Wartość bezpiecznika w katodach 2xEL84 P-P AB 20W

[Bart]

Mam gitarowy koniec mocy 20W na 2xEL84 Push-Pull.
Zrobiłem zabezpieczenie lamp mocy bezpiecznikiem i w związku z tym mam parę pytań.

1. Jaką wartość bezpiecznika proponujecie w katodach EL84? Bezpiecznik jest wspólny dla obu lamp (katody najpierw są zwarte jak na poniższym schemacie).
W wersji wzmacniacza 50W na 2x6L6 dają tam bezpiecznik 500mA. Dlatego dałem połowę (250mA) tej wartości, skoro moc u mnie 2 razy mniejsza. Czy jest to za dużo?
Poniżej przykład końcówki 50W z w/w bezpiecznikiem 500mA oraz diodą LED.

2. Czy można by zastosować jakieś inne bezpieczniki powracalne, jak np. polimerowe? Na jakie napięcie i prąd by musiały one być? W sklepie u mnie są tylko na 250V (110mA) i 60V (różnorakie prądy).

3. Czy taki bezpiecznik półprzewodnikowy, jak na poniższym zdjęciu ulega definitywnemu przepaleniu po przekroczeniu swej nominalnej wartości prądu? Można by go zastosować zamiast topikowego w poniższym układzie? Są dosyć drogie, ale mam tam bardzo mało miejsca i taki by mi pasował na początek.

4. Czy powinienem użyć bezpiecznik szybki, czy zwłoczny (obojętnie jakiego typu z w/w)?

Nie znam się zbytnio na tych nowych bezpiecznikach polimerowych i półprzewodnikowych, więc proszę o radę.

[Romekd]

Jak widzisz nikt nie kwapi się z odpowiedzią, gdyż zabezpieczenie bezpiecznikiem lamp we wzmacniaczu gitarowym nie jest proste, jeśli w ogóle możliwe. We wzmacniaczach Hi-Fi, pracujących w klasie A nie ma najmniejszego problemu, gdyż średnia wartość płynącego przez lampy prądu jest prawie stała, więc dobranie właściwego bezpiecznika nie jest sprawą trudną. W opisywanym przez Ciebie wzmacniaczu gitarowym lampy stopnia mocy pracują jednak w klasie B, i to przy bardzo wysokim napięciu anodowym, więc prąd stopnia końcowego jest uzależniony od poziomu wysterowania wzmacniacza. Ta sama wartość prądu, która w normalnych warunkach pracy wzmacniacza jest dla lamp zupełnie bezpieczna (no prawie zupełnie bezpieczna, gdyż warunki pracy lamp, ze względu na zastosowane napięcie anodowe 400 V, są bardzo "wyśrubowane"), w przypadku awarii może bardzo szybko te lampy zniszczyć. Dla 400 V napięcia zasilającego stopień końcowy przekroczenie prądu spoczynkowego 28 mA dla którejś z lamp będzie oznaczało przekroczenie jej dopuszczalnej mocy strat, co przy tak dużym napięciu spowoduje błyskawiczne uszkodzenie lampy. Ty natomiast zamierzasz zastosować bezpiecznik 250 mA, który w rzeczywistości uszkodzi się dopiero przy prądzie dwukrotnie większym. Jak sądzisz, zabezpieczy on lamy w przypadku awarii wzmacniacza?
Bezpiecznik, w opisywanym przez Ciebie wzmacniaczu, zabezpiecza bardziej zasilacz i transformator głośnikowy niż same lampy. Dla lamp EL84 spróbował bym użyć szklanego bezpiecznika zwłocznego 100 mA.

