Lo scherzo di Alessandro con EZ81 come raddrizzatrice

 Di cosa si tratta

Ampli Lo Scherzo

Chi lo ha costruito

Alesandro  ing.angelini@virgilio.it

Caratteristiche particolari

con PC82 e Raddrizzatrice

Pag. 2

Illustrerò ora il procedimento manuale con l’utilizzo dei grafici:

V_dc = 285 V

I_dc = 50 mA

Il carico visto dall’alimentatore risulta essere R_dc = V_dc/ I_dc = 5700 ohm.

E’ possibile innanzitutto valutare il ripple residuo sull’anodica Vrip(rms) con l’ausilio del grafico riportato di seguito in funzione di ωCRdc (con C valore del primo condensatore di filtro e ω=2πf dove f è la frequenza di rete 50hz – in realtà tale metodo è utilizzato quando C è l’incognita e il ripple residuo è il valore noto che si vuole ottenere, ma dato che il metodo illustrato si basa sull’uso dei grafici lo propongo così).

Nel nostro caso ωCR_dc= 18 e per R_s / R_dc = 10%  (N.B: R_s = R_totale + R_d dove R_totale sono i 150ohm e R_d è la resistenza interna dei diodi. Poiché R_d è incognito il rapporto  R_s / R_dc viene posto uguale 0.15 in quanto generalmente oscilla tra 0.05 e 0.015)  dal grafico corrisponde un ripple minore del 4% (con il solo primo C di filtro)

Passiamo al calcolo delle tensioni.

Quello che occorre è il rapporto R_s / R_dc dove R_s = R_tr + R_{d ,} R_s è la somma della resistenza complessiva del secondario del trasformatore (che conosciamo ed è 150 ohm) e della resistenza interna del diodo, ignota. Si procede per tentativi……

Per raddrizzatori a vuoto ad onda intera con carico capacitivo il rapporto tra la corrente di picco e la corrente media nel diodo (I_d(pk) / I_d(av)) ha un valore variabile tra 6 e 8 per correnti alte. Si assumerà un valore ipotetico di 6.

Quindi si avrà :

I_d(pk) =6 x  I_d(av) = 6 x I_dc /2 = 150mA

Con l’ausilio delle curve caratteristiche (grafico sottostante, pr la EZ81 la retta di riferimento è la 3) si ottiene un tensione diretta anodo-catodo di picco  V_d(pk)  = 20 V, da cui R_d(pk) = V_d(pk) / I_d(pk) = 20 / 0,150 = 133 ohm (per ogni diodo della EZ81).

Ora si passa al calcolo dei valori reali di I_d(pk) e R_d(pk).

R_s(pk) = R_tr + R_d(pk) = 150 + 133 = 283 ohm

Nel successivo diagramma (n=2 per circuito ad onda intera) per nωCR_dc= 2 x 18 = 36 e per R_s(pk) / nR_dc = 283 / (2x5700) = 2,5%, si ottiene I_d(pk) / I_d(av) = 7,5, Ora si potrebbe reiterare il procedimento e ripartire anziché con il valore di 6 (ipotetico iniziale) con 7,5…. Il valore si scosta di poco…….

quindi risulta:

I_d(pk) = 7,5 x I_dc /2 = 188mA

(Da notare che il datasheet della EZ81 da come limite massimo di I_d(pk) un valore di 500mA, siamo ampiamente sotto il valore massimo)

V_d(pk) = 28V  (utilizzando il grafico visto in precedenza)

R_d(pk) = 28 / 0,188 = 148,9 ohm.

Poiché vale R_d(pk) = 0,88 R_d(av)  = 0,93 R_d(rms)  si ottiene :

R_d(pk) = 149 ohm

R_d(av) = 149/0,88 = 169 ohm

R_d(rms) = 149/0,93 = 160 ohm

Rispettivamente nel TA avremo:

R_s(pk) = 150 + 149 = 299 ohm

R_s(av) = 150 +  169 = 319 ohm

R_s(rms) = 150 + 160  = 310 ohm

Ora è anche possibile calcolare con precisione il ripple residuo (adesso abbiamo R_d):

Con il seguente diagramma calcoliamo finalmente le tensioni del secondario a vuoto.

