Κατασκευή Τελικού Ενισχυτή Class-D με το IRS2092

Μετά από την επιτυχία των Class-D modules σε επίπεδο κατασκευής hi-end ενισχυτικών με σημαντικότερους εκπροσώπους τα Hypex & τα IcePower, ένα νέο Class-D chip εμφανίστηκε στην αγορά για να ταράξει τα νερά.. πρόκειται για το IRS2092-S της Infineon Technologies.. Το συγκεκριμένο chip μάλιστα κυκλοφορεί σε έτοιμες μονταρισμένες πλακέτες από την Κίνα με τις οποίες υλοποιώντας μια προσεγμένη κατασκευή με ένα καλό τροφοδοτικό μπορεί κάποιος να πάρει απίστευτα επίπεδα ισχύος αλλά και ηχητικής ποιότητας, με efficiency (απόδοση) πάνω από 90% !!

Το IRS2092-S στην ουσία είναι ένας driver ψηφιακού ενισχυτή ήχου με ενσωματωμένο διαμορφωτή PWM και διάφορες παραμέτρους προστασίας, όπως προστασία από υπερβολικό ρεύμα, θερμοκρασία και clicks. Συνδυάζεται με δύο εξωτερικά MOSFET που ανάλογα με την επιλογή τους μπορεί να δώσει έως και 500 καθαρά watts RMS/8 Ohm.. Η ευέλικτη δομή του τμήματος αναλογικών εισόδων με έναν ενισχυτή σφάλματος και έναν συγκριτή PWM επιτρέπει την εφαρμογή διαφορετικών τύπων PWM σχημάτων διαμόρφωσης..

Η δικαιολογία για ν' αρχίσω ένα τέτοιο project, την κατασκευή δηλαδή ενός πολύ δυνατού και ποιοτικού ενισχυτή, ήταν ότι ήθελα ένα μηχάνημα με μεγάλη ισχύ και δυναμικά, ικανό να οδηγήσει δύσκολα ηχεία, που θα ήταν συνέχεια ανοιχτό και έτοιμο για ακροάσεις, με ελάχιστη κατανάλωση ρεύματος.. Η ουσία και η αλήθεια όμως ήταν ότι είχα κάνα εξάμηνο να πιάσω κολλητήρι (το καλοκαίρι δεν ενδείκνυται για τέτοιες δουλειές) και μ' έτρωγαν τα χέρια μου να καταπιαστώ με κάτι καλό..

το IRS2092 με τα IRFB4227 (πίσω από την ψύκτρα)

Έτσι επέλεξα μια μορφή υλοποίησης του IRS2092 με τα IRFB4227, ειδικά MOSFETS για τη διαχείριση ψηφιακού σήματος πολύ μεγάλης ισχύος.. τα 2 modules (ένα για κάθε κανάλι) ήρθαν συναρμολογημένα από την Κίνα με συνολικό κόστος γύρω στα 100 ευρώ και τα δύο, συμπεριλαμβανομένων των εξόδων αποστολής και εκτελωνισμού.. Αμέσως τοποθετήθηκαν για test σ' έναν υπάρχοντα τελικό ενισχυτή, στην ουσία χρησιμοποιήθηκε μόνο το τροφοδοτικό του, για ν' ακουσθούν και να εκτιμηθούν για το αν άξιζε ο κόπος να προχωρήσω στην κατασκευή..

Οι πρώτες εντυπώσεις ήταν απογοητευτικές.. ήχος τσίγκινος, θολός, μπερδεμένος, χωρίς υπόσταση και όγκο.. με πεσμένη διάθεση ο ενισχυτής αφέθηκε (μάλλον ξεχάσθηκε) ανοιχτός σε λειτουργία με Internet Radio για 48 ώρες, αυτό είναι το καλό με τα class-D δεν σ' ενδιαφέρει όσο κι αν μένουν ανοιχτά λόγω της ελάχιστης κατανάλωσης ρεύματος..

Προς μεγάλη μου έκπληξη μετά από το διάστημα αυτό ο ήχος μεταμορφώθηκε κυριολεκτικά προς το καλύτερο, τόσο πολύ που δεν θυμάμαι να έχω βιώσει ξανά τόσο μεγάλη αλλαγή σε ήχο μηχανήματος στη διάρκεια 'στρωσίματος'!! Και μάλιστα εδώ μιλάμε για καθαρό burn-in αυτών και μόνο των ψηφιακών modules μιας και το τροφοδοτικό του τελικού που χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση καθώς και όλα τα συνοδά υλικά (καλώδια κλπ) ήταν απόλυτα στρωμένα.. έτσι αποφασίστηκε να συνεχισθεί το project..

