Усилители IPAL от Powersoft.

[dubstep]

Как многие успели заметить, наш форумчанин Михаил торгующий усилителями Атом, в свойственной ему манере, облил помоями усилитель компании Powersoft, который применяется в сабвуферах Martin Audio ASX, MLX и DSX. Впрочем от него порции помоев доставались всем усилителям других производителей (Китай вообще расстреливается на месте).

В принципе личное дело каждого, как пиарить свою продукцию и опускать или нет при этом продукцию конкурентов.
Вот только в последнем случае с модулем IPAL от Powersoft форумчанин Михаил засветил свою некомпетентность как разработчика цифровых усилителей (именно себя он позиционирует как разработчика усиления Атом). Получилось полное непонимание схемотехники усилителя и уже в который раз отсутствие понимания поведения нагрузки, т.е. катушки динамика (первый раз на сайте ШМ). Саму статейку я сохранил под кнопочкой скрытый текст, для сохранения оригинального текста.

 

Попался под руку умерший через год работы модуль Ipal. [Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Стало интересно посмотреть на него повнимательней из-за заявленных параметров.
Тем более, он свободно не распространяется, а продается только производителям акустики.

Да и динамик в нем уникальный для него сконструированный. [Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]. С сопротивлением 1.2 ома .

Мало того, модуль имеет кольцо обратной связи аж по датчику давления.

Cиловые параметры заявлены невероятно могучие.

Мощность 8500W Пик
ток 120A

Используется этот модуль в гибридном (рупор c фазоинвертором) сабе Martin ASX.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Цена сия монстра подстать заявленным параметрам. Ориентировочно 400 000 р

Давайте посмотрим, что мы получаем за эти деньги, не на бумаге, а в железе. И насколько оно похоже.





Первое, что нужно понять, мощность заявлена не пиковая среднеквадратичная, а абсолютно пиковая. То есть, если приводя к среднеквадратичной пиковой, которую обычно все заявляют, получается 4250W.
Неплохой менеджерский ход для не особо дружащего с физикой покупателя, да?

Ну да Бог с ним, давайте посмотрим, как реализовано хоть то, что осталось от 8500 пиковых ватт.

По началу все красиво. 15 ампер предохранитель на входе, то есть при 220 вольт в сети, можем постоянно забирать 3300W, это больше чем достаточно для того, чтобы на клубном муз сигнале давать 4250W.

Идем дальше, тут у нас 2 последовательных проходных фильтра с номинальным током 6A.





Что, 6 ампер??? То есть, мы можем из сети забирать 1320W???

Треть от заявленного без учета КПД, уже бледноватенько, осталось чуть меньше одной трети.

Дальше идет пфк, по силовым элементам вопросов нет, и диод, и ключ с запасом. Но вот дроссель огорчил, намотан проводом с тонкой лакированной изоляцией без вставки, разделяющей первый и последний виток, а между ними всего-навсего 450 вольт. Усилитель стоит в сабе и постоянно испытывает дикие вибрации, которые перетирают изоляцию. Все это еще усугубляется тем, что тяжелый дроссель держится на выводах, а силикон, который прыснут роботом в центр и должен был хоть как-то придержать его, попал только на плату, а дроссель не захватил. В общем, отказ этого элемента вопрос времени, такой подход классика для Китая, но для родины Феррари и Ламбо - не комильфо.

Дальше раскачивающие ключи, транс, диодный мост и электролиты, тут тоже вопросов нет, все с запасом.

Дальше усилительная часть, тут 2 полумостовых канала, работающих в параллель на одну нагрузку. Получается как один полумостовой усилитель, но в каждом плече по 2 транзистора.

Они расположены на нижней стороне платы.






Отогнем, посмотрим, что там за звери, ведь заявлено 120 ампер, то есть по 60 ампер на брата.




fairchaild 45n50f





Ё моё, 28.4 ампера держит, получается с двух надежно можно получить 56.8 ампера. При учете того, что динамик используется с реальным импедансом доходящем до 1.2 ома, получается абсолютно пиковая мощность, которую они объявили в 8500 ватт, равна 56.8*56.8*1.2=3871 ватт, переводя в средне квадратичную общепринятую, получается 1935 Ватт.

