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Project16
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SSR Loudspeaker Protect

le Mer 21 Juin 2017 - 8:56
Bonjour à tous

L'idée n'est pas nouvelle mais il y à pas mal de temps déjà j'envisageais de réaliser une protection pour haut parleur équipée de mosfets en remplacement du traditionnel relais et un échange avec Fab sur ce sujet m'a motivé.
La chose qui pour moi comptait principalement était de pouvoir remplacer les protections de mon USSA-5 sans devoir modifier quoique ce soit et c'est pour çà que les dimensions sont strictement les mêmes que celles qui sont en place. J'ai longuement hésité sur l'électronique de la partie détection DC mais du coup j'ai gardé celle qui équipe déjà mes USSA et mon DX-SA car elle est très fiable et bien étudiée me semble t'il, un autre avantage est aussi la temporisation ajustable de connection des HP.
Pour la réalisation j'ai en premier fait des simulations pour certaines valeurs qui m'ont permis de voir que l'on pouvait ajuster la valeur de détection DC que j'ai situé pour ma part à +/-0.7V.
Je vous présente donc aujourd'hui mon prototype qui est alimenté en 12V et ne voulant pas utiliser les mosfets prévus à cet effet, j'ai pris des IRF540. Il y aura certainement des petites choses à modifier car mes connaissances en électronique sont minces et je compte un peu sur vous pour poser des questions ou suggérer des modifications.

Dernière chose, je tiens à dire que le schéma n'est pas de moi et il est visible ici:
https://sites.google.com/site/quasisdiyaudiosite/dc-detect-speaker-protection








Je vais maintenant adapter quelques valeurs de résistances pour monter deux cartes qui vont aller dans mon USSA-5 et croiser les doigts. lol!

A suivre! Wink
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Mer 21 Juin 2017 - 12:15
Bonjour Project16
Beau projet ! On en avait parlé ensemble.
Pour les mosfet de sortie, tu peux valider le concept avec des irf540 mais leur RDSon minimum est encore trop élevé pour faire du bon travail entre un ampli et un haut-parleur car à eux seul il donne un damping max d'environ 100( 8 ohms / 0.07 ohms). Avec les relais typique utilisés dans les protection de haut parleur ça donne >=160 comme damping qui est juste acceptable. Lorsqu'on ajoute l'impedance De sortie de l'ampli le damping descend encore plus. L'avantage des SSR dans cette application est leur faible RDSon qui va éviter de Reduire le damping résultant de l'ampli ajouté avec la protection. L'autre avantage est qu'ils peuvent supporter un plus gros courant contrairement aux contacts de relais qui peuvent souder. Par contre, les SSR qui passent un courant > que leur max vont tomber court-circuit donc annulé la protection. Cependant, çe courant est Tres élevé (probablemnnt plus que celui max des transistors de l'ampli) et le fusible bien dimensionné pourra empêcher ça...

Donc, il serait avantageux de prendre des mosfet avec moins de 0.02 ohms de RDSon. Aussi, l'optocoupleur doit fournir suffisamment de courant de drive aux mosfet servant de SSR pour qu'ils donnent leur plus bas RDSon.

Bonne continuation 
Fab
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Mer 21 Juin 2017 - 12:51
Salut Fab

Oui les IRF540 étaient juste pour tester le fonctionnement de ce projet et je voulais garder ceux que je vais utiliser pour le montage définitif.
Le circuit imprimé présenté comporte une erreur et une piste doit être coupée et remplacée par une résistance sous le circuit mais j'ai par contre essayé d'avoir les pistes les plus courtes possibles au niveau des mosfets.
Comme je le disais mon montage d'essai fonctionne parfaitement mais j'ai un doute sur le courant choisi pour l'optocoupleur car j'ai quelques lacunes de compréhension avec le datasheet et actuellement je l'ai limité à 1,5 mA environ et à coup sûr je dois être trop bas, pour le voltage c'est 7V mini mais dans montage final alimenté à 26.5V la zener sera de 9V1 car le datasheet donne 9V de valeur typique (peut être une zener de 12V pourquoi pas).
Si tu peux me confirmer quel courant minimum doit traverser la led de l'optocoupleur, çà me rendrait bien service car il faut que tout soit bien calculé pour pouvoir partager ce projet, a savoir que j'ai prévu de pouvoir l'utiliser avec des voltages plus haut (50V) en changeant deux valeurs de résistance.

