Bu sayımızda sizlere Sayın Kaan Seler tarafından üretilmiş VTM 130 Triyod Monoblok Amplifikatörün hikayesini kendi kaleminden sunuyoruz. Geçen sayımızda başladığımız ülkemizden hobiistlerin ürünlerini okuyucularımıza tanıtmaya yönelik bu yazı dizimize katkıda bulunup projesini bizlerle paylaşan Sayın Kaan Seler’e teşekkür ederiz.
Lambalı ampliler DIY’er için her zaman cazip projeler olmuştur. Lamba türleri ile denemeler yapmak, baskılı devre tasarım ihtiyacı olmadan devreler kurabilmek, devrelerin basit ve anlaşılır, şemaların ve malzemelerin ulaşılır olması, ölümcül çalışma voltajlarını unutursak lambalar ile çalışmanın cazip yönleridir. Elektronik mühendisliği eğitimimin bir parçası olmayan bu dinozor benzeri yaratıklar benim de ilgimi çekti ve modelleme, simülasyon imkanlarının artması ile konuyu detaylı tetkik etme imkanım oldu ve bunu bir dizi DIY çalışması takip etti.
Öncelikle sizlere genel tasarım yaklaşımımdan da bahsetmek isterim. DIY ampli projelerinde tasarıma önce hedef çıkış gücünü saptamak gerekir, buna uygun çıkış lambası ve mimariyi seçilir. Daha sonra çıkış katı için gerekli sürmeyi sağlayacak sürücü devresi tasarlanır. Sürücü devresi için güç, yükseltme katsayısı ve çalışma voltajları uygun lambalar seçilir. Düşük distorsiyon ve yüksek dinamik alan için sürücü devresinin salınım genliğinin normal çalışma ihtiyaçlarının üzerinde olması hedeflenmelidir. Ses kalitesi için ampi geri besleme uygulamadan en az 20Hz 20KHz frekans
kapsaması ve düşük distorsiyonlu olacak şekilde tasarlanmalıdır. Spice benzeri bir devre simülatörü kullanarak devrenin optimizasyonu prototip üzerindeki iterasyonları azaltacaktır.
Trafo tasarımı devrenin tasarımı ile bir bütündür. En düşük frekansta maksimum güçte seçilen trafo nüvesi ile satürasyonun çok altında çalışma hedeflenmeli, ancak bu seçim kaçak endüktans değerini artıracağından inter leaving gibi teknikler ile yüksek frekans performansı arttırılmalıdır. Mühendislik ilmi sargı metodlarının optimizasyonunu gümüş veya bakır tel tercihinden önde tutar.
Besleme devrelerinin ve filaman voltajlarının regüleli olması ampinin her zaman en uygun voltaj değerlerinde çalisacaginin garantisidir. Bu da ses kalitesi ve uzun lamba ve cihaz ömrü demektir. Bence regülasyon kullanmak bu maliyet ve efora değer.
Baskılı devre tasarımları özellikle yüksek voltaj atlama risklerine ve yüksek malzeme ısılarına dikkat edilerek yapılmalıdır. Baskılı devre kullanmak bir çok point to point meraklısına ters gelse de baskılı devre tasarımı da bir sanattır ve doğru yapıldığında point to point’ten daha iyi sonuç verir.
Son olarak prototip yapılarak model uyumu ve hedeflenen çalışma değerleri ölçülerek devrenin doğru çalistigindan emin olunur. Önce besleme devreleri mümkün ise bir varaktör aracılığı ile kademeli olarak devreye sokulu ve test edilir. Daha sonra sürücü devresi kurularak test edilir ve çalışma karakteristiğinden emin olduktan sonra çıkış katı devreye sokulur. En son geri besleme uygulanır. Hiç bir DIY projesinin sorunsuz olmasını beklememek gerekir.
Bu proje için seçtiğim mimari genelden farklı bir yaklaşım örneği. Yüksek güç, geleneksel push-pull yapıdan tamamen farklı triyod mimarisi, özel tasarlanmış trafosu ve mosfet regüleli güç kaynakları kullanımı, DIY yapıdan uzaklaştıran ana özellikler. Devre şemalarını herhangi bir internet sitesinde görebileceğiniz bir tasarım değil.