Почему берется ток транзистора при 100 градусах??? а потому, что для того, чтобы удержать температуру кристалла на 25 градусах при реальной работе, его надо поливать жидким азотом или опустить в океан.

Получается реальная моща, которую он может давать на 1.2 ома - 2 кило …

Может мы что-то не так считаем, обратимся в программу настройки ДСП этого модуля




Упс… все начинает срастаться.

По порядку:
Pk curr, пиковый ток - 100 А, а не 120 А, как заявлено, притом надежно, по их мнению, только 70
RMS ток - 35А
Пиковая мощность - 5000 ватт, 2500 ват куда-то сбежало вообще, притом надежный пик 3000 ватт
А средняя мощность надежно только 600 ватт… становится ясно, почему на входе стояли фильтры 6 ампер….


Для того, как его позиционирует Мартин, как Premium club installations, мягко говоря, жидковато. Ясно, что в клубе нужно лупить бас бочка без передыху всю ночь. А не 1 тычек и потом отдышка… Понятно, почему он валяется мертвый через год…

По поводу сервосвязи через датчик давления и супер патентованной технологии коррекции, мое личное мнение - очередной мыльный пузырь. С начала выбирается оформление, в котором дикие искажения, а потом начинается заумная борьба с ними, не легче ли сразу выбрать нормальное оформление и не заниматься псевдоумниной?

*Первое что упустил из виду наш "талантливый" разработчик - усилительный модуль IPAL вообще не является привычным нам усилителем мощности. Обычный усилитель при возрастании напряжения на своем входе кратно увеличивает напряжение на своем выходе. Модуль IPAL при возрастании напряжения на входе кратно увеличивает свой выходной ток, а выходное напряжение в этом случае может быть любым, в зависимости от сопротивления динамика в каждый конкретный момент времени. Ранее в профессиональной технике такое усиление не применялось и было популярно у отдельных энтузиастов в домашних самодельных усилителях *(Coda audio)

*Второй момент, упущенный из поля зрения - выходной каскад IPAL имеет отрицательное выходное сопротивление. В практическом применении это означает, что любое "произвольное" движение диффузора динамика моментально пресекается усилителем (толкнули его рукой или это был паразитный резонанс). Все остальные, привычные нам усилители имеют положительное сопротивление выходного каскада.

*Третий момент - IPAL имеет цепь, с помощью которой возникающая противо-ЭДС динамика подпитывает конденсаторы блока питания усилителя. Правда это имеет место только при работе на больших мощностях.

Не заметить подобные три момента можно только в случае не большой квалификации в области усилителей мощности или под влиянием желания очернить продукт любого производителя.

*Четвертый момент - сопротивление динамика. В статье мощность IPAL настойчиво просчитывается при сопротивлении катушки 1.2ом. Два элементарных момента совсем не учитываются:

1. Термокомпрессия. Катушка динамика разогревается моментально и моментально растет её сопротивление(мощность достаточна для кипячения воды, а масса катушки менее 300 грамм)
2. Сопротивление катушки динамика является минимальным только в узком диапазоне частот. Большую часть рабочего диапазона сопротивление катушки возрастает многократно. Привычный нам 8омный динамик в обычном сабвуфере большую часть рабочего диапазона будет иметь сопротивление более 16ом, а в середине рабочего диапазона будет более 70ом.

__________________________

Теперь минимально о принципах работы модуля IPAL с созданными для него динамиками. IPAL это не отдельно взятый усилитель, а неразрывный комплекс динамик-усилитель. На сайте B&C есть два динамика под модули IPAL, однако в сабвуфере ASX используется 21" динамик B&C немного с другими параметрами, но отличия абсолютно не имеют значения.