Voici le datasheet du TLP3906
https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0ahUKEwiY3qDUss_UAhWQUlAKHbiuCqgQFggiMAA&url=https%3A%2F%2Ftoshiba.semicon-storage.com%2Finfo%2Fdocget.jsp%3Fdid%3D15186%26prodName%3DTLP3906&usg=AFQjCNFFQBFYCkHhMdpcc_2tv4dd3U5Q6A

Et celui des mosfets irf2907Z que je vais utiliser
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwigs9XIss_UAhULKlAKHU4-CkkQFggtMAE&url=http%3A%2F%2Fwww.irf.com%2Fproduct-info%2Fdatasheets%2Fdata%2Firf2907z.pdf&usg=AFQjCNFsqLD9sjX1WBjndTug5HszjXSeCw


Wink
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Mer 21 Juin 2017 - 15:16
Voici la partie du datasheet que j'ai appliqué (mal peut être). Embarassed 


Sur mon prototype j'ai appliqué 7V de tension sur le TLP3906 et 1.5mA pour le trigger de la LED.
Je me demandais une chose car apparemment il n'y à pas de tension limite (Voc), donc les tensions de gate des mosfet pouvant aller à +/-20V, rien nous empêche d'appliquer 15V ou 18 V sur le Voc de l'optocoupleur avec 2mA de courant.

Wink
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Jeu 22 Juin 2017 - 8:43
Fab a écrit:Aussi, l'optocoupleur doit fournir suffisamment de courant de drive aux mosfet servant de SSR pour qu'ils donnent leur plus bas RDSon.
Bonjour Fab

Je viens de vérifier combien sort l'optocoupleur en tension et j'obtiens 7.5V en sortie pour 12V en entrée, çà fonctionnera mais on est assez loin des 20V (MAX) de tension de gate des mosfets. Je ne sais pas si la tension de sortie du TLP3906 est proportionnelle à celle d'entrée mais je vais essayer avec 15V en entrée pour vérification.

Pour faire ce test j'ai alimenté l'optocoupleur en 12V à travers une résistance de 1K pour limiter à 10 mA.

Wink
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 0:37
Salut Project16

%5BURL=http://s1298.photobucket.com/user/Fabient1/media/IMG_2621_zpspzkxrmpb.gif.html%5D%5BIMG%5Dhttp://i1298.photobucket.com/albums/ag55/Fabient1/IMG_2621_zpspzkxrmpb.gif%5B/IMG%5D%5B/URL%5D

http://i1298.photobucket.com/albums/ag55/Fabient1/IMG_2621_zpspzkxrmpb.gif

L'ajout du circuit encadré te permettrait d'avoir un courant constant dans l'optocoupleur qu'importe la tension utilisé mais plus grande que quelques  volts au dessus u voltage de la zener.
Un courant d'opto le plus grand possible va améliorer la performance du SSR.
 Fab
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 4:58
Bonjour Fab

Ta solution me plait bien car effectivement le courant ne varie pas quelle que soit la tension appliquée sur le montage mais par contre avec ta proposition j'ai la tension du circuit appliquée sur la led de l'optocoupleur et je ne sais pas si c'est une bonne chose, alors j'ai gardé ta solution mais j'ai déplacé l'optocoupleur et là j'ai une tension fixe un peu inférieure à la zener et aussi un courant fixe.
Bien entendu ce n'est que de la simulation mais voici en image les deux positionnements de l'optocoupleur (led) avec les relevés et tu pourra me dire ce qui est le mieux.

Simulation de ton schéma.


Simulation de ma modification.


