Vollverstärker

Inca Tech "the Claymore"

- oder: "ein zweischneidiges Schwert"

english version

Preis ab 639,- €** (Mitnahmepreis)
**bei Inanspruchnahme Skonto
3 Jahre Garantie*
*Erläuterung siehe Garantiebestimmungen

Revision:

nach Bedarf, mindestens:

• Erneuerung aller Elektrolytkondensatoren und Trimmer
• Ausbau, zerlegen, reinigen und versiegeln aller Bedienelemente

Eigenschaften:

• nur für Lautsprecher-Impedanzen von mindestens 8 Ohm
• schwarzer, strukturierter Pulver-beschichteter Deckel, glänzende, Gold-bedruckte Front
• Phono MM/MC, Schalter an der Unterseite
• Balance-Trimmer an der Unterseite
• 2 Line-Eingänge
• Tape-Schleife mit Monitor-Schalter
• Stummschalter
• 6.3mm Kopfhörerbuchse hinten (nicht schaltend)
• 4 mm Lautsprecherbuchsen

Midi Format mit "no nonsense" Frontplatten-Gestaltung

hinten ist alles Notwendige vorhanden

Einsteller an der Unterseite

Meine zweischneidige Claymore-Geschichte

(zur Erklärung: die Schotten nannten zweihändig geführte Langschwerter "Claymore"...)

Als ich meinen ersten Kontakt mit Incatech hatte, war ich bereits an eine Menge britisches Hifi gewöhnt. Das hier hatte ich allerdings noch nie gesehen oder auch nur davon gehört. Es war eine E-Mail aus Österreich zu einem Claymore, an der ein paar Bilder hingen, die unschöne Fremdeingriffe zeigten. Es war damit schwer zu entscheiden, welche Teile welche Aufgabe haben sollten, ohne den Verstärker auf dem Tisch zu haben, er wurde her geschickt und genauer untersucht.

Neben einer kaputten Endstufe waren einige hässliche Änderungen zu sehen. Die wurden alle zurück gebaut, ich fand im Netz den Schaltplan und war so in der Lage die Endstufe zu analysieren und eine Ersatzlösung für die obsoleten Hitachi Leistungs-MOSFETs zu finden. Nachdem ich mich durch jedes Detail gearbeitet und eine Methode zur Einstellung des Ruhestroms trotz fehlender Messpunkte gefunden hatte, ersetzte ich die Hitachis durch International Rectifier und passte die die Ausgangsstufe an die weit besser verfügbaren IRFP240/9240-Transistoren an, die häufig für Audio-Zwecke benutzt werden. Sie haben eine etwas höhere Gate-Source-Abschnürspannung, daher mussten ein paar andere Teile (z.B. die Ruhestrom-begrenzende 6,8V Zenerdiode über den Einstell-Trimmer) angepasst werden. Zuletzt stellte ich einen Ruhestrom ein, der etwa 2W Ruheleitung entsprach und nahm den Verstärker in den End-Test. Von Anfang an war ich mir völlig im Klaren, dass das Kühlkonzept einzig für ein sehr kompaktes Endstufen-Design nützlich ist, aber nicht zur Ableitung von viel Hitze. Ich war der Meinung einen hinreichend niedrigen Wert gewählt zu haben und schickte den Verstärker in den obligatorischen Probelauf. Mit meinen 8 Ohm BluesLine Beat Standlautsprechern schien alles in Ordnung und der Verstärker ging zurück an den Kunden.

Erster Ausfall

Diese erste Überarbeitung endete in der schlechten Nachricht, dass der Verstärker an den 4-Ohm-Boxen des Kunden mit einem großen Knall eingegangen war. Nach seiner Rückkehr und Reparatur experimentierte ich mit der Ruhestrom-Einstellung und wählte schließlich in etwa die Hälfte des vorher gewählten Wertes. Was ich auch heraus fand: Die Netz- wie auch die Lautsprecher-Sicherungen hatten alle zu hohe Werte für dieses schlecht gekühlte Endstufen- und Netz-Konzept. Wenn ich mich recht erinnere, habe ich die Netzsicherung auf 1,6A träge verringert und die Lautsprecher-Sicherungen auf 3,15A flink. Zusätzlich habe ich eine Strombregrenzung mit Hilfe von Gate-Source-Spannung begrenzenden Zenerdioden hinzugefügt.

