I forbindelse med reparasjon av et par eldre monotrinn ( Stax DMA-X2 ) har jeg utviklet et nytt "rele"-kort basert på MOSFET. Disse brokoblede monoblokkene veier beskjedne 47kg per stykk og kan levere 600W i 8 ohm. Ikke nok med det, men de jobber også i klasse A!
En av feilene var defekt rele på utgangen. Det originale rele-kortet som sitter på utgangen var allerede modifisert for å være tilpasset et annen type rele siden det originale ikke produseres lengre. Dette viser at det er ikke første gangen releet har tatt kvelden. Rele på utgangen på såpass kraftige forsterkere er en uting. De blir etter hvert slitt og vil bidra med økt resistans og forvrengning før de til slutt tar kvelden. Jeg ville derfor teste ut å bruke MOSFET i stedet for rele.
Dette er kjent teknologi fra "solid state" releer gjennom mange år, men det er først de siste årene at MOSFET har blitt så bra at de kan overføre et AC signal med forsvinnende lite tap og forvrengning.
Slik så det originale kortet ut (selve releet er loddet av)
Det nye kortet ser slik ut, og har eksakt samme form og størrelse.
Slik ser koblingen ut. Siden det er en brokoblet forsterker som kan levere ganske høye spenninger valgte jeg å bruke dobbelt sett MOSFET for sikkerhets skyld. Denne skal dermed tåle å skru av opptil 160V spenning. Drivertrinnet vises ikke her.
Disse MOSFET rakkerne (NTBLS1D1N08H) har resistans på kun 1milliOhm per stykk. De tåler ufattelige 351A med strøm og takler 80V spenning når de er åpne.
For å drive MOSFET'ene bruker jeg en spesiell chip som sørger for galvanisk isolering og som driver GATE på MOSFET. Slike kraftige MOSFET har ganske stor kapasitans på GATE så man må drive en del strøm inn og ut av GATE for å skru av og på.
Ved aktivering tar det 5ms fra signalet blir gitt til MOSFET er fullt på. Ved deaktivering tar det 0,25ms. Mer enn fort nok og antakelig en del raskere enn det originale releet.
Hva så med forvrengning?
Jeg koblet dette opp på en brokoblet forsterker basert på Purifi klasse D moduler for å kunne ha et så rent signal som mulig i testen. Høyttalerlasten er nøyaktig 4 Ohm.
På Ch1 måler jeg signalet ut på HT (etter MOSFETene) og på Ch2 måler jeg spenningen over to MOSFET i serie (mellom Amp1 og Speaker på skjema over).
Med 45V ut på HT effekten 500W og peakstrømmene på 15A. Det er jo en lek for disse og det finnes ikke spor av varmeutvikling.
Vi ser at det også utvikles en spenning over MOSFETene på 36mV. Regner man litt på dette finner man at resistansen er 3,3mOhm. Det stemmer bra med at hver MOSFET er 1mOhm pluss 1mOhm i kontakter og kretskortbaner. 3,3mOhm er svært lite og man har uansett større motstand i ledninger osv.
Viktigere er det å se at signalet som oppstår over denne lille motstanden er uten forvrengning. Altså at "signalet" som oppstår over MOSFET er en ren kopi av musikksignalet. Hvis det er det så betyr det at motstanden er lineær og vil dermed ikke tilføre forvrengning.
Bare ved å se på Ch1 ser vi at signalet er på +33dBV (45V) og de høyeste forvrengningskomponentene ligger på -88dBV. Det er -121dB og vitner også om den ekstremt lave forvrengningen på disse forsterkermodulene fra Purifi. Dette er målt etter MOSFET så disse er med i denne målingen.
Men ved å se på målingen over MOSFET (Ch2 og gul kurve) kan vi dykke enda lengre ned i deljene. Der ser vi nemlig at det har dukket opp litt andre harmonisk ved -104dBV. Det er 76dB lavere enn "signalet" som oppstår over MOSFET på -28dBV. Denne andre harmoniske er derfor kun 0,000158 av 36mV, og dermed kun 0,00000013 av de 45V som skal til HT. Det tilsvarer denne andre harmoniske ligger 138dB under signalet.
Jeg har testet å skru av og på disse MOSFET under laster på opptil 21 ampere og spenninger på 83V uten problemer eller ulyder. Det virker bare smooth
Konklusjonen er at man i 2022 kan begynne å bruke rele på utgangen av kraftige forsterkere igjen uten fare for ytelsestap og driftsproblemer. Ved av og påslag er det null lyd å spore i HT og man får alltid en svært "pen" oppstart av forsterkeren.