Merci! Wink
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 6:32
Bonjour Project16
Dans mon schema, la tension aux bornes de l'optocoupleur est de 1,8vdc (26,5v - 24.7v). En fait elle sera toujours forcée au led d'entrée de l'optocoupleur et le reste sera "absorbé" par le VCE du transistor et la drop dans R5. Aussi, e voltage de la zener peut être plus bas ou même remplacé par un LED. Par contre, il faut regarder la puissance dissipée par les transistors en fonction du voltage d'alimentation plus élevé.

Mais les 2 solutions sont équivalentes.
Fab
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 7:20
Fab a écrit:Bonjour Project16
Dans mon schema, la tension aux bornes de l'optocoupleur est de 1,8vdc (26,5v - 24.7v). En fait elle sera toujours forcée au led d'entrée de l'optocoupleur et le reste sera "absorbé" par le VCE du transistor et la drop dans R5. Aussi, e voltage de la zener peut être plus bas ou même remplacé par un LED. Par contre, il faut regarder la puissance dissipée par les transistors en fonction du voltage d'alimentation plus élevé.

Mais les 2 solutions sont équivalentes.
Fab
Salut Fab

Effectivement après vérification la tension aux bornes de l'optocoupleur est de 1.8V quelque soit la solution.
La mise en place d'une led en place de la zener est bien séduisante aussi et çà fonctionne nickel sur la simulation et çà permettrai pourquoi pas d'avoir un témoin de fonctionnement, le seul truc est que si les valeurs sont adaptées pour une led rouge, une verte en remplacement ne convient plus car le courant sur l'optocoupleur augmente pas mal d'après la simulation.
Pour la dissipation des transistors je pense qu'on peut mettre un BC639 pour alimenter l'optocoupleur à la place du BC546.



A suivre! Wink
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pinnocchio
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 9:03
Beau projet très intéressant!! Je vais suivre cela de près

Pour l'alimentation, je te suggère un équivalent 7812 mais en "switcher" qui peut prendre de 15 à 30Vdc. Ca permettrais de pouvoir utiliser une grande variation de voltages en entrée. Je vais trouver un modèle comme exemple.

Do
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 9:40
pinnocchio a écrit:Beau projet très intéressant!! Je vais suivre cela de près

Pour l'alimentation, je te suggère un équivalent 7812 mais en "switcher" qui peut prendre de 15 à 30Vdc. Ca permettrais de pouvoir utiliser une grande variation de voltages en entrée. Je vais trouver un modèle comme exemple.

Do
Salut Do

J'ai adopté le rajout du transistor de sortie que proposait Fab et je suis revenu sur une partie que j'avais dessiné avec une zener en remplacement d'un pont diviseur pour alimenter les transistors d'entrée et je suis très satisfait de la simulation.
Pour tout te dire ce projet va pouvoir être alimenté de 12V à 50V sans changer aucun composants, toutes les valeurs requises en volt et en mA sont présentes et stables et actuellement je suis au plus près du datasheet du TLP3906. Les valeurs relevées en courant montrent aussi que les composants devraient fonctionner dans de bonnes conditions.

Je vais monter une platine d'après mon schéma final et je vous tiendrai au jus.

Wink
nounouchet
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 11:45
Encore une belle initiative de notre cher Project16 !
Projet très intéressant également pour ma part.

nounouchet
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 23 Juin 2017 - 13:23
Voilà, j'ai monté une platine entièrement équipée mis à part la diode TVS entre le 'IN' & 'OUT' mais j'ai eu quelques soucis de température de fer à souder et les soudures des mosfets ne sont pas très belles. Cette platine peut être considérée comme le prototype de validation et si son fonctionnement est celui attendu il restera en place dans mon USSA-5.
Après mes essais que j'espère concluants je posterai le schéma définitif et ensembles on pourra éventuellement faire des modifications mineures sur certains composants qui peuvent êtres négligés et ensuite Je pourrai proposer un layout pour les intéressés par ce projet.



