MOSFET 2x32W mais em conta

[Patines]

Da uma olhada nesse aqui: http://vnav.vn/forum/viewtopic.php?f=19&t=10246

Sim..  foi esse que olhei.  O porém é que o LED, como outros semicondutores, varia a tensão nos seus terminais confrme muda a temperatura, o que vai fazer com que a corrente de polarização no circuito mude.

Gostei da maneira como a saída utiliza o Vbe dos transitores, não a tensão de gate dos FETs para derivar corrente, semelhante a um circuito darlington.  A variação dos transistores bipolares é bem conhecida, por isso é bem mais fácil fazer a compensação de temperatura neste circuito.

Abraços, T+

[xformer]

O outro que o Xformer postou eu não gostei pelos motivos que já falei.  falta de resistor de fonte e pela fonte de corrente ruidosa utilizada...  Além de FET mosca branca.

T+

No livro "High Power Audio Amplifier Construction Manual - 50W to 500W"  do G. Randy Slone (morto em 2010) ele explica sobre as vantagens dos mosfets laterais 2Sk1058/2SJ162, entre as quais a desnecessidade de resistores de fonte (mesmo para balancear a corrente em dispositivos em paralelo) e também não os usa em alguns projetos de amplificadores hi-end disponibilizados no livro (um dos melhores livros que eu tenho sobre amplificadores). Da mesma forma em dois projetos do livro, são usados o circuito de fonte de corrente que segundo você é ruidoso (o 4 da sua tabela). Eu gostaria de saber qual a razão e uma explicação para tal configuração de fonte de corrente ser ruidosa (por favor uma explicação simples para novato, sem entrar em física quântica ou coisa do gênero). Eu realmente não sei e não estudei a fundo sobre fontes de corrente com transistores.

Apesar deles serem caros, segundo ele, esses mosfets simplificam o projeto (na polarização, na proteção, no estágio de amplificação de tensão) e dão uma confiabilidade grande ao amplificador (ele chega a afirmar que eles são praticamente indestrutíveis e que mesmo nos raros casos de falha, não danificam os estágios anteriores).

[Patines]

No livro "High Power Audio Amplifier Construction Manual - 50W to 500W"  do G. Randy Slone (morto em 2010) ele explica sobre as vantagens dos mosfets laterais 2Sk1058/2SJ162, entre as quais a desnecessidade de resistores de fonte

A não necessidade de resistor de fonte, acho que tu é que deve nos explicar, já que não tenho acesso a este livro.   Se tu pudesse fazer este favor a todos e explicar o porque, eu ficaria feliz.  Respeito a opinião de meus colegas(Sr. Slone ou Sr Xformer), mas não é por respeitar que concordo sempre.  Neste caso, gostaria de saber o motivo, para existir a possibilidade de mudança de opinião.  Veja que minha opinião sobre o resistor de fonte é porque ele tem efeito de realimentação regenerativa, o que facilita a polarização.  A colocação ou não desse resistor depende do circuito, não depende pura e simplesmente do dispositivo(FET).

Da mesma forma em dois projetos do livro, são usados o circuito de fonte de corrente que segundo você é ruidoso (o 4 da sua tabela). Eu gostaria de saber qual a razão e uma explicação para tal configuração de fonte de corrente ser ruidosa (por favor uma explicação simples para novato, sem entrar em física quântica ou coisa do gênero). Eu realmente não sei e não estudei a fundo sobre fontes de corrente com transistores.

Este tipo de fonte de corrente é utilizado em CIs, que pressupõem transistores construídos em condições bem controladas e na mesma pastilha.  Seu bom funcionamento é somente uma teoria.  No mundo real, principalmente em transistores diferentes é de dificil utilização.  Eu diria que o uso deste tipo de fonte de corrente é característico de pessoa acadêmica.
O fato da junção base-emissor estar diretamente colocado no emissor do transistor que controla a corrente e de lá para o GND, faz com que no coletor deste, exista amplificação de ruído...  que passa novamente á base do transistor controlador de corrente.  Para evitar isso, no mundo real,  seria melhor colocar um resistor entre o emissor do transistor controlador de corrente e a base do transistor de referência, incluindo também um capacitor entre base e coletor do segundo.  De qualquer forma, existe uma grande variação do Vbe destes transistores, causando uma grande variação na corrente fornecida...  que ao meu ver, é ainda pior que ter ruído.
Monte um fonte de corrente destas, aplique num resistor e escute amplificada que tu saberá do que falo.  Compare com outra de zener na base do transistor com a mesma corrente.  O Zener, por ser geralmente de tensão bem maior que o Vbe do transistor, diminui as variações percentuais de tensão e por conseguinte, corrente.