Strombegrenzung durch Zenerdioden

Den Verstärker habe ich dann eine weitere Woche erprobt und fand während dieser Zeit seine klanglichen Eigenschaften immer anziehender, das umso mehr, als sich seine neuen Kondensatoren mehr und mehr einspielten. Nun wusste ich, dass der Verstärker mit der Kühlung seiner Leistungstransistoren ein ernsthaftes Konstruktionsproblem hatte (eine genaue Erklärung folgt unten), doch andererseits war ich absolut erstaunt, wie sich diese Ausgangsstufe, sehr nahe am Design des Hitachi 2SJ50/2SK135 Anwendungs-Vorschlages orientiert, verhielt. Sie hatte zumindest einzelne Vorzüge, die tatsächlich meinen Allzeit-Preis-Leitungs-Favoriten, den Exposure X (XV), schlugen.

ein verminderter Sicherungs-Wert hilft die Schäden bei Ausfällen zu begrenzen

Der Kauf verschlechterter Verstärker

Der Verstärker ging an seinen Eigentümer zurück und ich habe leider nie erfahren, wie sich dort die Dinge weiter entwickelt haben. Und so entschloss ich mich ein paar von diesen Dingern anzuschaffen, es gelang mir recht schnell drei Claymores bei ebay UK zu kaufen. Mindesten zwei davon waren in "gutem, funktionstüchtigem Zustand", so dass ich z.B. meine Ersatz-Leistungs-Transistoren mit den originalen Hitachi-Typen vergleichen konnte.

Der erste Eindruck war: viel schlechter als der Claymore des Kunden, dieser Verstärker klang weit unterhalb dessen, an was ich mich erinnerte. Einige harsche Obertöne, etwas Instabiles in den Höhen war sehr enttäuschend, die räumliche Abbildung war nur ein schlechter Durchschlag dessen, was ich vorher hatte. Also machte ich ihn auf und sah, dass der Verstärker eine spätere Version war, als der, an dem ich zuvor gearbeitet hatte. Dieser hatte ein Board "issue 6", das Kundengerät war ein "issue 3". Warum aber diese Verschlechterung?

Issue 6 Probleme

Den ersten Hinweis gab die Rechteck-Wiedergabe der Vorstufe. Über- und Nachschwinger bis Dir die Ohren bluten...
TL072 Operationsverstärker sind normalerweise auch bei voller Gegenkopplung stabil, aber diese hier waren trotzdem sehr nahe an der Kante des Phasenrandes eingebaut - beinahe schon im im Ultraschallbereich selbst schwingend, keine Ahnung wie der Konstrukteur derartig daneben greifen konnte und - umso mehr - wie ihm das Problem komplett entgehen und/oder er es ignorieren konnte (man weiß nicht was was da das Schlimmste wäre).
Oder war vielleicht nur der Erst-Entwurf von Colin Wonfor und die Firma Incatech hat später Änderungen vorgenommen?
Dieses Problem war einfach zu lösen, ein paar Styroflex-Kondensatoren mit kleinen Werten und ein Umstieg auf OPA2134 Operationsverstärker brachte das ohne wesentliche Umbauten fertig. Sie bieten einen guten Frequenz- und Phasengang sogar zusammen mit erhöhter klanglicher Auflösung.

Dann aber prüfte ich die Endstufe und war auch mit der nicht besonders zufrieden. Ein paar kleinere Änderungen erzeugten auch hier offenbar mehr Übernahme-Verzerrungen, am Oszilloskop sichtbar und auch klar zu hören.

der Vorverstärker nach Beseitigung von Über- und Nach-Schwingen

An diesem Punkt stellte ich meine Nachforschungen für lange Zeit ein, bis ein Kunde begann, sich für den Claymore zu interessieren - so versuchte ich ein Konzept zu erarbeiten, wie man klanglich zum Stand der dritten Version zurück käme und die Kühl-Probleme umgehen könnte. Die Endstufe wurde so weit wie möglich in Richtung "issue 3" zurück gebaut, ich änderte die Sicherungswerte, bestückte den Verstärker mit neuen Kondensatoren und testet ihn. Ich kam dem ziemlich nahe, wie sich die "issue 3"-Version verhalten hatte und so ging der Verstärker nach ein paar Tagen Test zum Kunden. Dort lief er nur kurze Zeit, dann ging er hoch. Offensichtlich versagte die Endstufe an seinen 6-Ohm-Lautsprechern.

erster Anlauf - die parallel geschalteten Speise-Widerstände links unten wurden auf diese Weise montiert, um den höheren Ruhestrom der Burr-Brown-Operationsverstärker liefern zu können und lassen sich für eine andere Auswahl entfernen.

