Komponent, værktøj og tilbehørs leverandører.









Klasse D? Aldrig! Nogensinde!

For godt et år siden følte jeg mig inspireret til eksperimenter med klasse D teknologien. Jeg havde indtil da svoret at jeg nogensinde ville arbejde med – endsige lytte til - en forstærker der gengiver musik samtidig med at den er gået i selvsving omkring 400 kHz.

Det kan der ikke komme noget godt ud af! Klasse D er ikke noget for mig!

M e e e...n 2018 blev året, hvor jeg måtte se mig overbevist om noget andet! Jeg blev fascineret af gengivelsen fra en simpel klasse D konstruktion. Om det skyldes mine lave forventninger eller det holder i længden ?


Der skulle således gå et års tid inden jeg i sommeren 2018 indkøbte ti LJM15 Klasse D moduler. Først to til test og siden to gange fire moduler. De to første viste så positive takter, at jeg seriøst puslede med ideen om at anvende modulerne til ombygning af mine højttalere i stuen til aktive udgaver.

Aldrig så snart ideen var på vej til realisering, stoppede det ene af de to testede moduler med at fungere. Og jeg kunne absolut ikke finde fejlen. Slet ikke!

Ud med lortet !!!

Klasse D er ikke værd at ofre tid på”! Jo, der røg indtil flere eder og forbandelser hen over det formastelige nymodens skrammel. Inden jeg helt og aldeles opgav at finde fejlen, havde jeg målt og forsøgsvis udskiftet flere komponenter. Det var jo begrænset hvor mange fejlkilder der kunne være. Projektet var på vej i skraldespanden. Sat på hylden i det mindste.

En dag i december, hev jeg det senest overlevende, fungerende modul og et nyt ned fra hylden og satte strøm på. Det spillede. Jeg skruede ned for musikken og gik i køkkenet for at tilberede aftensmaden. Pludselig siger min kone: Hvad sker der”. I det samme noterede jeg en ubehageligt faretruende sydende og susende lyd fra rummet modulerne spillede i. Jeg styrtede ind for at afbryde strømmen inden der skete yderligere.

Kredsløb nummer to var gået død. Helt død. Præcis som det var sket med et andet modul måneder tidligere. Nu to defekte ud af tre moduler. En fejlprocent langt over det tilladelige. Jeg lod modulerne stå på mit arbejdsbord indtil jeg under ”den årlige nytårsoprydning” greb mit måleinstrument i et allersidste febrilsk forsøg på at finde fejlen. Fejlene. Der kunne jo være flere. Indtil da havde jeg forsøgsvis udskiftet MOSFET'er og monteret nye styrekredsløb. Indtil flere gange, faktisk. Målt dioder for gennemgang med diodetest funktionen på multiinstrumentet. De var alle OK. Modstande. OK. Kondensatorer loddet ud og testet for kortslutninger og lækage. Uden det mindste held til at få gang i bæstet.

Fornyet fejlsøgning gennem sammenligning af defekte og nye moduler viste derimod, at det seneste defekte modul afveg fra den første. En ny fejl?!! Det viste sig, at D3 dioden troede, den var en 5,3kOhm modstand i spærreretningen !!!? Den kunne jeg ikke bruge til noget og da jeg ikke havde en tilsvarende ny i reolen, tog jeg en diode fra et nyt modul og flyttede over. Jackpot! Nu kørte det hele igen. Men udgangsrelæet ”havde sat træskoene”. Det fik spænding, men det trak ikke kontakterne, selv om spolen målte til at være intakt. En hurtig kontrol viste, at det kunne undværes i den videre test. Men hvad nu med det første defekte modul, som ikke havde lækage? Troede jeg ….... . Ud med dioden! En udvidet måling viste, at den havde en meget svag lækage, stor nok til at modulet ikke ville oscillere. Endnu et lån fra en nyt modul. Jackpot igen! Nu fungerede modulerne igen. Begge med nye IRS2092 styrekredse. Uden relæ i udgangen. I forventningen til at nye dioder af den rette type i henhold til den originale applikation holder, har jeg fundet nyt mod til at forsætte projektet.

Nye dioder ankom, mens jeg evaluerer på en sammenhæng i hændelserne med de to moduler. Den første hændelse udløstes samtidig med, at en tilledning knækkede på modstanden til et zobelfilter jeg eftermonterede over højttalerudgangen. Jeg husker, der opstod nogle svage gnister ved bruddet og dermed var der omgående tavshed. Ved den seneste hændelse opstod fejlen på et modul uden modificering. Uden på nogen måde at være mekanisk eller elektrisk påvirket. I begge tilfælde med lækage i D3 dioden og et defekt udgangsrelæ som resultat. I kommentarerne til konstruktionsbeskrivelsen anføres vigtigheden af et Zobelfilter over udgangen ved drift med høj belastningsimpedans. Der er monteret zobelfilter på modulet fra fabrikken. Og så er det jeg tænker ….. det skulle vel ikke være sådan at relæet under drift kortvarigt afbryder med gnister på kontaktsættet som resultat og derved sætter en kædereaktion i gang, der tager dioden og relæet med sig i faldet?