Apesar deles serem caros, segundo ele, esses mosfets simplificam o projeto (na polarização, na proteção, no estágio de amplificação de tensão) e dão uma confiabilidade grande ao amplificador (ele chega a afirmar que eles são praticamente indestrutíveis e que mesmo nos raros casos de falha, não danificam os estágios anteriores).

Nem me apavorei tanto assim com o preço dos transistores...  o caso é que não se encontram de balaio por aí, o que pode dificultar sua reposição, coisa muito importante para a maioria dos handmakers.  Indestrutível nenhum componente é, mas os FETs geralmente aguentam melhor atrocidades que bipolares.

A etapa de impulso do power a mosfet, por ser de baixa potência e por utilizar fontes de correntes, neste tipo de "amplificadores operacionais" gigantes antes da etapa de potência são bastante difíceis de serem arrastados com os transistores de saída..  mas isso não é característica somente deste par, sim da configuração de amplificador que participa.

Não sei se é obvio o que vou dizer: estas são minhas opiniões baseadas nas minhas vivências, estudos e reflexões, mas acho que "acredite se quiser", pode estar tudo errado!

Abraços, T+

[xformer]

A não necessidade de resistor de fonte, acho que tu é que deve nos explicar, já que não tenho acesso a este livro.   Se tu pudesse fazer este favor a todos e explicar o porque, eu ficaria feliz.  Respeito a opinião de meus colegas(Sr. Slone ou Sr Xformer), mas não é por respeitar que concordo sempre.  Neste caso, gostaria de saber o motivo, para existir a possibilidade de mudança de opinião.  Veja que minha opinião sobre o resistor de fonte é porque ele tem efeito de realimentação regenerativa, o que facilita a polarização.  A colocação ou não desse resistor depende do circuito, não depende pura e simplesmente do dispositivo(FET).

Bom eu traduzo (pode haver algum erro de tradução) então a parte que ele explica as características desses mosfets específicos, e de fato nos projetos em que a etapa só tem um par complementar, ele não usa os resistores de fonte (source), ele só usa nos que tem muitos pares em paralelo (para dividir melhor a corrente entre os mosfets - apesar de dizer o contrário), talvez a estabilidade do circuito de polarização explique a desnecessidade dos mesmos resistores de fonte:

1 - Mosfets laterais tem uma característica de transição de coeficiente de temperatura positiva para negativa em baixas correntes de dreno, tipicamente de 200mA ou menos. Em outras palavras, os mosfets laterais começam com um coeficiente de temperatura positivo como os transistores bipolares (BJT), mas logo que a corrente de dreno se torna significativa (maior do que 200mA), os mosfets laterais ficam com coeficiente de temperatura negativo, automaticamente limitando a corrente de dreno com o aumento da temperatura. Isso é uma característica ideal para aplicações de áudio de potência que elimina muito das complicações existentes em estágios de saídas com BJTs relacionadas à temperatura. Primeiro a tensão de polarização (Vbias) não precisa mais monitorar termicamente os dispositivos de saída. Isso elimina o transistor de polarização (i.e. o circuito do multiplicador de diodo) e preocupações com o monitoramento térmico preciso. Se for mais conveniente, os dispositivos de saída mosfets  laterais não precisam nem mesmo ser colocados no mesmo dissipador já que o monitoramento térmico não é mais necessário. Depois não é mais necessário incorporar resistores de fonte (i.e. análogos aos resistores de emissor nos circuitos com BJTs) com o objetivo de assegurar a correta divisão de carga ao dispositivos de saída em paralelo. O coeficiente de temperatura negativo dos mosfets laterais automaticamente corrigem os desbalanceamento de correntes.

