Bouwverslag buizenversterker - deel 2: Het ontwerp – de voeding

Deel 1 van dit artikel verscheen eerder op HiFi.nl.

Gebaseerd op de beschreven klankmatige eigenschappen van de versterker in het boek van Menno, heb ik de keuze gemaakt voor een set mono-eindversterkers met de EL34 buizen in balans. In het ontwerp zijn geen exotische buizen of dito componenten gebruikt, maar gangbaar, betaalbaar en makkelijk verkrijgbaar materiaal. Het ontwerp zelf is ook erg functioneel, geen toeters en bellen, maar alleen het noodzakelijke om goed te kunnen functioneren.

Schema

Het schema van de complete eindversterker is op te delen in drie stukken: de voeding, de fasedraaier en de eindtrap. Aan de hand van deze deelschema’s heb ik een stuklijst samengesteld met de benodigde materialen en componenten.
Hieronder volgen de schema’s en korte beschrijving van de verschillende delen.

De voeding

Het schema van de voeding is een standaard uitvoering die in principe voor iedere buizenversterker kan worden gebruikt. De voeding van de versterker levert de hoogspanning (Vo), de gloeispanning (f-f) en de negatieve roosterspanning (NGV) voor de buizen. Vooral voor de hoogspanning is hier een waarschuwing op zijn plaats. In dit ontwerp wordt een spanning van ca. 380V DC gebruikt, een spanning die bij aanraking dodelijk kan zijn! Door de grote capaciteit van C20 blijft er na het uitschakelen van de voeding nog geruime tijd hoogspanning aanwezig (ik spreek uit ervaring..). Sleutel dus nooit onder spanning aan de voeding en zorg ervoor dat de condensatoren met behulp van een weerstand (ik gebruik 220k) worden ontladen! En.. meten is weten.

Copyright Menno van der Veen, alhier gepubliceerd met zijn toestemming

Als voedingstrafo heb ik gekozen voor een ingegoten ringkern exemplaar (type 4N605 van Amplimo, zie onderstaande foto) vanwege de gunstige elektromagnetische eigenschappen, de vorm en het gewicht van de trafo.

Een trafo met EI-kern kan hier natuurlijk ook worden gebruikt. Het bedrijf AE Europe wikkelt de trafo’s volgens klantspecificatie.

Het vervolg

De primaire kant van de trafo wordt op het lichtnet aangesloten en afgezekerd met een trage zekering van 630mA in verband met de inschakelstroom van de voeding. Schakelaar S1 dient als hoofdschakelaar voor de voeding en dient dubbelpolig te worden uitgevoerd, zodat de fase en nul geschakeld wordt. De aarde dient als chassisaarde te worden gebruikt, bij het bouwen van de versterkerkast kom ik hier nog op terug.

Voor de primaire aansluiting van de voeding heb ik een euro-connector gebruikt, waarbij de netaansluiting, zekering en dubbelpolige (hoofd)schakelaar in een behuizing zijn samengevoegd. Deze connector kan achter in het chassis van de versterker worden gebouwd. (zie ook de foto hiernaast)

Van links naar rechts: euroconnector, hoogspanningsschakelaar (S2), zekering hoogspanning, connectoren luidsprekers en cinch bus voor de input van het audiosinaal.

De hoogspanning wordt na de zekering en schakelaar S2 dubbelzijdig gelijkgericht en afgevlakt met de RC combinatie. In verband met het inschakelgedrag van de schakeling is het belangrijk dat ook hier een voldoende trage zekering (250mA) wordt gekozen. Schakelaar S2 heeft een stand-by functie: de hoogspanning kan worden geschakeld, terwijl de gloeispanning en negatieve roosterspanning in bedrijf blijven. Kies voor deze schakelaar een robuust type die grote stromen kan schakelen. Tijdens de in- en uitschakelprocedure van de versterker kom ik terug op de functie van deze schakelaar.

Voor de gelijkrichting van de hoogspanning en negatieve roosterspanning kunnen standaard diodes worden gebruikt (1N400x) of exemplaren met een “soft recovery” die een gunstiger schakelgedrag hebben en geen spikes op de voedingsspanning achterlaten.
Voor het optimaliseren van R en C combinatie heb ik van een software-tool (PSU desiner II) van Ducan Amps gebruik gemaakt, die als freeware van het internet te downloaden is. Na het invoeren van de parameters worden de verschillende spanningen en stromen van de voeding (grafisch) weergegeven. Met dit programma is zijn ook de specificaties van een eigen ontworpen voedingstrafo te bepalen.
Door een goede afstemming van de RC combinatie is het mogelijk de rimpelspanning zodanig te minimaliseren dat deze niet / nauwelijks meer hoorbaar is. Een weerstand van 10 ohm in combinatie van een capaciteit van 200uF geeft voldoende afvlakking. Het gebruik van smoorspoelen zal de rimpelspanning nog verder afvlakken, maar dat is (functioneel) niet noodzakelijk.

In dit ontwerp is de gloeispanning voor de buizen is een wisselspanning van 6,3V. De waarde van deze spanning dient nauwkeurig te zijn, omdat afwijking van deze spanning een negatief effect heeft op de levensduur van de buizen. In de datasheets van de buizen staat de bandbreedte van deze spanning aangegeven. Ter indicatie is een signaleringslampje (gloeilampje) van 12V opgenomen, een LED kan hier beter niet rechtstreeks worden toegepast in verband met de stoorpulsen die deze veroorzaakt door het schakelen van de wisselspanning.

De negatieve roosterspanning is een negatieve gelijkspanning van ca. –40V waarmee de ruststroom van de eindbuizen worden ingesteld. Let hierbij op de polariteit van de aan te sluiten componenten. Met PSU-designer kan de juiste afstemming van de RC-combinatie worden gekozen.

In het volgende deel ga ik verder met de functie en de werking van de fasedraaier.