Per R_s(av) / R_dc = 319 / 5700 = 5,6% e per ωCR_dc= 18 risulta dal grafico:

V_dc / E_tr(pk) = 0,82

Per ottenere quindi 285 V in uscita  occorre una tensione di picco e a vuoto sul secondario del TA E_tr(pk) = 285 / 0.82 = 348 volt cui corrisponde una tensione efficace a vuoto:

 volt

Il risultato coincide praticamente con il valore ottenuto (molto più velocemente) con l’ausilio del datasheet della EZ81 e in accordo con il risultato del PSD.

Passiamo alle correnti. Il grafico seguente ci consente di risalire alla I_d(rms) e qundi prevedere la corrente efficace che circola nel secondario del TA, I_tr(rms).

Per  n=2 (raddrizzatori ad onda intera), per R_s(rms) / nR_dc = 310 / (2 x 5700) = 2.72% e per nωCR_dc= 2 x 18 = 36 si ha:

I_d(rms) / I_d(av) = 2,6 con I_d(av) = I_dc /2

Quindi essendo I_dc = 50 mA risulta

I_d(rms)  = 2,6 x I_dc / 2 =  65 mA

Poiché per circuiti ad onda intera con presa al secondario la I_d(rms) = I_tr(rms)  il TA dovrà garantire al secondario continuativamente una corrente I_tr(rms) = 65 mA, in perfetto accordo con quanto simulato con il PSD.

Per quanto riguarda le resistenze da mettere in serie a ciascun anodo della EZ81, sono da ½ Watt. Infatti la caduta ai capi di esse per una corrente di 70mA risulta essere per la legge di Ohm di circa 5 volt, cui corrisponde una dissipazione di circa 0.35w. In questo modo le resistenze fanno anche da fusibile…. Un assorbimento anomalo di corrente le porterebbe a bruciare e salvare il TA.

Alcune foto della realizzazione

A questo punto abbiamo tutti i dati necessari per fornire le esatte specifiche a chi ci deve avvolgere il TA. La soluzione migliore è quella di dare tutte le informazioni possibili sulle caratteristiche del TA e dell’alimentatore. Personalmente oltre a specificare i dati calcolati fin qui (tensione a vuoto del TA, tensione in uscita dall’alimentatore, corrente assorbita dall’ampli e corrente del secondario) ho inviato al Sig. Bartolucci anche lo schema dell’alimentatore stesso, come mi ha consigliato il distributore ufficiale dei trasformatori Bartolucci nella mia zona (audiomarketing di San Marino). Bartolucci ha esperienza da vendere in questo campo, ma più informazioni ha chi deve avvolgere il TA e più basso è il rischio che venga fatto a vanvera (quelli che il Sig. Nardi chiama trasformatori “casual”). A chi avvolge il TA sta poi decidere quanto sovradimensionare il tutto……… Dico solo che mi è stato consigliato, nel caso mi fossi rivolto a un noto fornitore di TA a buon mercato, di richiedere almeno un TA da 200mA, in quanto spesso dimensionati “al pelo” con notevole conseguente riscaldamento, nonché una certa facilità a friggere…… Occorre anche dire però che il preventivo per un TA da 200mA (con ovviamente anche i secondari per i filamenti della PCL82 e della EZ81) si aggirava sui 45,00 € contro i 123,00 € che ho dovuto lasciare per portarmi a casa il Bartolucci. Comunque in definitiva il TA è stato dimensionato per una corrente continuativa al secondario di 100mA (un 40% in più).

