LM3886 için Hesaplamalar

[Gokrtl]

Uzun zamandır yapmak istediğim proje LM3886.
Entegreleri yaklaşık 1 yıl önce almıştım. Şimdi ise bu projenin ikinci büyük kalemi olan trafosunu sardırmak istiyorum. Bunun için tormaktan fiyat isteyeceğim ama önce bir amfinin güç gereksinimi nasıl hesaplanır öğrenmek istiyorum.

Aşağıdaki resimde 4 Ohm ve 8 Ohm için 28v kullanılacağını yazmışlar. Peki ya ara değerleri nasıl hesaplayacağız? Bunun formülü nedir?
Mesela Benim hoparlörlerim 6 Ohm 50W ve benim bu amfiden beklentim max 45W.
Buna göre bir amfinin hesaplamaları nasıl yapılır?

 

[taydin]

Bu hesabı yapmanın en kolay yolu, lineer bir amfi için verimin kabaca %60 olduğunu varsaymak ve ona göre hesap yapmak. 50 W çıkış gücü için bu 83 W giriş gücü demek. Bir de güç kaynağının marjinal çalışmaması için bir miktar marj verirsek, 120 W lık bir trafo kullanılabilir.

Datasheet'te 22 inci sayfada ayrıca besleme voltajının hesaplanması için de bazı kriterler veriyor. Entegrenin çıkış katının toplamda 4 V düşürdüğü belirtiliyor. Bu durumda, belli bir omaj için 50 W çıkış güçü için gereken voltaja bu 4 V ilave edilmeli. Ayrıca şebeke dalgalanmalarını da hesaba katarak bir marj verilmeli, datasheet burada %10 marj öngörmüş ama artık bölgesel şebeke durumuna göre bu marjı %15 veya daha fazla düşünmek gerekebilir. Bunun dışında bir regülatör ile besleniyorsa, regülatörün de kendi üzerinde 2.5 V düşüreceği hesaba katılmalı.

Trafo voltajı için örnek bir hesaplama yapalım. İstenen güç 50 W, hoparlör empedansı 4 Ω

Amfi çıkış gücü:

[math]P_o = \frac{V_o^2}{R_o}[/math]
Bu durumda gereken çıkış voltajı:

[math]V_o = \sqrt{P_o \times R_o} = 14.2\ V_{rms}[/math][math]V_{opeak} = \sqrt{2} \times V_o = 20\ V_{p}[/math]
Çıkış katı 4 V düşürüyor, o halde 24 V girmeli. Yani bu amfiye bağlayacağımız güç kaynağı ± 24 V verebilmeli.

 

[Gokrtl]

O zaman benim hoparlör ler 6 ohm olduğuna göre;

[math]V_o = \sqrt{P_o \times R_o} = 17.3\ V_{rms}[/math][math]V_{opeak} = \sqrt{2} \times V_o = 24. 4\ V_{p}[/math]
4V da düşeceği için 28.4v girmeli.
O halde yaklaşık olarak 28V 4A işimizi görecektir.
Amfi stereo olacağından 2x28v 4A = 224W
Ekstra lar için de 12V 2A = 24W harici sargı dersek 2x28v 4A, 1x12v 2A oda eşittir yuvarlak hesap 250W trafo yetecektir.

Doğru mu hesaplama abi?

 

[taydin]

Yükten geçen akım ile trafonun vermesi gereken akım aynı değil. Trafonun vermesi gereken akım daha düşük. Güce göre gitmen lazım. 50 W çıkış istediğine göre trafonun 80 W gibi olması, belli bir marj da koyarsan 100 - 120 W gibi olması gerekir.

Voltaj hesabında iki senaryo var:

Doğrudan köprülü doğrultuculu simetrik güç kaynağından beslemek: Bu durumda doğrultucu diyotta 1 V luk gerilim düşümünü, %10 - %15 lik şebeke dalgalanma marjını, bir de oluşacak ripple'ı hesaba katman gerekir. Ripple'den dolayı voltaj en düşük seviyeye indiğinde bile senin hesapladığın 28.4 V un üzerinde kalmasını istiyorsun.

28.4 + 2.84 + 1 + 3 ≈ 35 V

Eğer regülatörlü güç kaynağı kullanacaksan, o zaman bir de 2.5 V luk regülatör payı eklemen lazım. Ama LM3886 ün PSRR si çok iyi, buna gerek olmayabilir. Regülatör olmasının performansa etkisi kulakla duyulamayacak seviyede olur herhalde, tam değerini ancak deneyerek anlarız.