Unüberwindlich schlechtes Kühlkonzept

Nachdem der Claymore wieder da war, war ich umso mehr überzeugt, dass dieser besondere Verstärker nur für hohe Lautsprecher-Impedanzen ab mindestens 8 Ohm konzipiert wurde, die hohe Netzteil-Spannung erlaubt keinen hinreichend guten Wirkungsgrad für irgendwelche niedrigeren Werte. Es folgte eine Phase der Entwicklung neuer Ideen zur Vermeidung des plötzlichen Endstufen-Todes, der erste Ansatz war eine stärkere thermische Gegenkopplung, indem ich das Rohestrom-Poti durch einen Fühl-Transistor in der üblichen Schaltungsweise einer Einstellbaren Zenerdiode ersetzte. Das schien zu funktionieren und erlaubte anscheinend sogar eine höhere Ruhestrom-Einstellung mit geringeren Übernahme-Verzerrungen - mit denen ich immer noch nicht richtig zufrieden war.

thermische Gegenkopplung

An meinen 8 Ohm Lautsprechern gab es keine Probleme, doch nach ein paar Erfahrungen mit einer anderen immer wieder thermisch hoch gehenden Endstufe im ION Obelisk machte ich ein paar Testläufe am Lastwiderstand, die das folgende bewiesen: Ab einer bestimmten Ruhestrom-Grundeinstellung konnte es einen Temperaturpunkt ohne Rückkehr geben. Meine erste Lösung dazu war die Montage eines 80°C Temperatur-Unterbrecher-Schalters, der in den Stromquellen-Pfad des Eingangs-Differnzverstärkers der Endstufe eingebaut wurde. Das hatte den Zweck, die komplette Endstufe abzuschalten, wenn der Wärmeleit-Winkel zu heiß wurde. Doch das löste immer noch nicht das eigentliche Problem des plötzlichen Wärmetods durch Hitze-Aufschaukeln. Seine thermische Reaktion war einfach zu langsam, um den endgültigen Hitze-Zusammenbruch der MOSFETs zu verhindern. Der Wärme-Abfluss des Kühl-Winkels war war zu gering, der Wäre-Widerstand zu hoch und die Rücken-and-Rücken-Montage viel zu sehr gegenseitig heizend. So steigerte gegenseitig die Hitze den Strom und der Strom die Hitze sowie ein bestimmtes Temperatur-Strom-Verhältnis erreicht wurde. Und das war ausschließlich abhängig vom einzigen Wert, den man ohne massiven mechanischen Umbau beeinflussen konnte, der Ruhestrom-Grundeinstellung.

nachgerüstete Abschalt-Thermostate

Weil die thermische Gegenkopplung viel zu langsam war, um den Effekt zu stoppen, entfernte ich die nachgerüsteten Transistoren wieder und kehrte zum Originalschaltplan zurück. Weil vorher zwei Leistungstransistoren defekt gewesen waren, hatte ich auch auf einen ähnlichen Typ (IRFP140/9140) mit weniger Maximalstrom umgestellt - ein höherer Maximalstrom war hier ohnehin sinnlos. Doch sie hatten ein minimal besseres thermisches Verhalten und vor allem eine höhere zulässige Chip-Temperatur (175°C statt 150°C), wodurch die Betriebssicherheit tatsächlich verbessert wird. Ganz nebenbei: das vermutliche PTC-Verhalten von MOSFET-Transistoren konnte in dieser Konstruktion in keiner Weise helfen, denn das tritt erst bei einer Temperatur auf, wo hier bereits alles zu spät ist. Dieselben Effekte wären wiederum an einem richtig guten Kühlkörper unmöglich. Schließlich stellte ich einen niedrigen Ruhestrom ohne Tendenz zur Eskalation ein und ließ die Thermo-Abschalter drin - damit bei tatsächlich gefährlichen 80°C am Kühlwinkel alles Signal unterbrochen würde.

die Unterbrecherschalter blieben, die Thermo-Gegenkopplung verschwand wieder

Frequenzkompensation der Endstufe

Während dieser Nachforschungen wurde ein anderes Problem gelöst: die Übernahme-Verzerrungen - oder besser: Die VAS- und Übernahme-Vezerrungen - es wurde deutlich, dass diese Verzerrungen auch unsymmetrische Anteile enthielten. Ein Vergleich des Schaltplans mit vielen anderen Versionen desselben Hitachi-Entwurfs zeigte, dass die Mehrheit eine symmetrische Kompensation für beide Zweige des Stromspiegel-Spannungsverstärkers verwendeten. Nicht so Herr Wonfor - nur der nicht invertierte Zweig besaß eine Miller-Kapazität. Indem ich etwas mehr Kapazität und einen zweiten Kondensator gleichen Werts im anderen Zweig anbrachte, zeigte sich das Wunder: Kaum macht man's richtig, schon funktioniert's...
...nach dieser und ein paar kleineren Korrekturen der Kompensation war die Verzerrung am Oszilloskop unsichtbar. Überflüssig zu erwähnen, dass sie auch für das Ohr kaum mehr wahrnehmbar war, diese Verbesserung brachte mehr als eine gefährlich erhöhter Ruhestrom je hätte bringen können.