Alcune foto della realizzazione

Arriviamo alla fine della storia………..monto il tutto, forse con un po’ di incoscienza……..in quanto ho realizzato subito tutto in versione definitiva……….la prima volta che ho acceso il TA è stato ad ampli finito!

Magari complice anche la solita botta di “C” del dilettante, fatto sta che mi ritrovo un’anodica di 285 V!!! Dopo circa 12 ore ininterrotte di funzionamento il TA diviene appena tiepido (e siamo in piena estate con una temperatura di circa 30° e passa in casa).

Ho utilizzato un Cabinet Hi fi 2000 con frontale e manopola in alluminio. La piastra superiore, reperita a parte, è in alluminio da 3mm, tutta forata con il trapano a colonna, lavorata poi a millerighe e finita con spray trasparente lucido.

La disposizione dei componenti è un po’ anomala…..tutta la sezione alimentazione sulla parte anteriore, con la presa di alimentazione sotto al cabinet (proprio sotto al TA) in modo da non farla girovagare tanto all’interno. Tuttal a sezione audio sul retro, un po’ nascosta per la verità, ma l’estetica era una necessità secondaria.

Ultima nota i coperchi per i TU e le induttanze……….reperirne di già fatti è pressochè impossibile, così armato di pazienza e buona volontà ho utilizzato dei pentolini in acciaio da cucina privati dei manici, stuccati, carteggiati, dotati di viti per il fissaggio e verniciati…………direi che il risultato non è male.

Veniamo al suono……..Premesso che è ancora in fase di rodaggio, direi che le differenze sono udibili, in termini di maggior dettaglio, maggiore limpidezza e pulizia. La maggior preoccupazione era la gamma bassa, che temevo perdesse un po’ di impatto (già limitato vista l’esigua potenza). Devo dire invece che ha acquistato in articolazione, profondità e intelleggibilità. Chiaramente non ci sono stati stravolgimenti eclatanti, ma differenze udibili…….Ricordo comunque che la prima versione che realizzai dello Scherzo iniziò a suonare decentemente non prima di 150 ore.

In definitiva ne vale la pena? Personalmente direi di si, ma la spesa è stata notevole:

TA Bartolucci                                                                                      123.00 €

Cond. Di filtro                                                                                     60,00   €

EZ81 (philips miniwatt) + zoccolo in ceramica                                    20,00 €

Nuovo cabinet (HI FI 2000)                                                                22,00€

Senza contare la minuteria varia, le PCL82 siemens nuove e il commutatore Elma 24 posizioni stereo con relativo kit di resistenze philips all1%..........quest’ultimo funziona egregiamente ma costa una follia (ameno secondo me)……..circa 40,00 € il commutatore e 20,00 € il kit di 48 resistenze tutte da saldare!!!

Tutti i componenti (eccetto condensatori cartae olio e TA) sono stati acquistati presso Audiokit, che si è dimostrato gentilissimo e disponibilissimo.

Vorrei ringraziare in particolare Giaime, del forum Audiocostruzioni.com, in quanto con grande pazienza mi ha guidato durante tutto il progetto, rispodendo sempre a TUTTE le mie insistenti mail.

Ci tengo inoltre a precisare che tutto quanto esposto fin qui è farina del mio sacco, nel senso che “Lo Scherzo”, quello originale, è quello dell’ Ing. Luca Chiomenti (che ringrazio per i suoi consigli in merito a questo lavoro), e quindi questa mia versione, nonostante sia fedele nella sezione audio, non può più essere ritenuto uno “Scherzo” (in tuti i sensi). Insomma per dirlo in parole semplici….per me ne vale la pena e il risultato c’è, ma se volete cimentarvi lo fate a vostro riscio e pericolo (ricordate che i TU originali dello scherzo sono oramai esauriti e introvabili e se ne bruciate uno…….sono cavoli vostri) anche se sono a disposizione per domande e chiarimenti in merito.

Mi trovate qui:  ing.angelini@virgilio.it

Un po’ di foto del lavoro finito e durante la costruzione.