Co do bezpieczników, to ten pokazany przez Ciebie w załączniku określany był kiedyś (może ze 20 lat temu) jako "miniaturowy". Napisałem "kiedyś", gdyż obecnie produkowane są bezpieczniki w obudowach SMD, i to nawet tych najmniejszych. Trudno więc takiego "giganta" nazywać miniaturą Bezpieczniki "półprzewodnikowe" zostały tak nazwane ze względu na tranzystorowe obudowy, w jakich je zamykano. W rzeczywistości nie mają one nic wspólnego z półprzewodnikami. Na dodatek można je stosować w obwodach, w których napięcie nie przekracza 50 V (wyjątkowo 150 V), więc do wzmacniacza lampowego raczej się nie nadają - w przypadku wystąpienia zwarcia w lampie mogą dostać przebicia i ulec zapaleniu.

W załączniku podałem wartości prądów przy których uszkadza się "miniaturowy" bezpiecznik (szybki i zwłoczny). W drugim załączniku umieściłem zdjęcie różnych bezpieczników, które akurat miałem pod ręką.

Pozdrawiam,
Romek

[Bart]

Łaaaaaaaaał!! I to się nazywa piękna, rzeczowa i wyczerpująca odpowiedź i to jeszcze z obrazkami !
Dzięki Romku!!
Jeśli jeszcze te bezpieczniki to specjalnie dla mnie pstryknąłeś aparatem, to podziwiam i dziękuję po stokroć.

Zgadzam się z wszystkim co napisałeś w 100%, potwierdziłeś wszystkie moje przypuszczenia. Wiesz, że ja w tym temacie (lamp) bardziej na razie teoretyk jestem...

Czemu napisałeś, że "bezpiecznik w rzeczywistości uszkodzi się dopiero przy prądzie dwukrotnie większym"? Nie sądziłem, że bezpiecznik aż tak dużo wytrzyma, tj. 2 razy wyższy prąd od podanego na nim i dopiero "strzela".

Kupię więc zwłoczny 100 i 150mA (ciutek więcej ). U mnie nie ma aż 400V (mam nadzieję), będzie trochę powyżej 300V myślę. Czekam na trafo, więc nic nie mierzę na razie.

Może oni (Marshall) faktycznie stosują te bezpieczniki bardziej dla zabezpieczenia trafa, niż samych lamp...
Będę miał jeszcze parę pytań (w nowych tematach), ale to jak już dostanę trafo i zacznę działać.

Poczytełem właśnie jeszcze bardzo pouczające 3 części arykułu z EdW o bezpiecznikach. Polecam wszystkim.
Plik nr 1
Plik nr 2
Plik nr 3

Wszystkim (a szczególnie Romkowi) lepszego Nowego Roku 2010

[Romekd]

Czemu napisałeś, że "bezpiecznik w rzeczywistości uszkodzi się dopiero przy prądzie dwukrotnie większym"? Nie sądziłem, że bezpiecznik aż tak dużo wytrzyma, tj. 2 razy wyższy prąd od podanego na nim i dopiero "strzela".

Przeprowadziłem próby wytrzymałościowe pięciu sztuk popularnych szybkich bezpieczników szklanych 5*20 mm, których prąd nominalny wynosił 160 mA. Wszystkie zachowały się podobnie - przy przepływie prądu o wartości 160 mA nie zauważyłam najmniejszej reakcji bezpiecznika; po dwukrotnym zwiększeniu prądu drucik topikowy wyraźnie się wydłużył i odkształcił, jednak przez okres kilku minut nie uległ uszkodzeniu. Dopiero zwiększenie prądu do 390 mA spowodowało rozgrzanie się drucika topikowego do czerwoności, a po kilku następnych sekundach wysoka temperatura doprowadziła do jego przepalenia. Bezpieczniki tego typu mają jeszcze jedną upierdliwą cechę - choć nie chcą się szybko przepalać przy dwukrotnie większym prądzie, to często potrafią się uszkadzać przy częstych wahaniach prądu o znacznie mniejszej wartości (drucik się nagrzewa i odkształca, a po jakimś czasie ulega zmęczeniu, pęka i przerywa obwód prądu). Pod tym względem lepsze okazują się bezpieczniki zwłoczne ze sprężynką.