Relæerne, som efter hændelsen ikke klikker, selv om de får tilført spænding. ??? Min konklusion er, at der må være opstået en mekanisk defekt. Er relæerne ødelagte, sker der jo intet ved at klippe hætten af en? Bare for at se. Som tænkt så gjort …... ?!! Det ser helt nyt og ubeskadiget ud! Med rene kontaktsæt og et anker, der bevæges ubesværet. Jeg monterer det igen og tester. DET VIRKER! Det andet ”defekte” forbliver tavs indtil jeg giver det et slag med en skruetrækker. Nu virker det også!! Omend oplevelsen ikke skaber overvældende tryghed omkring komponenternes kvalitet.

Den nødvendige modifikation. De nye dioder er ankommet og omgående monteret. Når nu konstruktionen angivelig er sårbar overfor gnister forårsaget af afbrydelser i tilslutningen til højttalerne, har jeg besluttet at parallelforbinde relæets kontaktsæt med en 1kOhm modstand og samtidig montere en 2,2kOhm over højttalerudgangen efter relæet. De to modstande skal fungere som gnistslukkere. Og skulle det ske, at forstærkeren sender DC ud, som relæet skal beskytte imod, vil 1kOhm modstanden ikke kunne være årsag til afbrænding af en bashøjttaler. Forstærkeren laver ingen støj og er i perfekt DC balance under tænd/sluk fasen. Så i den sammenhæng kunne relæet godt undværes.

Musikgengivelsen har gjort mine fordomme til skamme. Min fordom i denne sammenhæng kommer af resultatet med en mikroskopisk styrekreds og to MOSFET transistorer som det eneste, der aktivt leverer lyden. Hvad kan man forvente?



Update sommeren 2020.

Holder oplevelsen af gengivelsen i længden? Nej, desværre. Genopbygningen efter min flytning, med overgang til aktiv drift og elektronisk opdeling af frekvensområdet har vippet Klasse D løsning af pinden. Jeg kan ikke umiddelbart få Klasse D versionerne til at gengive den samme detaljeringsgrad, dybdeperspektiv og naturlige åbenhed, som jeg opnår med klasse AB i den nuværende opstilling.


Transformatorerne til projektet.

Var det ikke for den påtrykte angivelse af 660VA ville jeg i sammenligning med andre tilsvarende have gættet på 1000VA. Én ting er sikkert; de kan hver trække mindst fem af de viste klasse D moduler til kontinuerlig fuld effekt. Uden at tabe pusten. Og så er de totalt tyste. Godkendt.

Transformatorerne er sat på hylden indtil jeg er sikker på at modulerne kører uden fejl. De kører under konstant overvågning.

Forskellen på strømforsyninger.

2x5600uF efter ensretteren er jo ikke noget man skriver om …. . hvis man vil tages alvorlig. Og hvem ved hvilken kvalitet de anvendte kondensatorer er af? Når den større transformator ikke gjorde nogen forskel, var der umiddelbart kun to forhold tilbage. Modulerne eller elektrolytterne. Begge dele, måske. Jeg havde forinden afkoblet de originale elektrolytter med Panasonic 2,2uF RF grade MKP kondensatorer, hvilket havde resulteret i bedre diskantgengivelse – OG lavere temperatur på køleprofilerne i tomgang! Dette sidste må tilskrives kredsløbets bedre kontrol med Mosfet'ernes deadtime uden jeg i øvrigt har ændret på det forhold. I min samling af kondensatorer fandt jeg 4x10.000uF RIFA elektrolytter, som det lykkedes at fastgøre parvis til hvert modul med tre centimeter korte 4kvt tilledninger til modulerne.


Målinger.

Billederne nedenfor viser forvrængningen ved 150W i 6,6 Ohms belastning.

Bemærk at der er tale om FFT kurver som viser målefrekvens samt fordelingen af harmoniske og støj. Forvrængningsangivelsen ses nederst til venstre på kurvebladet i rød skrift. Forvrængningen er det samlede bidrag fra alle frekvenser op til 44.kHz.



















Når man kigger nøje på de målte data, vil man undre sig over, at THD+N er en smule mindre end THD. Det burde være omvendt.

Forklaringen er relativ simpel. Til korrekt måling på en klasse D forstærker skal jeg bruge bruge et filter mellem forstærker og måleudstyr. Filtrets karakteristik ses på billedet nedenfor. Læg mærke til filterets stejlhed !!!






Jeg har på nuværende tidspunkt udeladt indgangskondensatoren og dermed DC koblet forstærkeren fra indgang til udgang. Jeg har sideløbende reduceret gain og øget modkoblingen.

Stabilitetsproblemerne med modulerne, som følge at diode-problematikken er efter lang tids test løst.







Dioden ( rød markering ), som er årsag til fejl. Modulet går pludselig død. Modulerne jeg har købt, er monteret med dioder, som tilsyneladende har vanskeligheder med at klare switchfrekvensen. Der opstår lækage i diodernes spærreretning. De udskiftes til MUR120. Se styklisten.

Link til komplet diagram og beskrivelse.