuito de Q3 si no sirve para nada en ese circuito, si de lo que se trataba era de hacerlo sencillo o económico, que es lo que llevas errando desde el principio.
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Mensaje  adiaz Mar 15 Dic 2020 - 20:32

antoito escribió:¿Alguien sabe en qué edición de la revista Elektor en español, aparecen los trabajos correspondientes al Crescendo edición 2000 y al Crescendo milenium?.
Yo tengo el primero y me gustaría conocer su variantes.

Si eres socio de elektor puedes descargarte el artículo entero en la web oficial:
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.elektormagazine.com/magazine/elektor-200104/16985&ved=2ahUKEwjBtMOy3NDtAhUPTcAKHS1rDzUQFjADegQICxAB&usg=AOvVaw2dDalJnVhLR_cqj40_IXU1

Si solo quieres el esquema, por la red los tienes, incluso en muchos foros seguro encuentras debates interesantes.

Por cierto, el crescendo lleva los MOSFET que no le gustan a Peret...
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Mensaje  antoito Mar 15 Dic 2020 - 23:17

Por cierto, el crescendo lleva los MOSFET que no le gustan a Peret... [/quote]

A mí me parece un buen amplificador, lo tengo desde el 1992 y encantado con él. Otra cosa sea que otros transistores les gusten más. ¿Se notan diferencias auditivas?.
De todas formas, pienso, que lo que realmente suena en un equipo son los altavoces y, en menor medida, un buen previo con todos los controles necesarios.
Gracias.
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Mensaje  adiaz Mar 15 Dic 2020 - 23:32

antoito escribió:A mí me parece un buen amplificador, lo tengo desde el 1992 y encantado con él.
Gracias.

A mi si me gustan los transistores MOSFET del crescendo, y el crescendo al completo también! Es un gran amplificador.

Hay grandes marcas de mucho renombre que prácticamente usan casi el mismo circuito, y con bipolares en la salida también.
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Mensaje  Peret Miér 16 Dic 2020 - 18:52

Aparte de los 2SK tampoco me gusta el turrón, pero no por eso digo que sea malo supongo que es buenisimo.
Estoy acostumbrado a los Mosfet de International Rectifier ya que los he usado muchos años en aplicaciones de conmutación, habia usado Harris, ST y Fairchild pero los de IR eran los mas fiables, a pesar de que luego me enteré de que los de ST eran de Toshiba.
Todos estos trabajos los oriento de cara al aficionado para que profundice un poco en el funcionamiento de un tipo de amplificador determinado y de paso yo también lo estudio.
Si alguien quiere hacerse un amplificador con Mosfet le recomendaría que buscase alguna placa de circuito impreso española que creo que hay algo o china que sea un poco buena y es muy probable que use esta configuración o muy parecida
De los muchos esquemas que corren por internet hay muchos que no funcionan tal como están dibujados

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Mensaje  fdpa Jue 17 Dic 2020 - 13:24

Aqui teneis el link.
http://raylectronics.nl/pdfs/Crescendo_Millennium_en.pdf

El circuito varía porque no usa mosfert con con resistencia térmica negatica y en larealimentación quita los electroliticos y tiene un servo para corregir en la salida la deriva de continua.
Yo lo que cambiaria de esquema son los 2 zener de 3,9V y en su lugar pondia 2 diodos led rojos normalitos en seria, que tiene esa misma tensión pero menos ruido.
Si quereis el doble de potencia pues tan sencillo como añadir otro par de mosfet de potencia y eso si una fuente de alimentación el doble de gorda.



Saludos.
fdpa
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