Импульсный бп для усилителя мощности нч. Импульсный блок питания для унч Импульсный блок питания для унч
После успешного , переходим к самой интересной части конструкции - блок усилителей мощности звука. В том числе фильтр низких частот для сабвуфера и модуль стабилизации. Напоминаем, что все схемы и чертежи плат - .Ну что сказать про один из самых повторяемых схем усилителя мощности, - схема Ланзар была разработана еще в 70-х годах прошлого столетия. На современной высокоточной элементарной базе, ланзар стал звучать еще лучше. По идее, схема отлично подходит и для широкополосной акустики, искажения при половине громкости всего 0,04% - полноценный Hi-Fi .
Выходной каскад усилителя построен на паре 2SA1943 и 2SC5200 , все каскады собраны на максимально близких по параметрам комплиментарных парах, усилитель построен полностью по симметричной основе. Номинальная выходная мощность усилителя составляет 230-280 ватт, но можно снять гораздо больше, повышая входное напряжение питания.
Номиналы ограничительных резисторов дифференциальных каскадов подбирается исходя от входного напряжения. Ниже приведена таблица.
Питание ±70 В - 3,3 кОм...3,9 кОм
Питание ±60 В - 2,7 кОм...3,3 кОм
Питание ±50 В - 2,2 кОм...2,7 кОм
Питание ±40 В - 1,5 кОм...2,2 кОм
Питание ±30 В - 1,0 кОм...1,5 кОм
Эти резисторы подбираются с мощностью 1-2 ватт, в ходе работы на них может наблюдаться тепловыделение.
Регулирующий транзистор заменил на отечественный КТ815 , на тот момент другого не было под рукой. Он предназначен для регулировки тока покоя выходных каскадов, в ходе работы не перегревается, но укреплен на общий теплоотвод с транзисторами выходного каскада.
Первый запуск схемы желательно сделать от сетевого блока питания, последовательно сетевой обмотке трансформатора подключите накальную лампу на 100-150 ватт, если будут проблемы, то спалите минимум деталей. А вообще, схема Ланзара не критична к монтажу и компонентам, я пробовал даже с широким разбросом используемых компонентов, с использованием отечественных радиодеталей - схема показывает высокие параметры даже в этом случая. Принципиальная схема Ланзара имеет две основные версии - на биполярных транзисторах и с применением полевых ключей в предпоследнем каскаде, в моем случае первая версия .
Второй предвыходной каскад работает в чистом классе "А
", поэтому в ходе работы транзисторы перегреваются. Транзисторы этого каскада обязательно устанавливают на теплоотвод, желательно общий, не забудьте про изоляции - слюдяные пластины и изолирующие шайбы для шурупов.
Правильно собранная схема заводится без всяких проблем. Первый запуск делаем с ЗАКОРОЧЕННЫМ НА ЗЕМЛЮ ВХОДОМ
, т.е. вход усилителя стыкуем с средней точкой с блока питания. Если после запуска ничего не взорвалось, то можно отсоединять вход от земли. Дальше подключаем нагрузку - динамик и включаем усилитель. Для того, чтобы убедиться в работоспособности усилителя, достаточно дотронуться до оголенного входного провода. Если в головке появляется своеобразный рев - то усилитель работает! Дальше можно укрепить все силовые части на теплоотводы и подать на вход усилителя звуковой сигнал. После 15-20 минут работы на 30-50% от максимальной громкости нужно настроить ток покоя. На фотографии все детально показано, в качестве индикатора напряжение желательно использовать цифровой мультиметр.
Замер выходной мощности усилителя
Как выставить ток покоя
Фильтр низкой частоты и сумматора построен на двух микросхемах. Он предназначен для плавной регулировки фазы, громкости и частоты. Сумматор предназначен для суммирования сигналов обеих каналов, для получения более мощного сигнала. В промышленных автоусилителях высокой мощности используется именно такой принцип фильтрации и суммирования сигнала, но сумматор можно при желании исключить из схемы и обойтись только фильтром низких частот. Фильтр срезает все частоты, оставляя только предел в пределах 35-150 Гц.
Регулировка фазы позволяет согласовать сабвуфер с акустическими системами, в некоторых случаях её тоже исключают.
Этот блок питается от стабилизированного источника двухполярного напряжения +/-15 Вольт. Питание можно организовать с помощью дополнительной вторичной обмотки или же использовать двухполярный стабилизатор напряжения для понижения напряжения от основной обмотки.