En av feilene var defekt rele på utgangen. Det originale rele-kortet som sitter på utgangen var allerede modifisert for å være tilpasset et annen type rele siden det originale ikke produseres lengre. Dette viser at det er ikke første gangen releet har tatt kvelden. Rele på utgangen på såpass kraftige forsterkere er en uting. De blir etter hvert slitt og vil bidra med økt resistans og forvrengning før de til slutt tar kvelden. Jeg ville derfor teste ut å bruke MOSFET i stedet for rele.
Dette er kjent teknologi fra "solid state" releer gjennom mange år, men det er først de siste årene at MOSFET har blitt så bra at de kan overføre et AC signal med forsvinnende lite tap og forvrengning.
Slik så det originale kortet ut (selve releet er loddet av)
Det nye kortet ser slik ut, og har eksakt samme form og størrelse.
Slik ser koblingen ut. Siden det er en brokoblet forsterker som kan levere ganske høye spenninger valgte jeg å bruke dobbelt sett MOSFET for sikkerhets skyld. Denne skal dermed tåle å skru av opptil 160V spenning. Drivertrinnet vises ikke her.
Disse MOSFET rakkerne (NTBLS1D1N08H) har resistans på kun 1milliOhm per stykk. De tåler ufattelige 351A med strøm og takler 80V spenning når de er åpne.
For å drive MOSFET'ene bruker jeg en spesiell chip som sørger for galvanisk isolering og som driver GATE på MOSFET. Slike kraftige MOSFET har ganske stor kapasitans på GATE så man må drive en del strøm inn og ut av GATE for å skru av og på.
Ved aktivering tar det 5ms fra signalet blir gitt til MOSFET er fullt på. Ved deaktivering tar det 0,25ms. Mer enn fort nok og antakelig en del raskere enn det originale releet.
Hva så med forvrengning?
Jeg koblet dette opp på en brokoblet forsterker basert på Purifi klasse D moduler for å kunne ha et så rent signal som mulig i testen. Høyttalerlasten er nøyaktig 4 Ohm.
På Ch1 måler jeg signalet ut på HT (etter MOSFETene) og på Ch2 måler jeg spenningen over to MOSFET i serie (mellom Amp1 og Speaker på skjema over).
Med 45V ut på HT effekten 500W og peakstrømmene på 15A. Det er jo en lek for disse og det finnes ikke spor av varmeutvikling.
Vi ser at det også utvikles en spenning over MOSFETene på 36mV. Regner man litt på dette finner man at resistansen er 3,3mOhm. Det stemmer bra med at hver MOSFET er 1mOhm pluss 1mOhm i kontakter og kretskortbaner. 3,3mOhm er svært lite og man har uansett større motstand i ledninger osv.
Viktigere er det å se at signalet som oppstår over denne lille motstanden er uten forvrengning. Altså at "signalet" som oppstår over MOSFET er en ren kopi av musikksignalet. Hvis det er det så betyr det at motstanden er lineær og vil dermed ikke tilføre forvrengning.
Bare ved å se på Ch1 ser vi at signalet er på +33dBV (45V) og de høyeste forvrengningskomponentene ligger på -88dBV. Det er -121dB og vitner også om den ekstremt lave forvrengningen på disse forsterkermodulene fra Purifi. Dette er målt etter MOSFET så disse er med i denne målingen.
Men ved å se på målingen over MOSFET (Ch2 og gul kurve) kan vi dykke enda lengre ned i deljene. Der ser vi nemlig at det har dukket opp litt andre harmonisk ved -104dBV. Det er 76dB lavere enn "signalet" som oppstår over MOSFET på -28dBV. Denne andre harmoniske er derfor kun 0,000158 av 36mV, og dermed kun 0,00000013 av de 45V som skal til HT. Det tilsvarer denne andre harmoniske ligger 138dB under signalet.
Jeg har testet å skru av og på disse MOSFET under laster på opptil 21 ampere og spenninger på 83V uten problemer eller ulyder. Det virker bare smooth
Konklusjonen er at man i 2022 kan begynne å bruke rele på utgangen av kraftige forsterkere igjen uten fare for ytelsestap og driftsproblemer. Ved av og påslag er det null lyd å spore i HT og man får alltid en svært "pen" oppstart av forsterkeren.
Sist redigert:
.