τα modules συνδεμένα πρόχειρα σ' έναν τελικό για αξιολόγηση

Το σημαντικότερο σ' έναν ποιοτικό ενισχυτή είναι το τροφοδοτικό του, έτσι, και λόγω έλλειψης χώρου στο σασί, παραγγέλθηκε ένας καλής ποιότητας τοροειδής μετασχηματιστής με διπλά δευτερεύοντα τυλίγματα 2x+-52 volts και μεγάλη ισχύ 800VA.. για την ανόρθωση επιλέχθηκαν διπλές γέφυρες με Schottky ανορθωτές που είναι πολύ γρήγορες δίοδοι και μπορούν να διαχειρίζονται μεγάλα ρεύματα..

Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές μετά από πολύ ψάξιμο επιλέχθηκαν οι Αμερικάνικοι Cornell Dubilier και όχι κάποιοι for audio, αυτή η εταιρία κατασκευάζει πυκνωτές για διαστημικά όργανα και σκάφη, μεγάλης ακρίβειας και ανθεκτικότητας, με χαμηλό ESR και μεγάλη διάρκεια ζωής.. Τελευταία οι πυκνωτές CDE (Cornell Dubilier) αρχίζουν και αποκτούν μεγάλη φήμη ανάμεσα στην audiophile κοινότητα τόσο σε ιδιοκατασκευές όσο και σε αναβαθμίσεις hi-end μηχανημάτων.. η τιμή τους είναι σχετικά υψηλή αλλά ακούγονται εξαιρετικά..

Eδώ θα πω και το παραλειπόμενο της υπόθεσης, όταν ανακοίνωσα σε παρέα 'audiophiles' την επιλογή των συγκεκριμένων ηλεκτρολυτικών οι τέσσερις γέλασαν από μέσα τους και κοίταξαν λοξά, ο δε πέμπτος γέλασε φανερά ψελίζοντας Ντουμπιλιέ, Σομελιέ, τι μας λες ρε φίλε οι Jensen και οι Nichicon δεν σου έκαναν?? Όχι απάντησα, μ' αρέσει να ψάχνομαι, να γνωρίζω το νέο και το διαφορετικό και να συγκρίνω.. και άφησα εκεί την κουβέντα μη δίνοντας συνέχεια..

τα βασικά υλικά για την κατασκευή

Τα τροφοδοτικά υλοποιήθηκαν σε 2 διαφορετικές πλακέτες, απόλυτα συμμετρικά και ξεχωριστά, ένα για κάθε κανάλι.. η ανορθωμένη DC τάση όταν συνδέθηκε το τροφοδοτικό στο κύκλωμα ήταν +-75 volts, όσο ακριβώς είχε υπολογισθεί.. η χωρητικότητα για κάθε κανάλι ήταν (4Χ10.000uf) 40.000 uf, στο σύνολο των δύο καναλιών 80.000uf..

Φυσικά η παροχή και η διακοπή τροφοδοσίας τόσο στο πρωτεύον(230vAC) όσο και στα διπλά δευτερεύοντα (+-75 volts DC ανά κανάλι) για αποφυγή απροόπτων και για προστασία των ηχείων από την πολύ μεγάλη ισχύ έπρεπε να γίνει με ρελέ, με τέτοιο τρόπο όμως ώστε να μην υπάρχουν άλλες τάσεις ή τροφοδοτικά και να μην τρέχουν ρεύματα κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του ενισχυτή στα πηνία των ρελέ.. ούτως άλλωστε το project ξεκίνησε με στόχο την απόλυτη οικονομία ρεύματος.. έτσι επιλέχθηκαν βιομηχανικά παλμικά ρελέ 32 Ampere με τάση παλμού πηνίων τα 230 volts.. το μηχάνημα λοιπόν θα 'παίρνει μπρος' με ένα πιεστικό μπουτόν που θα δίνει στιγμιαίο παλμό 230v στα 3 ρελέ και όχι με on-off διακόπτη.. η καλωδίωση έχει γίνει με απλό πολύκλωνο επινικελωμένο χαλκό στις τροφοδοσίες, ενώ τόσο στο σήμα όσο και στην έξοδο προς τα ηχεία υπάρχει (τι άλλο) UPOCC μονοκρυσταλλικός μονόκλωνος χαλκός..

Η κατασκευή βρίσκεται σε καλό δρόμο και είναι σε φάση δοκιμαστικών ακροάσεων βήμα-βήμα μαζί με κάποιες αλλαγές, δηλαδή αλλαγή κάποιων αντιστάσεων με πιο βατικές, αφαίρεση των περιττών leds και (μάλλον) αναθεώρηση προς τα κάτω του DC βολτάζ καθώς και την αύξηση του μεγέθους των ψυκτρών, γιατί σε συνεχή λειτουργία κάποιες φορές ανοίγει η προστασία υπερθέρμανσης.. μιλάμε για 300 watts RMS / 8 Ohm!!

οι πλακέτες με τις Schottky διπλές γέφυρες και οι ηλεκτρολυτικοί Cornell Dubilier (η Σομελιέ ..)