Bardzo zbliżone parametry podaje producent bezpieczników miniaturowych (zamieściłem je w poprzedniej wypowiedzi, zerknij). Przy prądzie równym 1,5*In (In to wartość nominalna, podana na bezpieczniku) bezpiecznik wytrzymuje co najmniej 1 godzinę, a przy I=2,1*In co najwyżej 30 minut! Znacznie bardziej precyzyjne i szybkie są bezpieczniki "półprzewodnikowe", ale tych nie powinno się stosować przy wyższych napięciach. Z kolei bezpieczniki polimerowe nie ulegają uszkodzeniu (po ustąpieniu przeciążenia w obwodzie stygną i powracają do stanu przewodzenia), ale są jeszcze wolniejsze w działaniu, a ponadto ich parametry zależą w dużym stopniu od temperatury otoczenia.

Pozdrawiam,
Romek

[sppp]

Miałem kiedyś taki patent w telewizorach (nie-retro). W jednym modelu/serii 28" fabryka dała bezpiecznik 2A. O ile ten bezpiecznik był wystarczający dla pracy telewizora to jednak był przeciążany przy włączaniu przez pętlę rozmagnesowującą. Wytrzymywały 1-3 lat. Przynajmniej szybko się naprawiało. Czasem, przy okazji naprawy innej usterki, miałem okazję oglądnąć sobie taki bezpiecznik i "obwisłym" drucikiem, rozżarzający się lekko przy włączeniu zasilania (i pętli). Co ciekawe Bezpieczniki 2A się paliły a bezpieczniki 3,15A chodzą bez problemu (np. u mojego teścia - 7 lat, telewizor co noc wyłączany wyłącznikiem sieciowym).
Wniosek Romku jest z tego taki, że końcówki lampowej w prosty sposób nie da się zabezpieczyć nadprądowo. W karcie katalogowej EL84 dla klasy B i 300V na anodzie podany jest dla pełnego wysterowania prąd anody 2x46mA i prąd S2 2x11mA. Jednak jest to prąd przy 4% zniekształceń. W przypadku końcówki gitarowej, wysterowanej prostokątem i jeszcze przesterowanej wartość skuteczna prądu może być sporo większa (co najmniej 1,5 raza a pewnie i ze 2 razy). Czy w takiej sytuacji, w gitarowcu zdarzającej się często, bezpiecznik nie ulegnie zmęczeniu, o którym pisałeś? Inna sprawa, że danie bezpiecznika większego niż 100mA mija się z celem - lampa wyparuje szybciej niż bezpiecznik.
Bezpieczniki topikowe są dobre do zabezpieczania układów tranzystorowych - tranzystor najczęściej pada na zwarcie (jeśli nie na przerwę). Jakoś nie wyobrażam sobie lampy która pada ze zwarciem anoda-katoda. W przypadku gdy bezpieczniki mają precyzyjnie reagować na konkretny prąd - nie sprawdzają się. Rolą bezpiecznika (ogólnie zabezpieczenia nadprądowego) jest ograniczenie skutków powstania zwarcia w układzie (niezabezpieczony=pożar) oraz zabezpieczenie zasilacza przed zwarciem (jeśli bezpiecznik jest za zasilaczem). W przypadku jaki poruszył Bart i w sumie we wszystkich wzmacniaczach lampowych podchodzimy od d... strony - chcemy bezpiecznikiem zabezpieczyć przed uszkodzeniem elementy (lampy) których uszkodzenie powinno spowodować spalenie bezpiecznika.
Tak mi chodzi po głowie, że chyba najlepszym rozwiązaniem w tym przypadku jest zabezpieczenie elektroniczne. Można w katody dać rezystor 1-10 omów, od katod rezystor, np 10k, na wejście komparatora i do masy kondensator celem zapewnienia odpowiedniej stałej czasowej. Drugie wejście komparatora z dzielnika/źródła odniesienia. Komparator mógłby wyzwalać tyrystor/mosfeta który zwierał by anodowe do masy (oczywiście między kondensatorami w zasilaczu a resztą układu bezpiecznik). Miałoby to szansę działać skutecznie?
Jeszcze jedno pytanie. Romku, w wątku o warystorach i Miachale Faradayu znalazło się stwierdzenie, że w klasie A należy bezwzględnie zabezpieczyć wzmacniacz przed uruchomieniem bez obciążenia, ale nie straszne mu zwarcie wyjścia. Podobno w klasie B na odwrót - wzmacniacz może pracować bez obciążenia, ale zwarcie wyjścia jest szczególnie bolesne. Czy masz jakiś pomysł na zabezpieczenie przeciwsobnej końcówki pracującej w klasie B (i AB) przed zwarciem wyjścia głośnikowego? Myślałem o bezpieczniku w katodach, ale "otworzyłeś mi oczy", że to nie takie proste jakby się wydawało. Oczywiście można by mnożyć wiele skomplikowanych rozwiązań (z procesorami włącznie) ale być może jest prosty sposób.