Ama asıl fark çıkış katı mimarisinin circlotron mimarisi üzerine kurulması. David Hafler’in günün en popüler ultra linear patentini kullanmak istemeyen Western Electric tarafından bulunan bu yapı, günümüzde Tenor audio, Garff, Joule Electra gibi high end OTL yapılarda ve rahmetli Dr. Gizmo’nun favorlerinden Atma Sphere ampilerde çıkış transformatörlü olarak kullanılmaktadır. Yarım asırlık geçmişi olan Circlotron yapısı için ABD de 2001 tarihinde R. Karlsten tarafından alınmış yeni bir patente (US 6 242 977 B1) de rastladım. Benim tasarımımda da çıkış transformatörü kullanılmaktadır.
Çıkış lambaları için seçtiğim Rusların meşhur 6C33C güç triyodlarından bahsetmek isterim. Batı dünyasının ilk kez Japonya’ya kaçan bir Rus pilotun kullandığı MIG-21 üzerinde gördüğü bu lambalar, 50 volt anot geriliminde 1 amper akım sağlayabilmekteler. Nükleer bir saldırı sonrasında yarı iletkenlerin kavrulduğu durumlarda 6C33C’lerin hala çalışması beklenen ve asıl kullanım amacının güç kaynağı uygulamaları olan bu 60 watlık triyodlar, son zamanlarda high-end Rus asıllı tasarımcıların LAMM, Balanced Audio gibi ürünlerde tercih ettiği lambalar oldu.
Benim uygulamamda dört adet 6C33C ler 240 volt anod voltajı ve 40W anode disipasyonunda çalışmakta ve bu çalışma noktası yaklaşık -100 volt “grid” gerilimi gerektirmektedir. Genellikle tipik çalışma karakteristiğini veren üretici teknik verilerine
Çıplak görüntüler; Solda 2 adet besleme regülatörleri baskılı devreleri, sağda sürücü devresi alt kenarda filaman regülatörleri baskılı devresi ve kare seramik soketlerin arasında katod resistörleri. güvenmek yerine tasarıma başlamadan lambaların çalışma değerlerini ölçmenin daha doğru olacağını düşündüm. Elimde bulunan 80 adete yakın lambayı yarımşar saat kadar yaktıktan sonra lambaların ölçümlerini yaptım. Yaptığım teste 19 kadarı -95 ila -100, 10 kadarı -90 ila -95 10 kadarı -105 ila -110 ve 20 kadarı ise bu sınırların bile dışında veya bozuktu.
Bu lambaların yüksek gird voltajı anod akımı ilişkisi (trankondüktans) nedeni ile besleme gerilimlerine çok hassas olduğunu gördüm ve voltaj regülatörleri ile beslemenin bu lambaların güvenilir kullanımı için kaçınılmazdı. Regülatör devreleri sırayla önce filaman voltajlarını, sonra sürücü devreleri voltajlarını uygulanmakta ve tüm sürücü devrelerin stabilize olmasından 2 dakika sonra çıkış katı voltajları uygulayacak şekilde tasarladım.
Cirlotron mimarisi ideal trafo uyumuna karşın yüksek voltaj salınımı ihtiyacı ile sürücüler için zor bir yapıdır. Girişte transistörlü akım kaynaklı differential pair kullanılanılarak sinyalin artı ve eksi fazları ayrıştırılmakta ve kapasitör bağlantısı ile 2 çift paralel bağlantılı ortak katod yapıda triyod lamba sürülmekte ve direkt bağlantı ile güç lambaları sürülmektedir. Çıkış lambaları girdlerinde kabaca +85 volt ila -290 volt arasında salınım gerekmekte ve sürücüler bundan daha iyisini yapabilmektedir.
Sürücü olarak kullandığım ECC85 lambaları audio devrelerinde pek rastlanmayan radyo frekans lambalarıdır. ECC85 seçimim elimde bol miktarda bulunuyor olmasına dayanmaktadır. Giriş için de benzer nedenler ile WE417 eşdeğeri 6H3NE Rus NOS triyod lambalar kullandım. 6H3NE ler 6SN7ler kadar olmasa da oldukça az distorsiyonlu lambalar. Bir Rus sitesinde E. Karpov’un yaptığı ölçümlerde 6DJ8, 12AX7, 12AU7 vb popüler lambalar içinde 6H3NE’nin en iyi performansı verdiğini gördüm. Benim yaptığım testlerde de WE417den daha iyi olduklarını görmek içimi rahatlattı.
