Power Supply: Qual o Motivo do banco de capacitor em amplificadores de som?

[Pedroga]

Estava pesquisando na internet e vi que a maioria dos amplificadores de som para Baixo, guitarra e etc tem um banco de capacitores depois da Fonte... Para que serve esse banco de capacitores??

 

Fonte > banco de capacitores > Amplificador ...

[Renato.88]

12 minutos atrás, Pedroga disse:

Para que serve esse banco de capacitores??

Para manter a tensão constante no momento em que o amplificador precisar. 

Se for um amplificador mais antigo, com fonte linear os capacitores servem pra trabalhar em conjunto com os diodos e transformar CA em CC. 

[alexandre.mbm]

@Pedroga , você pode nos mostrar alguns? Eu gostaria de conhecer a estratégia de gerenciamento do tal banco, para ver se bate com o que estou imaginando.

[Pedroga]

@alexandre.mbm @Renato.88

Eu estou pesquisando sobre amplificadores de som já faz um tempo e vi que eles precisam de Power Supply como estás deste vídeo:

O que tem q levar em conta para saber quantos capacitores você precisa para usar no amplificador? 

Suponhamos um amplificador de 100w acho q a Power Supply deste vídeo já seria suficiente para ele. Correto?

O número de capacitores eletrolíticos para o amp propriamente dito INDEPENDE do números de falantes que vou colocar nele correto?

[.if]

Apesar de  eu não ser do ramo sonorização, existe uma relação entre tais capacitores e o fornecimento de energia para graves no 'momento tum'. Ouvi dizer que tem quem use super - ultra - mega capacitor

 

Meio que tem a ver com o baixo que tem baixa freq...

[rmlazzari58]

Tenho quase nada de conhecimento teórico mas tenho prá mim que, quanto maior a capacitância, menor o ripple. Mas precisa cuidado porque capacitor, quando está descarregado e recebe energia, funciona como curto circuito, dando trancos no alto-falante, o famoso "tum" quando liga o amplificador. Além disso, por um tempo mínimo mas que pode queimar chips mais sensíveis, assim que o transformador recebe energia e até que estabilize, na sua saída haverá uma corrente muito alta. Ou seja, assim que o amplificador é ligado, a corrente muito alta gerada pelo trafo passa direto para o alto-falante.

 

O pessoal costuma usar circuitos chamados soft start, que criam uma espera, antes de mandar energia para o circuito amplificador, de alguns milisegundos - ou até 1 ou 2 segundos -, tempo suficiente para estabilizar a saída do trafo e para "encher" os capacitores.

 

Em inglês tem um bom artigo aqui, incluindo o projeto de um soft start. Nada que o Google Translate não possa resolver. E no site desse mesmo cara tem um artigo, também em inglês, discutindo fontes para amplificadores, aqui.

[aphawk]

4 horas atrás, alexandre.mbm disse:

@Pedroga , você pode nos mostrar alguns? Eu gostaria de conhecer a estratégia de gerenciamento do tal banco, para ver se bate com o que estou imaginando.

 

A ideia é bem simples : na saída de uma ponte retificadora, existe carga do capacitor 120 vezes por segundo, durante um tempo pequeno :

 

Nessa imagem, Vpp é o que chamamos de RIPPLE, ou seja, é aquele zumbidinho de baixa frequência que escutamos em um amplificador conforme aumentamos o volume dele.

 

O transformador da fonte não fornece energia o tempo todo, portanto os capacitores devem suprir a energia durante o tempo em que a tensão do transformador não supere a tensão do capacitor.

 

Quando o volume está bem baixo, quase não consumimos corrente da fonte, então o processo de carga e descarga do capacitor é muito pequeno, e Vpp é muito pequeno.

 

Agora, imagine que estamos em alta potência, reproduzindo um grave de 20 Hz.

 

Nessa situação, ocorre uma grande descarga do capacitor para manter o som de 20Hz , e então haverá uma grande carga no capacitor para repor essa energia, gerando um Vpp muito grande, que vai introduzir uma enorme distorção na saída do amplificador porque a tensão de alimentação vai baixar bastante.

 

Uma simples ideia : durante o período de uma única senoide de 20 Hz, ocorrem 6 ciclos de carga / descarga do capacitor, o que já indica que durante o tempo pequeno  de cada carga do capacitor ele tem de se carregar com o máximo de energia, exigindo uma corrente bem mais alta para isso.

 

Quanto maior o valor do capacitor, e claro, supondo que o transformador consiga fornecer a corrente necessária para a carga, menor será a Vpp, pois o capacitor conseguirá fornecer mais energia nos momentos em que a tensão do transformador não consegue fornecer energia ao amplificador, não exibindo tanta queda de tensão.