Pozdrawiam
Sebastian

[traxman]

Zabezpieczenie PP nie różni się niczym od zabezpieczenia tranzystorowej końcówki mocy. Można wykorzystać komparator lub specjalizowany układ uPC1237. Problem jest z wyłączeniem zasilania. Wyłączając zasilacz musimy rozłączyć ok.400V przy prądzie załóżmy 0.2A co już nie jest łatwym rozwiązaniem (mały wybór przekaźników ze stykami DC na takie napięcia), może lepiej wyłączyć drugie siatki (drobny problem przy UL), lub zewrzeć doprowadzony do końcówki sygnał. Trzeba by sprawdzić organoleptycznie które z tych rozwiązań jest najprostsze i najskuteczniejsze.
W przypadku gitarowca trzeba by chyba porównywać sygnał sterujący PP i sygnał wyjściowy i na podstawie tych pomiarów decydować o wyłączeniu końcówki.

[jethrotull]

Romku, w wątku o warystorach i Miachale Faradayu znalazło się stwierdzenie, że w klasie A należy bezwzględnie zabezpieczyć wzmacniacz przed uruchomieniem bez obciążenia, ale nie straszne mu zwarcie wyjścia. Podobno w klasie B na odwrót - wzmacniacz może pracować bez obciążenia, ale zwarcie wyjścia jest szczególnie bolesne. Czy masz jakiś pomysł na zabezpieczenie przeciwsobnej końcówki pracującej w klasie B (i AB) przed zwarciem wyjścia głośnikowego?

Dziwne, jestem prawie pewien że Fender Blues Jr. ma zabezpieczenie przed pracą bez obciążenia w postaci zwarcia w gnieździe głośnikowym w przypadku braku wtyku...

[Krzysiek16]

I ja już nieraz miałem zwarcie na wyjściu wzmacniacza PP - żadnych problemów. A spróbowało raz mi się obciążenie odłączyć od 2xEL34. Ogień z pieca i trafo głośnikowe do przewinięcia. Na szczęście lampkom nic się nie stało.

[traxman]

I ja już nieraz miałem zwarcie na wyjściu wzmacniacza PP - żadnych problemów. A spróbowało raz mi się obciążenie odłączyć od 2xEL34. Ogień z pieca i trafo głośnikowe do przewinięcia. Na szczęście lampkom nic się nie stało.

To, że nic nie wybuchło to jeszcze nie powód do spokoju, lampy zostały znacznie przeciążone - katoda raczej nie była zadowolona. Warto jednak spróbować pomyśleć nad zabezpieczeniem.

[Krzysiek16]

Katody rzeczywiście mogą być niezadowolone, ale takie przeciążenie jest jednak mniej szkodliwe, niż odłączenie obciążenia, czego już doświadczyłem.