Bu tasarımın benzeri olmaması uygun trafo bulamama neden oldu ve çıkış trafosunun tasarımını ve sarımını DIY projesi parçası olarak gerçekleştirmek zorunda kaldım. Nüve olarak yerli bir firma olan ENPAY su90b double C core grain oriented silicon iron nüve kullandım. Bu nüveyi tüm odyofillere tavsiye edebilirim. Bobin tasarımını da tamamen bu nüveye göre yaptım. Düşük oranlı trafo tasarımı ve 12 katmanlı interleave sargı tekniği ile geniş frekans kapsaması elde ettim.
Tüm devre tasarımı özgün lamba modelleri ile SPICE tasarım yazılımı, baskılı devreleri Eagle yazılımı kullanarak ve mekanik tasarımı da 3 boyutlu mekanik modelleme yazılımı ile gerçekleştirdim. Toplam 800 watt kapasiteli ve oniki değişik besleme devresi bulunan amplimde besleme trafosunun özel üretilmesi gerekti. Bu konuda kendisi de “odyo” konusuna meraklı hatta ticari lambalı ampli ürünleri olan EKA Trafonun sahibi Ekrem Ağırkan bana yardımcı oldu.
Tüm sinyal kabloları için bakır üzeri gümüş ve teflon izolasyonlu kablolar kullandım. Baskılı devreleri de yine Ankarada bulunan Arıkan PCB ye yaptırdım. Şaseler için 2 mm aluminyum kullandım ve dış yüzeylerin hepsi eloksal iç yüzeyler ise alodin kaplandı. Ön ve üst panelde 5mm aluminyum ve yoğun el emeği gerekti. Yan paneller ise masif maundan işlendi.
Genellikle internet üzerinde yer alan tasarımlar DIY projelerine dönüştürül-düğünde hobiciler bu tasarımların performansını değerlendirecek araçlardan yoksundurlar. Çoğunluk devrenin kade-melerini osiloskop kullanarak inceleme imkanına sahip olmadığından kurdukları devrenin doğru çalıştığından emin olmadan subjektif testler ile, kapasitör hatta gümüş kablolar ve alternatif terminal kullanımı ile ideal sesi yakalamaya çalışırlar.
DIY projesi sınırlarını zorlayan çalışmalarım sonucunda, konsept tasarımdan başlayarak simülasyon ve prototip üzerinde optimizas-yonlar ile elde ettiğim performansı ölçümler ile de doğruladım. Burada ölçüm sonuçları detayına girmeyeceğim ancak 6 ohm yük ile 1KHzte yüzde 3 thd ile 120W RMS güç elde ettiğimi belirtmek isterim.
Sübjektif dinleme testlerini yine kendi yaptığım lambalı preampli ve Krell SACD Standart CD player, Dunlavy SA 4 ve Magnepan QR1.5 hoparlörler ile yaptım. Bilinen referanslardan ADCOM GFA555MkII ile karşılaştırma yapabildim. Elde edilen ses güç seviyesi ve sürme kabiliyeti nedeni ile kaliteli transistörlü amplilere daha yakın ancak bas seslerdeki harmonik zenginlik ve sesler arası temizlik ve dinginlik tipik lamba özellikleri olarak rahatlıkla algılanabilmekte. Uzun süreli dinlemelerde hiç bir şekilde yorgunluk yaratmıyor ve düşük seviyede de keyifle dinlenebiliniyor, yüksek seviyelerde de seste sıkışma olmuyor. Hoparlörün çıkarabildiği en derin baslardan en yüksek tizlere kadar hiç bir fazlalık veya eksiklik hissedilmiyor. Ayrıca 91dB hassasiyeti olan hoparlörlerden kulağınızı dayamadan gürültü duymanız mümkün değil. Oda akustiği daha etkin olsa da amplilerin sahne derinliğinin de oldukça iyi olduğu söylenebilir.
Çıkış Trafosu sarım halinde
Amplileri yaklaşik 5 yıldır kullanmama rağmen şebeke salınımlarına bağlı birkaç problem dışında herhangi bir problem yaşamadım ve tasarım değerleri değişiklikleri ile bu problemler tamamen giderildi. Prototip olarak tanımlanabilecek çalışmamı mükemmelleştirmek için yapılabilecekler sorulacak olursa cihaz güvenilirliğini daha da arttırmak için ısı kontrollü fan uygulaması yapılabilir. Ve tabi besleme voltajlarının daha fazla kapasitörle filtrelenmesi ve soft-switch besleme köprü diyotları da performansı daha da arttıracaktır.
VTM 130 – 130w Triyod Monoblok Amplifikatör
Üretici: Kaan Seler
Mail: kaanseler@gmail.com
Bir yorum ekleyin