2- Os mosfets laterais são imunes ao breakdown secundário. Essa característica não somente melhora as expectativas de confiabilidade mas também acaba com as necessidades de circuitos complexos de proteção de sobrecarga que existem nos BJTs. Os circuitos de proteção podem ser reduzidos a simples limitadores de tensão e corrente.

3- Os mosfets laterais não exibem características análogas aos efeitos de queda de beta do transistores de potência BJTs. Esta característica elimina um dos três maiores mecanismos de distorção inerentes  aos estágios de saída de potência.

4- Os mosfets laterais são definitivamente mais resistentes e tolerantes. Os dispositivos 2SK1058/2SJ162 que eu recomendo para os projetos deste livros  são literalmente indestrutíveis. Eles são intrinsecamente protegidos por diodos contra descarga de estática, imunes ao breakdown secundário e limitam automaticamente a corrente. (Fusíveis comuns de rápida fusão vão proteger realmente os mosfets laterais contra danos de sobrecorrente. Em contraste os BJTs sempre irão proteger os fusíveis). Pra concluir, é quase impossível destruir um desse dispositivos por acidente. A confiabilidade de qualquer amplificador de potência incorporando um estágio de saída com mosfets laterais será muito superior  a qualquer projeto utilizando BJTs no estágio de saída, mesmo se o estágio com BJTs for extensivamente protegido.

5- Os mosfets laterais, como todos dispositivos mosfets, são dispositivos de tensão. Isto é, eles não necessitam de uma corrente de drive maior do que a necessária para carregar suas capacitâncias de gate relativamente grandes. Consequentemente o efeito de carga sobre o estágio amplificador de tensão é mínimo. Essa característica ajuda a reduzir (ou eliminar) a distorção de carregamento do estágio amplificador de tensão e ajuda a simplificar o projeto do amplificador de tensão.

6- Não há efeito de carga-armazenamento nos mosfets laterais. Portanto são imunes a distorção por chaveamento.

7- Nos raros casos de falha, os mosfets geralmente falham de modo suave, significando que o gate curto-circuita para o source. Nos cenários de pior caso, o canal irá curto-circuitar, mas desses modos, muito raramente um mosfets pifado irá causar uma cadeia de destruição nos estágios anteriores (este tipo de destruição retroativa é chamada de destruição colateral).

8- A precisão da tensão de polarização necessária para o desempenho ótimo de um estágio de saída com mosfets laterais é muito menos crítica que para estágios comparáveis com BJTs. Isso significa que um estágio de saída com mosfet lateral será mais fácil de ajustar e vai manter melhor estabilidade da tensão de polarização no longo prazo.

9- Os mosfets laterais tem uma banda de resposta muito maior que os BJTs de potência. Eles são capazes de um chaveamento mais rápido que os BJTs devido à ausência de portadores de carga minoritários, que é a razão pela qual os mosfets são imunes à distorção de chaveamento. Porém, é debatível se uma banda mais larga é mais vantajosa no mundo real dos projetos de amplificadores. De qualquer forma, uma banda mais larga ajuda a manter a compensação do amplificador de ser instável.

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Este tipo de fonte de corrente é utilizado em CIs, que pressupõem transistores construídos em condições bem controladas e na mesma pastilha.  Seu bom funcionamento é somente uma teoria.  No mundo real, principalmente em transistores diferentes é de dificil utilização.  Eu diria que o uso deste tipo de fonte de corrente é característico de pessoa acadêmica.
O fato da junção base-emissor estar diretamente colocado no emissor do transistor que controla a corrente e de lá para o GND, faz com que no coletor deste, exista amplificação de ruído...  que passa novamente á base do transistor controlador de corrente.  Para evitar isso, no mundo real,  seria melhor colocar um resistor entre o emissor do transistor controlador de corrente e a base do transistor de referência, incluindo também um capacitor entre base e coletor do segundo.  De qualquer forma, existe uma grande variação do Vbe destes transistores, causando uma grande variação na corrente fornecida...  que ao meu ver, é ainda pior que ter ruído.
Monte um fonte de corrente destas, aplique num resistor e escute amplificada que tu saberá do que falo.  Compare com outra de zener na base do transistor com a mesma corrente.  O Zener, por ser geralmente de tensão bem maior que o Vbe do transistor, diminui as variações percentuais de tensão e por conseguinte, corrente.