Для этого собран двухполярный стабилизатор. Первоначально напряжение снижается диодами зенера, затем усиливается биполярными транзисторами и подается на линейные стабилизаторы напряжения типа 7815
и 7915
. На выходе стабилизатора образуется стабильное двухполярное питание, которым и питается блок сумматора и ФНЧ.
Стабилизаторы и транзисторы могут греться, но это вполне нормально, при желании их можно укрепить на теплоотводы, но в моем случае имеется активное охлаждение кулером, поэтому теплоотводы не пригодились, к тому же тепловыделение в пределах нормы, поскольку сам блок ФНЧ потребляет очень мало.
ОПЛЕУХА МИКРОСХЕМАМ
Оплеуха микрухам - не самый простой, но высококачественный усилитель мощности НЧ. Усилитель способен развивать максимальную выходную мощность в 130 ватт и работает в довольно широком диапазоне входного напряжения. Выходной каскад усилителя построен на паре 2sa1943
2sc5200
и работает в режиме АВ
. Эта версия, автором была разработана в этом году, ниже ее основные параметры. Диапазон питающих напряжений = +/- 20В... +/- 60В
Номинальное напряжение питания (100Вт, 4 Ом) = +/- 36В
Номинальное напряжение питания (100Вт, 8 Ом) = +/- 48В
С мощностью все понятно, а что со стороны искажений?
THD+N (при Pвых<=60Вт, 20кГц) <= 0,0009%
THD+N (при максимальной выходной мощности, 20кГц) = 0,008%
Детали, используемые в этом модуле - подстроечные резисторы, маломощные и среднемощные транзисторы:
ТУТ ВИДЕО
Совсем не дурно, почти hi-end ! На самом деле если ориентироваться только по КНИ, то этот усилитель полноценный HI-END , но для хай-энда этого не достаточно, поэтому его отнесли к старому и доброму разряду hi-fi.
Несмотря на то, что усилитель развивает всего 100 ватт
, он на порядок сложнее аналогичных схем, но сама сборка не составит труда при наличии всех компонентов. Отклонять номиналы схемы не советую - мой опыт это подтверждает.
Маломощные транзисторы в ходе работы могут перегреваться, но волноваться не стоит - это их нормальный режим работы. Выходной каскад, как уже сказал, работает в классе АВ, следовательно, выделятся огромное количество тепла, которое нужно отводить. В моем случае они укреплены на общий теплоотвод, которого более, чем достаточно, но на всякий случай, имеется также и активное охлаждение.
После сборки нас ждет первый запуск схемы. Для этого советую еще раз прочитать запуск и настройку Ланзара - тут все делается точно таким же образом. Первый запуск делаем с закороченной на землю входом, если все ОК, то размыкаем вход и подаем звуковой сигнал. К тому времени все силовые компоненты должны быть укреплены на теплоотвод, а то восхищаясь музыкой можете не заметить, как дымят ключи выходного каскада - каждый из них стоит очень и очень. А про блок защиты в узнаете . С уважением - АКА КАСЬЯН .
Обсудить статью ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ - БЛОК УМЗЧ
Другие статьи посвящённые постройке этого УНЧ.
Принципиальная схема блока питания.
Блок питания собран по одной из стандартных схем. Для питания оконечных усилителей выбрано двухполярное питание. Это позволяет использовать недорогие высококачественные интегральные усилители и устраняет ряд проблем связанных с пульсациями напряжения питания и переходными процессами возникающими при включении. https://сайт/
Блок питания должен обеспечивать питание трёх микросхем и одного светодиода. В качестве оконечных усилителей мощности используются две микросхемы TDA2030, а в качестве регулятора громкости, сетеробазы и тембра – одна микросхема TDA1524A.
Электрическая схема блока питания.
|
VD3... VD6 – КД226 |
C1 – 680mkFx25V C3... C6 – 1000mkFx25V |
На диодах VD3… VD6 собран двухполярный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Такая схема включения снижает падение напряжения на диодах выпрямителя в два раза по сравнению с обычным мостовым выпрямителем, так как в каждый полупериод ток течет только через один диод.
В качестве фильтра выпрямленного напряжения применены электролитические конденсаторы С3… С6.
На микросхеме IC1 собран стабилизатор напряжения для питания схемы электронного регулятора громкости, стереобазы и тембра. Стабилизатор собран по типовой схеме.