Wink
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Sam 24 Juin 2017 - 9:01
Salut à tous

Les essais sur le USSA-5 sont concluants! cheers
A l'écoute il n'y à aucun problème apparent mais maintenant il faut procéder à des mesures pour vérifier si il n'y à pas d'écrêtage du signal et le facteur d'amortissement.
Fab, comme tu le soupçonnais le transistor qui alimente l'optocoupleur chauffait beaucoup ainsi que la résistance de polarisation donc un BD139 est obligatoire à cette place et la résistance doit être une 1.5W minimum.
Sur table avec 30V d'alimentation il a fallu aussi que je redimensionne quelques valeurs de résistances pour faire travailler le transistor juste avant le BD139 et les zener dans de bonnes conditions et ramener les courants à des valeurs inférieures pour éviter une chauffe excessive.
Pour résumer j'ai mis des valeurs de composants pour une alimentation de 30v (26.5V dans le USSA-5) avec un courant limité à 14mA sur l'optocoupleur et là 'tip-top', tout est correct!
Cependant il y à un truc qui ne me plait pas trop, c'est la temporisation car elle ne fonctionne pas dès la première mise sous tension mais par contre elle fonctionne après un test de détection DC. Rolling Eyes





Telle quelle cette protection nécessite de modifier certaines valeurs de résistances selon la plage de tension mais j'ai une idée qui sur la simulation fonctionne impeccable et permettrait de ne changer aucune valeur dans une plage de 12V à 50V (juste un petit réglage sur un trimmer).
Quand le problème de la temporisation sera réglé (ou alors je la supprime) je partirai sur la conception d'un layout qui vous convient le mieux (mosfets sur pattes, trimmer ou pas, etc...)

A suivre! Wink
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Dim 25 Juin 2017 - 12:19
Bonjour à tous

J'ai fais quelques essais aujourd'hui sur mon prototype pour les réglages du courant obligatoire selon la tension de service et çà fonctionne 'Tip-Top', les tests ont été faits avec une tension de 15V et une autre de 30V.
Les images de la simulation montrent l'ajustement du trimmer sur un plage de 2mA à 4mA, la valeur de ce courant n'a pas d'importance mais ne doit pas être trop haut sinon la zener et le transistor Q5 chaufferait mais surtout la résistance de 10R qui permet de prendre à ses bornes la tension de réglage.
Pour résumer je dirai que 2.5mA est bien et vous noterez que le courant appliqué sur la led de l'optocoupleur ne varie pas (environ 14mA).



Maintenant il ne me reste plus qu'à tester ma petite temporisation sur mon prototype et si c'est bon je vous présenterai le principe.

A suivre! Wink
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Mer 28 Juin 2017 - 14:14
Salut à tous

Ma ch'tite protection fonctionne exactement comme je le souhaitais maintenant et mon problème de temporisation (ajustable) est résolu. cheers
Pour tout vous dire j'ai abandonné le réglage avec le trimmer car finalement il suffit selon la tension d'alimentation de l'amplificateur de mettre les valeurs de résistances souhaitées, un manuel (style ceux de Fab) sera préparé avec toutes les valeurs de composants par tranche de voltage, pour le choix de la tension de déclenchement de la détection DC et de la temporisation.
Pour valider complètement ce projet je vais essayer demain de mettre une résistance de décharge du condensateur de la temporisation et  je vous proposerai un layout. A noter que pour les mosfet ils ne seront en version CMS.

Voici en image la maltraitance de mon pcb. Sad 



Et le schéma revu



A suivre! Wink
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Mer 28 Juin 2017 - 14:31
Salut Project16 
J'aime bien les montages de pcb maltraités pour du prototypage...
Je suppose que tu vas enlever le timer 555 et juste indiquer la valeur de R dans le RC
pour la constante de temps du timer...
Bonne continuation car tu auras sûrement bc de succès avec 
la popularité d'un tel circuit à SSR. Prépare toi à des grosses
Quantités.

Fab
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Mer 28 Juin 2017 - 15:08
Fab a écrit:Je suppose que tu vas enlever le timer 555 et juste indiquer la valeur de R dans le RC
pour la constante de temps du timer...
En fait c'est très simple et dans mon essais j'ai 3.6s environ (les condensateurs ont une tolérance assez large) que l'on obtient avec une petite formule.

