L'Alimentazione degli Amplificatori a Stato Solido

Parte Terza

Filtraggio

Nonostante i grandi condensatori di immagazzinamento, per un alimentatore veramente di alta qualità abbiamo bisogno di un ulteriore filtraggio. Come visto nelle figure, dei piccoli condensatori, 100-220nF di valore, vengono utilizzati per filtrare le componenti ad altissima frequenza, dove l'efficienza dei grossi condensatori scende a livelli inaccettabili. Non è un gran problema, non potete sbagliare qualunque cosa facciate - l'unico modo di sbagliare è di non farlo, e può anche non esser critico, dipende dal layout reale del circuito (se i vostri condensatori principali sono vicini ai transistors d'uscita, per esempio, l'effetto sarà minore, ma ancora presente).

Usate 100nF per il trasformatore e 150nF per il bypass dei condensatori principali. Non siate avari, spendete qualche soldo e comprate dei condensatori in polipropilene da 100V o più.

Se state usando un solo condensatore per ogni ramo d'alimentazione vi consiglio fortemente di usare anche il filtro RC come illustrato in Figura 4. In effetti, vi consiglierei di utilizzarlo in ogni caso, dato che questo artificio migliora SEMPRE il suono - in quale misura dipende da molti fattori e, ovviamente, migliori saranno gli altri componenti utilizzati, minore sarà il suo bisogno, e viceversa.
Ma non è necessario che prendiate le mie parole per oro colato - provate e vedrete, opss, ascolterete. Ascoltate un po' di musica senza, quindi con il filtro ed avrete un miglioramento negli alti, da piccolo a immediatamente notabile.

I filtri hanno una complicazione, quella del posizionamento. Non è proprio la stessa cosa dove lo mettete, subito dopo i condensatori, a metà percorso, vicino ai transistors d'uscita, ecc. Il mio consiglio è di piazzare i condensatori di piccolo valore C7 e C8, così come il filtro RC dopo di loro sulla scheda audio. In quel modo, essi filtreranno anche tutti i disturbi captati dal cablaggio.

Come lo farei

Riguardando alcune note dall'ultima volta che mi sono occupato di un ampli del genere, ho notato che ho usato un circuito come quello descritto in Figura 4. Esso segue i dettami generali precedentemente riportati.

Ma, se i vostri requisiti sono differenti? Cosa si dovrebbe fare se voleste un ampli in pura classe A, o un oggetto da 150W/8 Ohms amp utilizzante una polarizzazione più energica (verso la classe A) del normale? In breve, la teoria è bella ma nulla batte la dura pratica.

Se volete cimentarvi con la classe A pura, dovete essere pronti a pagare un bel po'. Un dispositivo polarizzato in classe A assorbe corrente costante, e non poca, sebbene naturalmente, questa dipenda dalla potenza richiesta. Per esempio, 50W/8 Ohms richiederanno un po' meno di 4 Amperes, mentre 100W/4 Ohms richiederanno più di 7 Amperes - e questi sono valori di corrente COSTANTEMENTE assorbita, non picchi! Questo significa che voi non potrete contare sui vostri condensatori come riserve d'energia, ma dovrete concentrare gli sforzi nella loro capacità di filtrare. Fornire correnti di un certo valore costantemente significa aver bisogno di una molto MOLTO più grande capacità di filtraggio. In pratica questo significa almeno il doppio di quello che avete bisogno per un progetto in classe AB, e anche di più, se possibile. Per un ampli da 50W/8 in classe A, io direi 20,000uF per ramo d'alimentazione, assumendo, per una costruzione dual mono un totale di 80,000uF.

L'ultima, ovvia, domanda è perchè dovreste essere interessati a ciò quando sicuramente avete già un amplificatore? Bene, potete sempre fare un nuovo alimentatore e bypassare quello proprio dell'ampli, se pensate che sia inadeguato (e su i prodotti commerciali lo è quasi sempre). Per farlo, dovrete disconnettere un po' di roba - non è un lavoro che consiglierei ai principianti. Sarà necessario disconnettere le linee dei differenti stadi dell'amplificatore, il che comporta il saper identificare le linee stesse, quanta corrente è necessaria, che tensione è richiesta (dal valore a vuoto, quello più alto, a quello a pieno carico, quello più basso).
Dovrete anche installare sul retro del vostro ampli almeno una presa IEC con la quale ricevere potenza da un alimentatore esterno. In breve, un'operazione che normalmente dà buoni risultati ma non è molto semplice da fare, dato che include lavorazioni meccaniche ed elettriche.

Ricordate, L'elettricità uccide - queste sono tensioni capaci di uccidere!!!
Se non siete assolutamente sicuri di quello che fate, affidatevi a personale qualificato.