Ο ήχος του τελικού είναι πολύ καλός και έχει ενδιαφέρον, έχοντας στα συν κατ' αρχάς την εξαιρετική ανάλυση, τέτοιου μεγέθους που μόνο σε απόλυτα κορυφαία ενισχυτικά έχουμε ακούσει και κατά δεύτερο τα αστείρευτα δυναμικά και την αστραπιαία ταχύτητα.. τα άκρα είναι ομαλά, χωρίς την παρουσία ψηφιακής υπογραφής στις υψηλές και με εξαιρετικό έλεγχο στις χαμηλές.. οι μεσαίες είναι διαφορετικές από κατασκευές με ICE & HYPEX, όντας πιο αυστηρές (πιο monitor) θα έλεγα..

Έχοντας υπ' όψιν ότι η όλη κατασκευή είναι ακόμα σε πειραματικό επίπεδο με καθημερινές αλλαγές και εξαντλώντας την αυστηρότητα στην κριτική όσον αφορά στο συχνοτικό εύρος των μεσαίων και πάντα σε σύγκριση με τα απόλυτα στη μεσαία περιοχή Γερούκης 211 PSET Monoblocks, θα έλεγα ότι παρατήρησα κάποιες τάσεις ασάφειας στις μεσαίες σε ηχογραφήσεις με μεγάλα ορχηστρικά ή και θορυβώδη ηλεκτρικά σύνολα.. όμως, θα ήταν και ουτοπικό να ψάχνουμε σε έναν ψηφιακό ενισχυτή με κόστος κατασκευής 600 ευρώ να πάρουμε την μεσαία περιοχή από μια κορυφαία υλοποίηση λάμπας..

Οι εργασίες λοιπόν (αλλαγές και fine tuning) συνεχίζονται και σύντομα το πράγμα θα είναι έτοιμο για τελική παρουσίαση και επίσημες ακροάσεις.. stay tuned!!

ο τελικός πάνω με τοποθετημένα τα υλικά σε κατάσταση σχεδίασης, και κάτω συνδεμένος έτοιμος για τεστ ακρόαση..

Πολύ ενδιαφέρουσα κατασκευή.
Θα ήθελα κάποια στιγμή να την ακούσω.
Μπράβο Μάνο! Εγώ θα είμαι tuned για κάθε νέα ανάρτηση και εξέλιξη.

Πάνο ευχαριστώ.. φυσικά θα είσαι από τους 'επίσημους' καλεσμένους στην τελική παρουσίαση..

Κάποτε είχα μπει στην πρίζα να κάνω κάτι παρόμοιο αλλά οι γνώσεις μου στα ηλεκτρονικά είναι περιορισμένες...

Είχα κολλήσει με Tripath και συγκεκριμένα με αυτό
αλλά δεν ασχολήθηκα ποτέ. Είχα έναν φίλο που μπορούσε να βοηθήσει αλλά υπήρχαν άλλες προτεραιότητες.

Εξαιρετική προσπάθεια και υλοποίηση!!!

Τώρα δέν έχω παρά να σχολιάσω αρνητικά την όποια χλεύη έλαβες για τους πυκνωτές που είναι για ... "video" και όχι για audio ή για ότι θεώρησαν οι άλλοι οτι είναι. Λές και υπάρχει χάλυβας για audio, ξύλο για audio και για video, ρεύμα για audio κτλ...

AlexD wrote:

Εξαιρετική προσπάθεια και υλοποίηση!!!
Τώρα δέν έχω παρά να σχολιάσω αρνητικά την όποια χλεύη έλαβες για τους πυκνωτές που είναι για ... "video" και όχι για audio ή για ότι θεώρησαν οι άλλοι οτι είναι. Λές και υπάρχει χάλυβας για audio, ξύλο για audio και για video, ρεύμα για audio κτλ...

Σομελιέ πυκνωτές φοράνe τα F16 & F22.. γι αυτό στη μετάκαυση έχουν λίγο γρέζι.. www.cde.com/military-aerospace

Ενδιαφερουσα ιδεα.
Με κατι τετοιο ισως θα μπορουσαμε να τρεχουμε τα woofer μας, και να αφησουμε τα πανακριβα ποιοτηκα και περιορισμενα watts του "καλου" μας ενισχητη να λαμπουν με τα tweeter και mid... τουλαχιστον για οσους τα εχουμε σε διαφορετικες καμπινες.

Εξαιρετική η παρουσίαση, ευχαριστούμε πολύ για την εμπειρία που μας μεταφέρατε.
Πως και δεν επιλέξατε παλμοτροφοδοτικό για την υλοποίηση;
Πολύ θα ήθελα να τα συγκρίνω με τα Lindemann MusicBook 5 που έχω αυτή τη στιγμή στο σύστημά μου.
Θα ήταν εύκολο να αναφέρετε το site από το οποίο έγινε η αγορά των εξαρτημάτων και ποια ακριβώς ήταν αυτά που χρησιμοποιήθηκαν;
Ευχαριστώ εκ των προτέρων