Применение микросхемы LM317 обусловлено лишь тем, что она оказалась в наличии. Здесь можно применить любой интегральный стабилизатор.
Защитный диод VD2, обозначенный пунктирной линией, при выходном напряжении на микросхеме LM317 ниже 25 Вольт применять не обязательно. Но, если входное напряжение микросхемы 25 Вольт и выше, а резистор R3 подстроечный, то лучше диод всё же установить.
Величина резистора R3 определяет выходное напряжение стабилизатора. Во время макетирования, я впаял вместо него подстроечный резистор, установил с его помощью напряжение около 9 Вольт на выходе стабилизатора, а затем измерил сопротивление этого подстроечинка, чтобы можно было установить вместо него постоянный резистор.
Выпрямитель, питающий стабилизатор, выполнен по упрощённой однополупериодной схеме, что продиктовано чисто экономическими соображениями. Четыре диода и один конденсатор стоят дороже, чем один диод и один конденсатор чуть большей ёмкости.
Ток, потребляемый микросхемой TDA1524A всего 35мА, поэтому такая схема вполне оправдана.
Светодиод HL1 – индикатор включения питания усилителя. На плате блока питания установлен балластный резистор этого индикатора – R1 с номинальным сопротивлением 500 Ом. От сопротивления этого резистора зависит ток светодиода. Я использовал зелёный светодиод рассчитанный на 20мА. При использовании красного светодиода типа АЛ307 на ток 5мА, сопротивление резистора можно увеличить в 3-4 раза.
Печатная плата.
Печатная плата (ПП) спроектирована, исходя из конструкции конкретного усилителя и имеющихся в наличии электроэлементов. У платы есть всего одно отверстие для крепления, расположенное в самом центре ПП, что обусловлено не совсем обычной конструкцией .
Для увеличения сечения медных дрожек и экономии хлорного железа, свободные от дорожек места на ПП были залиты с использованием инструмента «Полигон".
Увеличение ширины дорожек также предотвращает отслаивание фольги от стеклотекстолита при нарушении теплового режима или при многократной перепайке радиодеталей.
По чертежу, приведённому выше, была изготовлена печатная плата из фольгированного стеклотекстолита сечением 1мм.
Для присоединения проводов к печатной плате в отверстиях платы были расклёпаны медные штырьки (солдатики).
This movie requires Flash Player 9 |
||
А это уже собранная печатная плата блока питания.
Чтобы увидеть все шесть видов, потяните картинку курсором или используйте кнопочки со стрелками, расположенными в нижней части картинки.
Сеточка на медных дорожках ПП, это результат использования вот технологии.
Когда плата собрана её желательно испытать ещё до подключения оконечных усилителей и блока регуляторов. Для испытания блока питания нужно подключить к его выходам эквивалент нагрузки, как на приведённой схеме.
В качестве нагрузки выпрямителей +12,8 и -12,8 Вольт подойдут резисторы типа ПЭВ-10 на 10-15 Ом.
Напряжение на выходе стабилизатора, нагруженного на резистор сопротивлением 100-150 Ом, неплохо посмотреть осциллографом на предмет отсутствия пульсаций при снижении переменного входного напряжения с 14,3 до 10 Вольт.
P.S. Доработка печатной платы.
Во время пусконаладочных работ печатную плату блока питания пришось .
При доработке пришлось разрезать одну дорожку поз.1 и добавить один контакт поз.2 для подключения обмотки трансформатора, питающей стабилизатор напряжения.
Если нужен блок питания для нестандартных условий, можно воспользоваться построением с низкочастотным трансформатором. Такое решение просто в реализации и не требует особо глубоких специальных знаний, но есть у него и ряд недостатков – большие габариты, низкий КПД и качество стабилизации выходных напряжений. Можно изготовить импульсный БП, но это довольно сложная процедура с массой подводных камней – при малейшей ошибке будет «хлопок» и куча ненужных деталей.
Попробуем снизить планку и ограничимся модернизацией обычного компьютерного блока питания ATX под необходимые требования. Гм, а что именно станет предметом рассмотрения? Вообще-то, 300-400 ваттный БП может обеспечить довольно значительную мощность, область применения у него большая. В одной статье трудно объять необъятное, поэтому ограничимся самым распространенным – усилителем низкой частоты, под него и попробуем осуществить переделку.