Ciò ci porta alla figura 4. È illustrato un solo canale, ma può essere utilizzato per l'intero ampli se necessario, possibilmente cambiando qualche valore. Come mostrato, vengono usati ponti separati per ciascun ramo, una filosofia che io condivido pienamente, le mie orecchie in special modo.
La tensione raddrizzata viene filtrata da due grandi condensatori di filtro, montati in parallelo - questo raddoppia la loro capacità e la possibilità di trattare corrente, mentre dimezza la loro impedenza interna. La tensione è presa ai punti +Vcc e -Vcc e va all'ampli di potenza.
Là, prima di raggiungere i dispositivi di uscita, non ha importanza cosa essi siano (bipolari, MOSFET, IGBT), un condensatore da 100uF in parallelo con uno da 100nF filtrano qualsiasi segnale RF o altri disturbi eventualmente captati.

Ed infine una rete RC, 1 Ohm/17W in serie con 680nF, elimina ogni induttanza residua dei condensatori. Per quel che so, questa circuitazione venne usata per la prima volta nel 1972 dal Prof. Matti Otala, nel suo leggendario "IEEE text on Transient Intermodulation". Da quella volta l'ho provata molte volte con, devo ammettere, resultati differenti a seconda del caso - qualche volta quasi insignificanti, altre volte udibili.
Se udibili tendono a produrre un qualcosa di più chiaro, alti più coerenti, con miglioramenti sull'ambienza. Se inaudibile, quasi sicuramente renderà l'amplificatore più stabile - minore sarà la qualità dei condensatori (che andrete a bypassare), maggiore sarà il beneficio che riceverete. Ma anche con condensatori di qualità eccelsa, c'è sempre un po' di induttanza residua, forse piccola, ma c'è - e non ci dovrebbe essere.

Provate a vedere se riuscite a mettere la sezione di filtraggio il più possibile vicina allo stadio di potenza, non lo deve toccare, ma deve essere la cosa più vicina. Comunque, se state costruendo un alimentatore esterno, probabilmente dovrete metterlo in un box addizionale - non è l'ideale, ma sempre meglio che senza.
In questo caso, provate a sostituire i condensatori locali di filtro che devono essere sull'alimentatore originale, con dei componenti in polipropilene o policarbonato di miglior qualità.

Come ricavare i valori? Semplice. Prima di tutto decidete se volete alimentare entrambi i canali con un singolo alimentatore o volete implementare un dual mono, che significa che ogni canale ha la sua alimentazione.
Come regola generale, se state usando un solo ramo d'alimentazione, prendete i valori di un canale e moltiplicateli per 2, e quindi moltiplicate il risultato per 1.2 - questo vi darà un margine di sicurezza del 20% nel caso entrambi i canali richiedano contemporaneamente molta corrente.

Secondo, tenete in considerazione la reale potenza dell'ampli. Non c'è senso nel buttare i soldi così come non ce ne è nell'altro senso. RAGIONATE! Controllate le caratteristiche del vostro ampli, guardate quello che dice il costruttore, e usate quelle informazioni per regolarvi approssimativamente. Quindi guardate il vostro attuale stadio d'uscita.
Lasciatemi dire che, quasi sicuramente, voi avrete un stadio d'uscita SEPP (Single Ended Push-Pull), che significa che ci sono un transistor NPN e un PNP per canale, che è quello che la maggioranza degli oggetti commerciali utilizza per potenze fino a 60-70W/8 Ohms.

I costruttori utilizzano un po' di tutto in questi stadi, dal paio di transistor economici da 80W, ai migliori e più costosi modelli da 130W. Questi saranno quasi sempre del tipo in contenitore plastico, dato che ciò rende il montaggio più facile, elimina la necessità dei cavi di collegamento, ma limita anche la potenza disponibile.
Questi componenti sono normalmente dati per 8-12A continui, 12-20A di picco, talvolta qualcosa in più. Quanto poi in realtà possano dare dipende da molti fattori tra i quali il progetto è il dominante e l'alimentazione, generalmente, è secondaria. In altre parole, normalmente la protezione in corrente scatta prima che si arrivi ai limiti dell'alimentatore - ma già in quel momento l'alimentatore non sarà tanto tranquillo.
I Non consiglio di cambiare i limiti dei dircuiti di protezione a meno che non abbiate schemi dettagliati, conosciate i componenti, ne sappiate un bel po' d'elettronica, abbiate un laboratorio attrezzato e la possibilità di cambiare i componenti con altri migliori. Tenete presente che i circuiti di protezione non possono MAI essere semplicemente calcolati, essi sono sempre il risultato di un calcolo iniziale e molta, molta pratica, e non sono assolutamente semplici come possono sembrare ad un primo esame.