 

[Gokrtl]

Yükten geçen akım ile trafonun vermesi gereken akım aynı değil. Trafonun vermesi gereken akım daha düşük. Güce göre gitmen lazım. 50 W çıkış istediğine göre trafonun 80 W gibi olması, belli bir marj da koyarsan 100 - 120 W gibi olması gerekir.

35v'a göre hesaplarsak o zaman;
35v x 3A = 105w yapıyor tek kanal için.
Çift kanal ve Ekstra sargı ile birlikte
2x35v 3A, 1x12v 2A = 231w

Görünüşe göre Voltajı Yükseltip, Amperi Düşürdük ve yine yaklaşık olarak 250W sipariş etmem gerekiyor.
Tabi yanlış anlamadıysam

Voltaj hesabında iki senaryo var:

Doğrudan köprülü doğrultuculu simetrik güç kaynağından beslemek: Bu durumda doğrultucu diyotta 1 V luk gerilim düşümünü, %10 - %15 lik şebeke dalgalanma marjını, bir de oluşacak ripple'ı hesaba katman gerekir. Ripple'den dolayı voltaj en düşük seviyeye indiğinde bile senin hesapladığın 28.4 V un üzerinde kalmasını istiyorsun.

28.4 + 2.84 + 1 + 3 ≈ 35 V

Burada;
1v köprü diyot,
3v şebeke dalgalanması
2.84v da ripple oluyor sanırım.
Daha sonra lazım olduğunda hesaplayabilmek için bu ripple'ın da nasıl bir formül ile bulunduğunu öğrenmem lazım.

Eğer regülatörlü güç kaynağı kullanacaksan, o zaman bir de 2.5 V luk regülatör payı eklemen lazım. Ama LM3886 ün PSRR si çok iyi, buna gerek olmayabilir. Regülatör olmasının performansa etkisi kulakla duyulamayacak seviyede olur herhalde, tam değerini ancak deneyerek anlarız.

Regülatör düşünmedim hiç. O kadar akımı taşıyacak regülatör ayrı bir derttir herhalde

 

[taydin]

3 A değerini nereden çıkardın yav? 6 Ω yüke 50 W vermemiz gerekiyor, bu durumda çıkış akımı 2.88 Arms olacak. Ama güç kaynağından çekilen akım bu değil. Simetrik kaynağın her birisi kabaca 1.3 - 1.4 A gibi vermesi gerekir.

Bu durumda 35 * 1.3 = 45 W olur. İki simetrik besleme olduğu için 90 W, bir de belli bir marj koyarsak 120 W.

Ripple hesabını şöyle yapıyorsun: Bu tam bir hesap değil yaklaşık, ama ripple değerini olduğundan fazla gösterdiği için emniyetli bir hesap.

[math]V_{rpp} = \frac{I_o}{2 \times f \times C}[/math]
Burada V_rpp doğrultucu çıkışındaki ripple'in tepeden tepeye voltaj değeri. I_o doğtultucunun vermesi gereken akım, f, şebeke frekansı (50 Hz), C de filtre kondansatörünün değeri (Farad olarak).

 

[taydin]

Bu arada yeri gelmişken hemen PSIM ile gerçek ripple değerinin ne olduğuna bakalım. Görüldüğü üzere 3 A akım çekiyorken gerçek ripple değeri 2.62 Vpp ama bizim hesap 3 V diyor.

 

[Gokrtl]

3 A değerini nereden çıkardın yav?

Senin simetrik hesapladığını ben tek hesaplayıp 2 ile çarptım.
Abi 1.3A bana LM3886 için komik geldi. Acaba ben mi amperi hafife alıyorum yoksa bir yanlışlık mı var?
Zamanında bunun üzerinden konuşurken 400w'lar civarında konuşuyorduk.

 

[taydin]

50 W çıkış gücü için durum bu, 120 W lık bir trafo bu sistemi göbeğini kaşıya kaşıya çalıştırır. Ama çin usulü yaparsan ve hiç marj vermezsen 80 W da olur.

Sen devreyi önce bir kur, sonra üzerinde ölçümler yaparak nereden ne kadar akım çektiğini görürsün.