Problem jest z wyłączeniem zasilania. Wyłączając zasilacz musimy rozłączyć ok.400V przy prądzie załóżmy 0.2A co już nie jest łatwym rozwiązaniem (mały wybór przekaźników ze stykami DC na takie napięcia), może lepiej wyłączyć drugie siatki (drobny problem przy UL), lub zewrzeć doprowadzony do końcówki sygnał.

A może by w jakiś sposób wyłączyć transformator sieciowy i równocześnie rozładować kondensatory w zasilaczu opornikiem? Do tego przekaźniki to już nie taki wielki problem, bo na 250V jest całe mnóstwo modeli, a w filtrze to też niewielki problem, bo tych 400V się nie rozłącza, tylko łączy.

[OTLamp]

Radioamator 5/1962

[traxman]

Wreszcie coś konkretnego. Czyli podsumowując trzeba się brać za układ zabezpieczający?

[OTLamp]

Generalnie to kwestia podejścia, moim zdaniem nie za bardzo jest sens rozbudowywania 20W wzmacniacza na łatwo dostępnych i tanich lampach. Co innego gdy byłby to smok na KT88, 6550 itp. Pozostaje jeszcze kwestia pracy końcówki mocy (wzmacniacz gitarowy). Jeżeli stopień końcowy będzie celowo przesterowywany, komparator będzie wytwarzał sygnał różnicowy ograniczający wysterowanie. A może ktoś odkryje nowe brzmienie

[Jasiu]

Czołem.

Generalnie to kwestia podejścia,

... a umiar cechuje mistrza.

Wzmacniacze radiowęzłowe to specyficzna sytuacja - nigdy nie wiadomo co ktoś przyłączy na końcu linii. Łatwo w ten sposób o stosunkowo niewielkie przeciążenia, które przy dłuższej pracy odbiją się na trwałości lamp. W tej dziedzinie też mam jakieś grzechy na sumieniu (Studencka Agencja Radiowa PG "nadawała" przez szczekaczki w akademikach - bardzo dobre audycje). W moim pokoju grały dwie kolumny od Elizabetki.

W dopalaczu domowym taki problem (długotrwałego przeciążenia) nie istnieje. W gitarowym może być to działanie celowe, a jeżeli nie jest - też problem powinien być wyeliminowany "by design".

Natomiast krótkotrwałe przeciążenia nie są dla lamp jakieś dramatycznie niebezpieczne (w odróżnieniu od tranzystorów). Nie widzę sensu budowania specjalnych zabezpieczeń, a cały problem uważam za wydumany.

Pozdrawiam,
Jasiu

[traxman]

Generalnie to kwestia podejścia, moim zdaniem nie za bardzo jest sens rozbudowywania 20W wzmacniacza na łatwo dostępnych i tanich lampach. Co innego gdy byłby to smok na KT88, 6550 itp.

Jeżeli koszt układu nie przekroczy wartości zabezpieczanych elementów to jest sens, przy połączeniu go z układem opóźnionego załączenia anodowego, mógłby być kompleksowym zabezpieczeniem wzmacniacza. Szczególnie przydatny byłby w chińskich grzmotach nie posiadających żadnych zabezpieczeń - z opóźnionym załączaniem anodowego włącznie. Dla kwadry KT88, a nawet EL34 sprawa jest chyba warta zachodu. Nie sadzę, aby układ był droższy niż 30PLN.

W dopalaczu domowym taki problem (długotrwałego przeciążenia) nie istnieje.

Niestety istnieje, napędzanie kolumn o skuteczności 82dB dodatkowo ze spadkami impedancji, wzmacniacze odkręcone prawie na 100%, całkowite zwarcie to nie jest, ale przeciążane są, lampy kończą żywot po kilku miesiącach takiej pracy (końcowe i prostownicze) - a potem wypisują że JJ i cała współczesna produkcja to chłam.