Per fare un esempio, Yamaha usa, nel suo integrato AX592 (100w/8ohm) due coppie da 80W per canale,

Harman/Kardon usa una coppia da 130W per canale nel ricevitore HK3270 e due coppie, sempre da 130W per canale, nell'integrato HK680 (85W/8 Ohms),

Marantz usa coppie similari nel suo integrato 7000 (95W/8 Ohms), così come fa NAD nel suo 317 (85W/8 Ohms), etc.

Dato che questi componenti sono capaci di grossi spunti di corrente, essi dovranno ovviamente essere ben alimentati con corrente e tensione. In alcuni casi, inclusi alcuni di quelli precedentemente menzionati, ciò non è proprio vero, per ragioni principalmente economiche - lo Yamaha specialmente beneficerebbe parecchio di un'alimentazione più potente, per non parlare del cambio dei dispositivi di uscita.

Quindi assumiamo il valore di picco come limite assoluto come dettato dal costruttore del dispositivo - non si può sbagliare in questo modo. Se è di più di quello che realmente sarà erogato, almeno non avremo problemi dall'alimentatore ma normalmente sarà ancora meno se non altro perchè quel valore è dato alla temperatura di 25° che non viene mai mantenuta durante il funzionamento e quindi la potenza fornita diventa minore. Controllate i dati dei transistors in qualche tabella comparativa, e se essi sono dati per 12A continui, assumiamo di aver bisogno di quella corrente. Non è molto scientifico, ma molto, molto sicuro.

Bene - 12A di corrente significano almeno 10,000uF per ramo d'alimentazione in dual mono e 20,000uF con un alimentatore singolo per i due canali. Moltiplichiamo per radice di 2 (per ottenere il valore di picco), o per 1.41, e avremo 14,100uF - un valore non standard, usiamo 15,000uF, o, ancora meglio, due da 6,800 o 8,200 uF in parallelo. Sony userebbe 10,000uF in parallelo con 4,700uF; il motivo è che un condensatore più piccolo filtra meglio alle alte frequenze, ma devo ammettere che non ho mai usato questa configurazione. Per un alimentatore singolo moltiplicate tutto per due e quindi per 1.2.

Caricare questi condensatori non è roba da poco e stressa in misura significativa i diodi del ponte raddrizzatore. Ciò significa che avremo bisogno di raddrizzatori molto potenti. Alcuni, in particolare gli Scandinavi, dicono che i diodi veloci suonano meglio - io non solo non sono d'accordo, in caso di ampli d'alta potenza, ma anzi credo sia vero l'opposto.
I ponti standard sono disponibili in contenitori metallici, che rendono il raffreddamento facile ed efficiente; sono economici, il che li rende di facile e non dispendioso utilizzo. Usandone due, noi condividiamo il carico fra di loro, raddoppiando la loro capacità o dimezzando il loro lavoro. In entrambi i casi essi diventano più affidabili e più capaci di caricare i condensatori che seguono.

La mia preferenza personale va ai KBPC04-25; "04" definisce la tensione, in questo caso 400V, e "25" definisce la corrente, ovviamente 25 Amperes. Mi piacciono per due ragioni - la prima è che hanno dimostrato d'essere estremamente affidabili e la seconda è che hanno i prezzi più ragionevoli.
Sono realizzati in un contenitore metallico con un foro di fissaggio centrale, e sono quindi facili da fissare e raffreddare usando il mobile come aletta di raffreddamento. Naturalmente ci sono modelli ancor più potenti.

I condensatori sono una storia a parte. Ce ne sono di molti tipi, praticamente tutti fanno il loro lavoro, ma indubbiamente quelli buoni daranno all'ampli un suono migliore di quelli più economici. Quindi qui non economizzate. Quali scegliere? Io posso parlare solo per quelli con cui ho avuto esperienze pratiche e questi sono:

Elna.   Bene, questi sono buoni, senza dubbio, ma, per me, non sono buoni neanche la metà di altri, sono solo più alla moda e hanno un miglior marketing.
Insomma non li trovo così eccezionali, sicuramente li metterei in qualsiasi mia realizzazione ma solo se non trovassi di meglio. Ma non vi sbaglierete se sceglierete Elna, le serie black e blue e, ovviamente, le serie Starget e Cerafine.

Philips.  Ho avuto un eccellente esperienza con i Philips, pur essendo questi componenti strettamente commerciali. I nuovi T-network sono fantastici, ma difficili da trovare e non proprio economici. Ideali per l'audio.

Siemens.   I miei favoriti, comunque solo l'eccellente e molto costosa serie Sikorel. Si può facilmente vedere che sono estremamente veloci e di affidabilità estrema ma non sono certo economici. Inoltre non ci sono modelli snap-in in questa serie, quindi abbiamo bisogno fissaggi esterni e connessioni, che sono un problema in più. Qualsiasi cablaggio sarebbe meglio evitarlo se possibile ma, d'altra parte, questi condensatori sono connessi tramite delle ottime viti e vibrano molto meno del tipo snap-in. Se potete scegliete questi, ma siete avvisati - sono molto costosi.

