home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / electron / 23464 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-28  |  5.3 KB

  1. Path: sparky!uunet!news.univie.ac.at!scsing.switch.ch!univ-lyon1.fr!ghost.dsi.unimi.it!rpi!uwm.edu!spool.mu.edu!hri.com!noc.near.net!mv!leotech!uucp
  2. From: rplourde@leotech.mv.com (Richard Plourde)
  3. Newsgroups: sci.electronics
  4. Subject: 12V Power Amplifier Desig
  5. Message-ID: <728156522.F00001@leotech.mv.com>
  6. Date: 27 Jan 93 04:44:00 GMT
  7. Sender: uucp@leotech.mv.com
  8. Lines: 141
  9.  
  10. Reply to Thomas W. Day regarding 12V Power Amplifier Desig
  11.  
  12. TW>From: thomasd@tps.COM (Thomas W. Day)
  13. TW>Organization: Telectronics Pacing Systems
  14. TW>
  15. TW>Can anyone give me some advise on power amplifier design for 12VDC
  16. pow
  17. TW>supplies (automotive applications)?  Specifically, what kinds of
  18. power
  19. TW>supplies are typically used in high power (50W+) designs?  I am
  20. hoping
  21. TW>find a practical way to get a high voltage (>+/-25VDC) supply for a
  22. bi
  23. TW>amp.
  24. TW>
  25. You probably have gobs of replies on this one.
  26.  
  27. So long as you remember that powerout=Vrms^2/Rload, the choices
  28. become
  29. apparent.  Boost the Vrms or reduce the Rload.
  30.  
  31. With a Peak-to-peak swing of, say, 12V, the Vrms (AC coupled) is
  32. 6/sqrt(2).  If, however, you use *two* amplifiers, with one being the
  33. inversion of the other, and the load between the output of the two
  34. amps (a
  35. bridge circuit) then you can get Vrms of 12/sqrt(2).  But, the supply
  36. voltage in an auto with the alternator running is closer to 14V.  If
  37. you
  38. use a saturating bridge output stage (output comes from the collectors
  39. of
  40. two bipolar transistors ... or use a capacitive-bootstrap drive to
  41. large
  42. area (very low saturation) FETs, then 14*.707 or 10Vrms is about the
  43. best
  44. you could do.  10^2/4ohms=average power(sine wave) of 25 watts.  Use 2
  45. ohm
  46. speakers, and you have 50W.  1 ohm -> 100W.  At least one commercial
  47. system that I know of used 0.7 ohm loudspeakers.  (The transmission
  48. losses
  49. in reasonable wire gauges are excessive.)
  50.  
  51. Or -- you *could* use an output transformer.
  52.  
  53. Or -- you *could* boost the car's battery voltage.  (Back in the
  54. *old*
  55. days [gasp -- I remember those old days] the approach was to use a
  56. "vibrator" (a mechanical chopper, something like a doorbell) to
  57. convert
  58. the auto battery 12V to AC, followed by a transformer to "step up"
  59. the
  60. voltage to the 100V or so required by the thermionic emission valves
  61. (vacuum tubes) in the radio.  Today, of course, you would use a
  62. circuit
  63. with a topology essentially identical to the switching power supply
  64. in
  65. your computer.  (A switching power supply starts by rectifying the
  66. A.C.
  67. line voltage, filtering it with capacitors to make it D.C..  In a
  68. computer
  69. switching supply, you end up with about 180 or 360 VDC, which is then
  70. chopped at a frequency between 20kHz and perhaps 200kHz, then supplied
  71. to
  72. a transformer followed by rectifier diodes and capacitor filters.  In
  73. an
  74. auto, the initial step of AC to DC conversion is unnecessary ... the
  75. rest
  76. of the circuit is essentially unchanged except for the transformer
  77. winding
  78. ratios.
  79.  
  80. Now, as for designing a DC to DC converter.  You'll probably get loads
  81. of
  82. references for construction or theoretical articles.  You *may* even
  83. get
  84. the suggestion that it's easy.  It ain't.  At least, not the first
  85. time.
  86. It *might* be easy, if you go with a cookbook design for which
  87. components
  88. actually exist -- but *NOT* if you need a commercially viable design
  89. that
  90. is reliable and marketable (i.e. not $20 when your competitor does it
  91. for
  92. $3).  Assuming you intend to go for a full design, read the
  93. following:
  94.  
  95. Recommendation #1:  Understand the differences between the switching
  96. circuit types.  Flyback is generally cheap overall, push-pull has a
  97. better
  98. transformer utilization.  Read all you can, *particularly* the
  99. appnotes
  100. for integrated circuits designed for the job.  But, don't become too
  101. easily convinced because *this* appnote is charming and reassuring
  102. while
  103. *that* appnote is obscure and overly technical.
  104.  
  105. Recommendation #2, #3, #4, #5, #6, and #7.  Do *NOT* depend on a
  106. custom
  107. transformer design from a transformer manufacturer.  *UNDERSTAND*
  108. what
  109. core saturation is all about, how to calculate the transformer air
  110. gap,
  111. the interrelationship between operating frequency and inductance
  112. requirements and saturation and parasitic (generally winding
  113. capacitance)
  114. components.  FYI, I spent several months with a fire extinguisher
  115. because
  116. I believed that the transformer manufacturer *met* my 2A saturation
  117. specification.  (The transformer actually saturated at 1.1A, but when
  118. things burst into flame in a few microseconds, it's tough to get a
  119. 'scope
  120. probe on it!)
  121.  
  122. Recommendation #8:  Have a current probe for your 'scope.  Switching
  123. supplies operate in a way that is grossly misleading to anyone who
  124. (deep
  125. down inside) feels that current is just one of those nasty things
  126. that
  127. happens, but voltage it the thing that matters.
  128.  
  129. Good luck.  If *I* were designing a system, I would do everything I
  130. could
  131. to work with the intrinsic battery voltage of the auto.  If it were
  132. for a
  133. "one-off" system, then no contest:  buy, don't build.  If it were for
  134. a
  135. commercial application, then I *might* consider a switching supply. 
  136. But,
  137. a purchased unit is unlikely to do exactly what you want.  The
  138. learning
  139. experience is tractable (and, if you are, like me, a masochist,
  140. rewarding)
  141. but, the first time, it ain't easy.  No how.
  142.  
  143. -Dick
  144. rplourde@leotech.mv.com
  145.  
  146.  ~ WinQwk 2.0 a#746 ~ A loaf of bread, a jug of wine and <occupant>.
  147.  
  148.  
  149.  * Origin: Leo Technology (603)432-2517/432-0922 (HST/V32)
  150. (1:132/189)
  151.