Transportschaden

Doch immer noch war der Verstärker vom Pech verfolgt, denn als ich ihn zu dem interessierten Kunden zurück schickte, bekam ich bald die Nachricht, dass einer der Kanäle nach einer Weile abschaltet, nach einer Weile aber wieder funktioniert. Er beschrieb außerdem, dass das Bodenblech sehr heiß würde (was sich an meinen Lautsprechern nie gezeigt hatte). Das überzeugte mich noch mehr, dass der Claymore nur für mindestens 8-Ohm Impedanz geeignet ist. Der Kunde mochte das klangliche Ergebnis, wollte aber keinen Verstärker, der regelmäßig einen Lautsprecher abschaltet.

Der Trafo muss einen Satz zur Seite gemacht haben, sehen Sie die Beschädigungen oberhalb

Nachdem der Verstärker zurück kam, fand ich heraus, dass es für das Verhalten möglicher Weise noch mehr Gründe gab, als ich gedacht hatte: Er war auf dem Transport schwer beschädigt worden, wahrscheinlich am meisten auf dem Rückweg, doch das war nicht mehr genau festzustellen. Der Lautstärke-Regler war zertrümmert, viele Teile um den Trafo und der Balance-Trimmer waren zerbrochen oder abgeschert, alle Nylon-Platinenhalter waren in Stücke...

Opfer eines Paket-Weitwurf-Wettbewerbs?

Endstand

Ich reparierte ihn wieder und testete ihn ausführlich - jetzt erreicht er die Klangqualität der "issue 3"-Version bei minimalen Unterschieden und zeigt an meinen Lautsprechern nicht die geringsten Probleme. Man kann ihn laut und sehr laut spielen, er hat so um die 70 bis 80 Watt RMS pro Kanal an 8Ohm. Trotzdem ist es nach wie vor unmöglich ihn längere Zeit hohe Ströme verarbeiten zu lassen, ohne dass die Kühlwinkel überhitzen, er kann kann die zur Netzteil- und Endstufen-Auslegung gehörende Verlustleistung einfach nicht über längere Zeit los werden.
Meine letzten Versuche mit montierten Thermostaten zeigten: man braucht so etwa 5 Minuten Vollaussteuerung an 8Ohm pro Kanal um die Abschalt-Temperatur zu erreichen - aber nur mit aufgesetztem Deckel, ohne diesen kann man ihn ewig unter diesen Bedingungen weiter betreiben. Beide Kanäle schalteten unabhängig voneinander mit nur 3 Sekunden Abstand ab und kamen nach ein wenig Abkühlung mit nur 10 Sekunden Abstand wieder zurück. An 4 Ohm im echten Einsatz wird dieses Abschalt-Verhalten viel schneller einsetzen, da sich bei gleicher Lautstärke nicht nur der Strom verdoppelt, sondern auch die Ausgangs-Spannung in einem schlechteren Verhältnis zur verbleibenden Netzteil-Spannung steht. In Wirklichkeit ist die Wärmeentwicklung des Claymore's an 4 Ohm eher 4 mal höher als für denselben Schalldruck an einem 8-Ohm-Lautsprecher ähnlichen Wirkungsgrades - wodurch er bei normalen Lautstärken nahezu sofort überhitzt. Das liegt, muss ich wiederholen, an seiner verrückten Konstruktion, stecken Sie einfach einen 8-Ohm-Lautsprecher durchschnittlichen Wirkungsgrades an und alles ist bestens.

Andererseits macht mit diesem Verstärker dynamische Musik an gut ausgesuchten Lautsprechern eine Menge Spaß, sehr gute, tiefe und Detail-reiche Bühne und nur sehr geringe Verdeckungs-Effekte mit erstaunlicher Lebhaftigkeit - das einzige, was ich mir wirklich noch besser vorstellen könnte, wäre die völlige Abwesenheit des MOSFET Klirrspektrums, ein Punkt den man immer noch ein klein wenig wahrnehmen kann und der eine gewisse Färbung ergibt. Nach ein wenig Gewöhnung daran mag das vielen nicht mehr auffallen, der Pegel ist niedrig genug, um den Genuss dieses ansonsten sehr gut klingenden Verstärkers nicht zu stören.

Zweischneidig...

Neue Lautstärkeregler und Balance-Trimmer, Platinenhalter, Zobel-Kondensatoren...