Roederstein (Roe).    Costruiti in Germania, questi sono dei buoni condensatori, ma solo per piccole tensioni. Un acquisto sicuro di cui non vi pentirete, ma non arrivano alle massime prestazioni.

Fischer & Tauche.   Un altro marchio tedesco, raccomandato spesso per il suo rapporto prestazioni/prezzo ideale. Comunque due serie sono offerte con gli stessi valori; la prima è puramente commerciale e non è niente di speciale, la seconda è ok. La seconda serie costa circa il 30% in più ed è molto meglio per l'audio. Ancora, questi sono componenti più grandi fisicamente. Per esempio, il modello da 10,000uF/63V della serie comerciale è 35x70 mm (diam. x altezza) contro i 50x80 mm della serie audio - potrebbe non sembrare molto ma è il 63% in più di volume, usato per più armature.
Sono veloci quasi quanto gli Elna serie black (per Audio), ma più economici, almeno per quanto ne so io. Per essere fissati usano una vite M8x12 o M12x16 sul fondo del corpo del condensatore; non è il massimo ma meglio dei tipi snap-in.

Aerovox.   Ho provato solo un paio di questi, la serie T, e ho trovato che rendessero il suono piuttosto smorto. Non fanno per me, grazie, non ha importanza quello che la stampa dice di loro.

Qualsiasi sia la scelta, provate il parallelo.

Ed ora qualche tabella di pronto utilizzo.

Il posto dove preferisco acquistare i componenti è Monaco, in Germania. È relativamente vicino a dove vivo, i prezzi sono ragionevoli e molti componenti sono disponibili "on stock". Perciò tutte le informazioni sulla disponibilità e i prezzi sono basate sui miei fornitori a Monaco; comunque non prendete questo come una raccomandazione specifica, siete liberi di trovare i fornitori che volete.

Il mio primo fornitore è un'azienda chiamata Buerklin (sito: http://www.buerklin.de, e-mail: info@buerklin.de), tutti i prezzi e i numeri di codice indicati si riferiscono al loro catalogo '99. Negli anni mi sono accorto che i loro prezzi variano molto poco e sono una buona indicazione della tendenza del mercato; naturalmente alcuni componenti sono più economici mentre altri più costosi rispetto ad altri posti.

Raddrizzatori

B125C3700/2200, 125V, 2.2A senza dissipatore, 3.7A con dissipatore, p/n 55 A 860, prezzo DEM 3,20

B125C5000/3300, 125V, 3,3A senza dissipatore, 5 A con dissipatore, p/n 55 A 908, prezzo DEM 3,80

PSB 35/02, 200V, 35 A con dissipatore, p/n 57 A 260, prezzo DEM 29,40

Condensatori

Siemens Sikorel, 10,000uF/63V, 36x108mm, p/n 16 D 670, prezzo DEM 47,80

Fischer & Tausche, 10,000uF/63V, 50x80mm, p/n 16 D 944, prezzo DEM 20,10

Fischer & Tausche, 15.000uF/63V, 50x100mm, p/n 16 D 946, prezzo DEM 26,70

Trasformatori Toroidali

Acquistateli dove potete. Io ho un fornitore locale che è molto buono, ha diverse taglie e fa tutte le modifiche che voglio senza nessun sovraprezzo sul prezzo base del trasformatore di quella taglia. Generalmente uso il suo modello da 800VA, che pesa 6.9 chili e consuma 14 mA a riposo, un'indicazione sicura che egli usa dei buoni nuclei.
Pago 140 Marchi a pezzo, un prezzo abbastanza ragionevole, dato che io ho sempre richieste particolari. Inoltre, per un piccolo sovrapprezzo, è disponibile una schermatura aggiuntiva, cosa che a me piace molto usare. Ma trasportare questi aggeggi attraverso il continente non è ne' economico ne' pratico. Ad ogni modo, è possibile che voi stiate usando i suoi prodotti senza saperlo dato che circa il 99% della sua produzione è esportata e marchiata diversamente, talvolta con nomi piuttosto conosciuti (Ho promesso di non dirlo a nessuno, quindi vi lascio indovinare, specialmente se vivete in Gran Bretagna e in Scandinavia).

Spero che tutto ciò abbia chiarito qualche punto e forse aiutato a conoscere qualche interessante dettaglio. Questo è il nostro sforzo per TNT-Audio.

© Copyright 2001 Dejan Veselinovic - http://www.tnt-audio.com
HTML Editing by Scott Faller

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Traduzione: Giovanni Aste