 

A solução óbvia é aumentar o valor do capacitor, claro, mas isto gera alguns problemas no dimensionamento das peças :

 

1 - Quanto maior a corrente de carga e descarga dentro de um capacitor, maior o seu aquecimento, é por este motivo que se usa capacitores eletrolíticos especiais, feitos para aguentar 105 graus, e que são mais caros. Muita gente compra os comuns de 85 graus, e logo eles incham e até explodem !

 

2 - Como esses capacitores são bem caros conforme o tamanho aumenta, usa-se um BANCO DE CAPACITORES de valor menor do que o único que seria usado, todos em paralelo, assim temos vários benefícios, como a falha de um deles não prejudicando totalmente o funcionamento, e tendo um aquecimento menor em todos eles, pois o volume físico de todos é maior do que o de um único capacitor grande, e dissipam mais facilmente. Por exemplo, em vez de usar um capacitor de 10.000 uF, usamos 5 de 2.200 uF em paralelo.

 

3 - A corrente de carga dos capacitores pode superar facilmente 5 vezes a corrente máxima exigida pelo amplificador ! A única maneira de se obter tanta corrente é usando um transformador dimensionado para fornecer essa corrente , que vai ficar bem maior do que deveria.... por isso que se usa um valor de capacitor não tão grande como gostaríamos, ou o transformador vai custar uma nota ! Já pensou, dimensionar um amplificador que precisa de uma corrente média de 5A, e ter de usar um transformador que forneça 25A ????????

 

4 - Por ultimo, os diodos da ponte retificadora devem suportar essa corrente de pico, portanto serão maiores e de custo maior.

 

Fazem muitos anos, eu ilustrei com uma simulação do Proteus esse processo de carga e descarga para várias situações de corrente exigida na fonte, era um projeto de fonte de alimentação aqui do Fórum.

 

 

Quanto à pergunta feita pelo @Pedroga , tudo é matemática, meu amigo !

 

Para isso, você precisa saber qual a corrente máxima que seu amplificador consome, e qual é a tensão RMS e potência do seu transformador, pois isto vai limitar o valor da capacitância, e portanto a potência de seu amplificador ( Ripple excessivo) . 

 

Se você se lembrar, em outro post eu citei que hoje em dia se usa fontes chaveadas e amplificadores classe D com baixas tensões justamente pela facilidade em comprar a fonte de alimentação DC de 24V por 10A e que podem ser associadas em série para se obter 48V, que em Classe D permite passar de 400 W fácil....

 

Para saber mais sobre o que eu citei aqui :

 

https://www.quora.com/In-a-half-wave-rectifier-we-used-a-4-7uF-capacitor-What-would-happen-if-we-used-a-larger-value-than-4-7uF

 

Paulo

 

[Pedroga]

@aphawk Caramba! Tu é realmente um professor!

Muito obrigado pelo ajuda Aphawk.

Então os capacitores serão somente para ajudar o Amp e não depende do quanto de falante irei ligar no amp

[aphawk]

@Pedroga ,

 

É que eu trabalhei na Quasar, que fabricava equipamentos de áudio, e eu vi esses problemas na bancada.... foi uma escola excelente !

 

Quantos alto-falantes você for ligar não vai mudar a potência, mas SEMPRE a associação deles tem de respeitar a impedância mínima que o amplificador possui no projeto.

 

Paulo

[Pedroga]

@aphawk Sobre o q você havia dito na parte dos capacitores... Acha que já passei por um problema envolvendo isso 

Eu tenho um Cubo para baixo, Nele tem um alto falante de 8" 10w o cubo tem um amplificador de 20w e consegue ''bater'' o falante de 8" de boa

Mas quando eu ligo o amp do Cubo em um falante de 12" e 80w e coloco muito grave ou aumento muito o volume ele dá umas batidas sem som... Ele vai pra cima e depois de um tempo muito curto volta para baixo, isso se deve aos capacitores do amp do cubo, correto?

 

[aphawk]

@Pedroga ,

 

Não acho que esse seja o problema.

 

Uma caixa que tenha um alto-falante de 8" com 10W vai fornecer um som muito bom quando receber 10W de potência, pois foi projetada para isso.

 

Já uma de 80W não vai ter um bom rendimento com 20W, além do que existem caixas e CAIXAS, na verdade uma caixa sempre precisa dos parâmetros do alto-falante no projeto, se você trocar o modelo do alto-falante, o som da caixa muda....