T = 0.0011 * R * C

Ou alors avec ce genre d'utilitaire en ligne:
http://www.ohmslawcalculator.com/555-monostable-calculator

Wink
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Jeu 29 Juin 2017 - 14:46
Salut à tous

J'ai quasiment terminé mon layout et voici une petite idée du pcb final qui fera 47mm x 61mm.
Sur les images les pistes de masse ne sont pas tracées car elles se feront avec un plan de masse.





A suivre! Wink
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 30 Juin 2017 - 9:24
Comme le timer 555 a un voltage maximal autorisé de 18vdc, je suppose que IC1 n'est pas un timer 555 si on veut opérer à 30vdc ou plus....
Fab
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AV_Freak
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 30 Juin 2017 - 10:27
Salut Fab,
Il y a une diode Zener D2 sur le Vcc du 555
Très beau travail Projet16
A+
AV Freak
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Project16
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 30 Juin 2017 - 11:09
Salut à tous

Voilà, j'ai terminé mon layout et vérifié à plusieurs reprises les pistes en surlignant le schéma à chaque étape et tout est OK!
Un petit mot pour dire que les pistes qui véhiculent le courant pour les enceintes sont doublée comme je l'avais fais pour mon layout du USSA-5 (dessus & dessous) et ainsi pas de problème. Les dimensions restent les mêmes car il faut que je remplace celles de mon USSA-5 mais j'envisage de faire un autre layout avec les fiches de sortie directement sur le circuit imprimé mais je vous en dirai plus ultérieurement.

Pour répondre à Fab, oui c'est un 555 mais en version CMOS car il nécessite moins de composants pour sa stabilité (condensateur de découplage) comparé à la version standard et effectivement il y à une diode zener qui permet de l'alimenter dans de bonnes conditions ainsi que les deux transistors d'entrée et çà quelque soit la tension d'alimentation.

Pour résumer je suis arrivé à faire ce que j'avais dans la tête et sur table (dans le USSA-5 aussi) le fonctionnement est nickel avec une plage de tension allant de 12V à 50V avec juste deux résistance à adapter qui sont les seul composants obligatoires, une détection DC ajustable par changement d'une résistance et un délais de connexion HP ajustable également par changement d'une résistance. Par défaut je donnerai une valeur de +/-0.8V à la détection DC et un délais de la temporisation de 4s environ. J'ai prévu également la possibilité d'ajouter une diode TVS dessous. A noter que l'optocoupleur est également coté pistes.



Wink
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 30 Juin 2017 - 11:55
AV_Freak a écrit:Salut Fab,
Il y a une diode Zener D2 sur le Vcc du 555
Très beau travail Projet16
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AV Freak
Salut AV_Freak
Ah merci ! je n'avais pas remarqué.Crying or Very sad
Par contre, je n'aime pas le 555 avec plus de 20 transistors a l'intérieur...ça diminue la fiabilité du circuit global. J'aurais mis un simple transistor à la place....
Mais c'est correct quand même avec le 555 car sera tres fiable tout de même.
Fab


Dernière édition par Fab le Ven 30 Juin 2017 - 12:02, édité 1 fois
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Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 30 Juin 2017 - 12:01
Superbe travail Project16 !!
Ce module saura sûrement trouver beaucoup d'intéressés Laughing
Je suis preneur de plusieurs paires de pcbs  en tout cas.
Une mesure De la résistance de sortie du SSR avec les bons Mosfet de sortie installés serait intéressante.

Fab
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Re: SSR Loudspeaker Protect

le Ven 30 Juin 2017 - 12:23
Fab a écrit:
Superbe travail Project16 !!
Ce module saura sûrement trouver beaucoup d'intéressés Laughing
Je suis preneur de plusieurs paires de pcbs  en tout cas.
Une mesure De la résistance de sortie du SSR avec les bons Mosfet de sortie installés serait intéressante.

Fab
Je peux effectuer une mesure sur mon prototype qui est équipé d' IRF2907 qui ont un RDS(On) de 4.5Mo avec un courant 14.1mA sur l'optocoupleur si tu veux.
Je fais çà avec un multimètre?

Wink
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Re: SSR Loudspeaker Protect

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