__________________________

Для простоты понимания вся основная часть будет рассматриваться на примере обычного ФИ оформления с 18" динамиком IPAL. Про ASX в самом конце, т.к. акустическая система гораздо сложнее, чем рассматриваемый фазоинвентор, аналогичный сабвуферу Martin Audio DSX, но принципы работы абсолютно одинаковы.

Итак, динамик B&C 18" под IPAL, все параметры есть на сайте B&C. Любой читатель может повторить все описанное ниже, т.к. я использовал самые распространенные программы WINISD и Hornresp. Программы "немного" далеки от совершенства, но степень их погрешности не оказывает значимого влияния на полученный результат.

WinISD, берем дорогущий B&С 18IPAL и классику жанра, привычный B&C 18TBX100. Ящик у обоих одинаковый, 160литров, ФИ порт на 30гц. Поскольку WinISD не учитывает нагрев катушки, то для 18TBX100 выложен максимально близкий к реальной эксплуатации результат при подведенных 1000вт, а для 18IPAL без учета нагрева катушки паспортные 1700вт, т.е. как есть.
18IPAL зеленый, 18TBX100 красный.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Возникает вопрос, какого черта этот кусок золота 18IPAL (стоимость космическая) при большей мощности играет тише, чем привычный динамик при 1000вт?

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

а это ход диффузора у 18IPAL при тех же паспортных 1700вт. Жесть, дюже дорогой динамик, подведена максимальная долговременная мощность, а диффузор далее 9мм с копейками и не сдвинулся. За что платим бабки, если его реальный ход 16мм на сторону, а маркетинговый еще больше и нет возможности этот ход использовать?!
Ну да ладно, посмотрим на сопротивление этого 18IPAL в этом ФИ.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Уже интереснее! В рабочем диапазоне сабвуфера, от 35гц и до 100гц сопротивление более 4ом. Когда катушка нагреется будет еще больше! Но на сайте B&C заявлено 2.1 ом как минимальное, а Re вообще 1.4ом.

Тут вспоминаем, что IPAL является "токовым усилителем" и ему пофиг на сопротивление нагрузки, он в разумных рамках будет обеспечивать требуемый ток.

Для симуляции работы IPAL я добавил простую эквализацию в среде примитивного симулятора WinISD. Эквализация не имеет отношения к работе токовых усилителей, но в данном случае частично отражает работу модуля IPAL, т.к. как только растет сопротивление динамика, растет и подводимое напряжение к нему, т.е. ток через катушку стремится остаться неизменным.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Эквализация максимально-разумно повторяет контур кривой сопротивления динамика. Эквализацию добавил без всякого фанатима, помня что к динамику уже между 35 и 100гц можно подвести в 2 раза больше. Смотрим ниже что получается для усилителя, который минимально поддерживает ток в нагрузке:

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Полученный результат уже шикарен!
От одного 18" динамика ниже 50Гц мы получили то, что не реально получить от двух 18" с классическим усилителем, а выше 50Гц тоже ощутимая разница при тех же габаритах колонки!
Михаил, как тебе такой вариант, при том же токе, крохотный IPAL модуль уже даванул одной 18" как двумя восемнашками в два раза большем ящике?

Ладно, смотрим что там с ходом диффузора, ведь 18IPAL имеет выстоту катушки 44мм и фланец 12мм, т.е. реальный ход 16мм(44-12)/2, маркетинговый естественно 20мм:

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Теперь вместо ~9мм с классическим усилителем, с модулем IPAL мы выбрали весь линейный ход под 16мм. Замечу что симулятор WinISD завышает ход т.к. не учитывает поведение динамика на большой мощности. Фактически можно получить еще больше давления при тех же амперах- ведь мы поддерживаем ток на росте сопротивления динамика! Мощность неизменна и даже падает, ток не превышаем и получаем рост звукового давления!

Вроде токовый усилитель раскачал динамик, но что там с киловаттами-ваттами, которые отдает усилитель динамику:

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Уоопсс!
Даже паспортные 1700вт от B&C мы не развили на частоте настройки ФИ!