Ok. Obrigado pela explanação.

Não sei se é obvio o que vou dizer: estas são minhas opiniões baseadas nas minhas vivências, estudos e reflexões, mas acho que "acredite se quiser", pode estar tudo errado!

Mas as suas experiências e estudos com esses tipos de circuitos e sabe o comportamento real deles, é importante saber seu relato. Eu tenho o livro, mas o comprei pra montar os projetos que vieram nele. Mas eu não sou projetista de amplificadores e apenas os monto. Então sua opinião e experiência podem ajudar a identificar e escolher o melhor projeto a ser montado.

abs

[Patines]

Obrigado pela tradução.  Concordo com grande parte do que foi escrito, e tenho bem consciência da estabilidade com a temperatura em baixas correntes..  citando a eu mesmo:

Veja que a vantagem de um 2SK1058 é a baixa corrente onde a estabilidade de IDss X VGSth  com a temperatura ocorre: em torno de 100mA.  Se estiver polarizado em classe AB naquela faixa de corrente trabalha bem, diferente de um IRF530 onde a faixa de estabilidade com a temperatura está nos 6A.

E no mesmo tópico:

Também temos que tomar cuidado com qualquer amplificador de potência sem proteção contra curto-circuito na saída se o falante é comutado com jack ou externo ao amplificador.  Um deslize de ms e sai fumaça dos transistores de saída.

Já queimei MOSFETs indestrutíveis quando era técnico porque o chefão disse que podia "ver se eram indestrutíveis". porém não posso afirmar que MOSFET era pois o meu buffer é curto.   O "Veio" Nunca mais pediu pra eu tentar queimar nada...  Mas queimei os dedos e também tive que consertar(o amplificador) depois.  Realmente só queimou um FET e quase saiu fogo do falante depois.  Concordo com o Sr Slone, é necessário colocar proteção contra sobrecorrente.  na minha opinião, mais quando o falante é comutado, pois geralmente é assim que queima o amplificador...  Pelo mesnos os que consertei.

Da  minha experiência, vejo que os FETS tem diferenças de corrente para uma mesma tensão entre gate e Source.  Essa pequena diferença, faz uma grande diferença na corrente, de maneira que um dispositivo pode queimar após o outro se estiverem em paralelo...  dependendo da diferença de corrente, algum sempre sai prejudicado.
Além disso, é de dificil ajuste a tensão para um baixa corrente no MOSFET, por exemplo 20mA, longe dos 100mA de estabilidae, caso não existam resistores de fonte.
Resumindo: estamos amarrados a uma corrente de polarização igual ou próxima da corrente de estabilidade do MOSFET.  Somos barcos levados pela corrente, o projeto nos manda!  Ainda é bom lembrar: 100mA X 60V = 6W.  Já vai amornando o bicho, imagina agora com uns 4 transistores...um classe AB bem desaforado.

Com resistor de fonte, podemos utilizar uma ampla gama de MOSFETs..  mas para isso temos que usar circuitos de compensação: um preço que estou disposto a pagar.

Continuo opinando que é necessário resistor de fonte para estes amplificadores que apareceram aqui,..  a não ser aquele último do KEM, onde realmente é dispensável...  mas a polariza é por Vbe de transistor bipolar.

-----------------------------XX-----------------------------Outro dia:

Li um interessante artigo, e considero o ultimo esquema(o 3 até agora), muito próximo do que eu considero ideal, a não ser a corrente de  polarização da etapa de saída, que acho muito alta(200mA).  Mas esse projeto agrada a todos, já que na saída está o famigerado par 2sk1058/2SJ162.  porém, este tipo de esquema não exclui a utilização de outros pares de FETs.  Mas pra botar defeito: não gostei que não tem multiplicador de diodos pra acoplar no dissipador.
O interessante é que mudou gradativamente o amplificador, sempre melhorando a fonte de corrente(última é com zener) e o último esquema tem espelhos de corrente e não bootstrap.

http://mosfetaudio-didik.com/jfet-mosfet-power-amplifier/

O esquema:


A configuração global da saída(bipolar+FET) é seguidor de emissor, similar a este feito com bipolares:


Eu usaria no amplificador a FET, os resistores de emissor como está na figura acima.

Abraços, T+