 

Se o som está bom na caixa de 20W, e não está bom na caixa de 80W, os capacitores não tem nada a ver com o problema, ok ?

 

Paulo

 

[Pedroga]

@aphawk Comprei as duas caixas...

O de 12" é um gabinete da Borne própria para isso. O som ficou tipo OTIMO quando não esta muito alto mas quando elevo o volume do amp do cubo ele da umas travadas 

@aphawk Irei fazer um vídeo disso qualquer dia desses...

[Renato.88]

2 horas atrás, Pedroga disse:

Mas quando eu ligo o amp do Cubo em um falante de 12" e 80w e coloco muito grave ou aumento muito o volume ele dá umas batidas sem som...

Isso se deve ao amplificador ser fraco para o alto-falante. 

Para conseguir os 80W ou próximo disso o amplificador precisa fornecer uma tensão bem maior. 

[aphawk]

4 horas atrás, Pedroga disse:

Mas quando eu ligo o amp do Cubo em um falante de 12" e 80w e coloco muito grave ou aumento muito o volume ele dá umas batidas sem som...

 

Bom, o Cubo tem apenas 20W de potência ;  antes, com a outra caixa de 10W, você não excitava o amplificador no máximo, e não conseguia perceber qualquer problema de distorção.

 

Agora, você está usando a potencia máxima, e as falhas de design aparecem no som com problemas de distorção, seja por falta de corrente da fonte, ou falta de capacitores de filtragem, aí só mesmo colocando no osciloscópio e vendo ....

 

Paulo 

[alexandre.mbm]

Em 27/03/2022 às 19:53, .if disse:

Ouvi dizer que tem quem use super - ultra - mega capacitor

Meio que tem a ver com o baixo que tem baixa freq...

 

Imagino que esse produto controla seu carregamento, ou seja, que ele é um banco de capacitores com gerenciamento. Era nesse "circuito" que eu estava interessado. Pode ser algo mais elaborado do que o esquema RC básico dos livros.

 

[abre parênteses]

 

18 horas atrás, aphawk disse:

uma caixa sempre precisa dos parâmetros do alto-falante no projeto, se você trocar o modelo do alto-falante, o som da caixa muda....

 

O texto é até óbvio, mas a que "parâmetros" você se refere, por exmplo?

 

[fecha parênteses]

 

Em 27/03/2022 às 19:44, Pedroga disse:

estou pesquisando sobre amplificadores de som já faz um tempo, e vi que eles precisam de Power Supply como essas deste vídeo:

 

Atalho para o esquema que é instruído no vídeo:

 

 

Ele seria uma resposta para o que eu busco?

 

Trata-se, no meu entender, de uma fonte linear simétrica não-regulada, com alto capacitor na saída. Um esquema tradicional... o desenhista fez uma "arte" que lembraria uma ponte retificadora com o capacitor em suas entranhas. Ficou apresentável assim por causa da simetria, a presença da tensão negativa. É como interpreto.

 

Mas temos um banco de capacitores?

 

Mais ou menos! Pois há apenas uma dupla de capacitores polarizados (desenhados errado, invertidos na simbologia, ou seja, que não são realmente) "em série" mas, de fato, em paralelo. Existe uma referência de Terra saindo do meio deles...

 

O carregamento desses capacitores ainda não está "gerenciado". Está cru, fiando-se apenas no dimensionamento do transformador e dos diodos.

 

Update

 

@aphawk , @.if , @Renato.88 , @Pedroga

 

menciono-lhes após eu ter alterado muito a redação.

[aphawk]

3 horas atrás, alexandre.mbm disse:

O texto é até óbvio, mas a que "parâmetros" você se refere, por exmplo?

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiIwMfDr-v2AhVRs5UCHQDJB0IQFnoECBQQAQ&url=http%3A%2F%2Fwww.repositorio.jesuita.org.br%2Fbitstream%2Fhandle%2FUNISINOS%2F3365%2Fmodelagem_simulacao.pdf%3Fsequence%3D1&usg=AOvVaw1VSCxoOuQ5nkGWseJ2qbrg

 

Isto é a referencia técnica utilizada :

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Thiele/Small_parameters

 

Paulo

[Pedroga]

@alexandre.mbm Eu não sei... Mas estou buscando fazer um projeto de amplificador de baixo e eu usaria esse modelo de power supply nele para carregar um amp de 100w como este:

Se você notar ele usa esse mesmo ''Power Supply''.

Pretendo colocar um pré amp também.

Eu acho que isso seria capas de empurrar 4 falantes (Ou no mínimo um de 80w)

@aphawk