В середине рабочего диапазона мощность вообще падает до 400вт, а звуковое давление при этом возросло до уровня двух 18" динамиков в корпусе в 2 раза больше!
В первые секунды работы катушка раскалится до своей рабочей температуры и сопротивление динамика еще больше вырастит!!!

...

В общем завершу пояснения по поводу работы обычного фазоинвенторного сабвуфера с IPAL, аналогичного Martin Audio DSX и перейду к рупорному сабвуферу ASX. По словам Михаила "сгоревший" модуль именно из этого сабвуфера.
Принцип работы модуля в рупоре ASX аналогичен ранее рассмотренному случаю. Разница лишь в том, что в этом рупоре стоит 21" динамик B&C и сам рупор делает несколько горбов сопротивления катушки, в отличии от одного горба в случае простого фазоинвентора.
В ASX используется немного другой динамик и он отличается от того, что есть на сайте B&C под моделью 21IPAL.
Впрочем отличия не существенные и родной динамик оптимизирован под рупор и дает немного больше давления в диапазоне 80-120гц. Данная разница не имеет ключевого значения для этой темы.

Для начала приведу скриншот из своей программы. Зеленым цветом показан график давления с обычным-привычным нам усилителем, а желтым цветом график давления с токовым усилителем IPAL.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

На желтом и зеленом графиках одинаковая мощность - один ватт!Вот только звуковое давление ощутимо отличается.

На фоне любых усилителей, сабвуфер ASX просто делает ноу-хау :D! Любой обычный усилитель отыграет как показывает зеленый график, а модуль IPAL даванет как показывает желтый график!

Кстати, Михаил, обрати внимание на график: на ~120гц давление приближается к заветным в электроакустике 112дб в полупространстве! Ты же знаешь что такое 112дб?:)

Михаил, ты в своем "обзоре" написал про сопротивление нагрузки 1,2ом
и
даже посчитал ток через транзисторы(умничка!).

Для сабвуфера ASX, вынужден тебя огорчить, все твои расчеты справедливы только для диапазона от 25 до 30гц при холодной катушке! Катушка мгновенно нагреется и сопротивление возрастет, но это пол твоей беды. Вторая твоя беда в том, что внизу басовго диапазона весь музыкальный сигнал не достигает максимума амплитуды, т.к. максимум амплитуды за бочкой, которая лупит в районе от 50 до 100гц....

Впрочем моя собственная программа не образец доверия (вдруг я намухлевал)! По этой причине те же результаты ASX и 21IPAL от B&C в программке HornResp.

HornResp хоть и коряв и не доработан, но сути дела не меняет. В этой программке есть замечательный пункт MaxSPL.
Вводим паспортные 2500вт для 21"IPAL и ход 22мм (а при фланце 18мм грех не использовать такой ход).
Бледно-сервый график для сравнения - давление ASX с обычным и привычным нам усилителем.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

Как такой вариант долговременного давления?

Теперь тоже самое, но уже 4 сабвуфера ASX вместе.

[Ссылки могут видеть только зарегистрированные пользователи. ]

"Горбики" сгладились, а долговременное давление просто чудовищное, под 150дб.


В этом сообщении я не вижу смысла писать о дальнейших "фишках" IPAL.
В статейке наш профессионал-рекламщик Атома, посчитал максимальную мощность как 2кВт. К его сожалению эти 2кВт акутальны либо для резистора-электроплитки, либо для не рабочего диапазона сабвуфера ASX (ниже 30гц). В прочем даже этих мощностей достаточно для IPAL, чтобы звучать ощутимо громче, чем любой другой усилитель.
Сюда добавим то, что токовое управление на фоне максимального отношения BL^2/Re позволяет еще и отойти от механических ограничений подвижной системы динамика. Поскольку сопротивления динамика минимально, а ток под контролем, то есть возможности еще повысить отдачу.

*Coda применяла ранее токовые усилители (ИТУН), но давление их саба не было выше 120дб, зато диапазон был от 20гц, примерно.