Постановка задачи
Блок питания довольно большой мощности, хотелось бы его использовать по максимуму. Из 12 вольт мощный усилитель не сделать, здесь требуется совсем другой подход – двуполярное питание с выходным напряжением явно побольше 12 В. Если БП будет запитывать самодельный усилитель, собранный из дискретных элементов, то его напряжение питания может быть любым (в разумных пределах), а вот интегральные микросхемы довольно придирчивы. Для определенности возьмем усилитель на – напряжение питания до 100 В (+/-50 В) с выходной мощностью 100 Вт. Микросхема обеспечивает ток в динамике до 10 ампер, что определяет максимальный ток нагрузки блока питания.
Вроде всё ясно, остается уточнить уровень выходного напряжения. Допускается работа от источника питания 100 вольт (+/-50 В), но попытка выбора такого значения выходного напряжения оказалась бы большой ошибкой. Микросхемы крайне отрицательно относятся к предельным режимам работы, особенно при одновременном максимальном значении нескольких параметров - напряжения питания и мощности. К тому же, вряд ли в обычной квартире есть смысл обеспечивать столь высокий уровень мощности, даже для низкочастотных динамиков с их низкой эффективностью.
Можно установить напряжение в 90 вольт (+/- 45 В), но это потребовало бы очень точного удержания выходного напряжения – в многоканальных блоках питания весьма затруднительно обеспечить одинаковость напряжений на разных выходах. Поэтому стоит немного снизить планку и установить номинальное напряжение для этой микросхемы 80 вольт (+/-40 В) - мощность усилителя немного упадет, но устройство будет работать с должным запасом прочности, что обеспечит достаточную надежность устройства.
Кроме того, если звуковая колонка будет работать не только в низкочастотной области, но еще содержит средне-высокочастотные каналы усилителей, то стоит получить от БП еще одно напряжение, меньше «+/-40 В». Эффективность работы низкочастотных динамиков большого диаметра существенно ниже более высокочастотных, поэтому запитывание усилителя СЧ-ВЧ канала от тех же «+/-40 В» довольно глупо, основная масса энергии уйдет в тепло. Для второго усилителя хорошо бы обеспечить выход +/-20 вольт.
Итак, спецификация блока питания, который хочется получить:
- Канал № 1 (основной), напряжение: «+/-40 В».
- Ток нагрузки от 0.1 А до 10 А.
- Канал № 2 (дополнительный), напряжение: «+/-20 В».
- Ток нагрузки от 0 до 5 А.
Характеристики определены, осталось выбрать подходящую модель. Совсем уж старый использовать нет никакого желания, конденсаторы давно уж высохли, да и схемные решения тех времен не внушают оптимизма. Стоит отметить, что часть «современных» блоков питания тоже не блещет качеством работы и надежностью, но с этим можно бороться – достаточно выбирать продукцию известных фирм, к которой есть доверие.
Кроме философского осмысления сущности БП и отбора по внешнему виду, есть вполне осмысленный критерий – их тип. Блок может быть выполнен по технологии «двухтактный полумост» или «однотактный прямоход», содержать в себе какую-то разновидность PFC (активную или пассивную на дросселе). Всё данные факторы оказывают влияние на качество работы и уровень помех. Причем, это не «просто слова», при переходе от трансформаторного БП на «импульсный» довольно часто замечается ухудшение качества звучания.
С одной стороны, «странно», ведь такой БП обеспечивает лучшую стабильность напряжения питания усилителя. С другой, ничего странного нет – «импульсник» производит помеху при переключении силовых транзисторов основного преобразователя (и блока APFC), что выражается в высокочастотных «всплесках» на цепях питания и земли. Чаще всего преобразователь БП работает на частоте 40-80 кГц, что выше звукового диапазона, а потому вроде бы не должно мешать устройству, но помехи распространяются по всему усилителю и сбивают рабочую точку усилительных каскадов, что приводит к интермодуляционным искажениям, звук становится «жестче». В компьютерном блоке питания шины 12 В и 5 В выглядят следующим образом:
Так что, проблема не надуманная и на борьбу с ее негативным проявлением следует потратить некоторые усилия.
FSP ATX-300GTF
Ничего необычного, классическая компоновка, разве что дроссель PFC вносит в картинку некоторый элемент дисгармонии. К слову, измерение характеристик и величины пульсаций на выходе показало, что наличие этого дросселя приводит лишь к тому, что блок питания становится тяжелее и немного «гудит» при мощности нагрузки 250-300 Вт.
Удаление лишнего
Компьютерный блок питания должен формировать массу напряжений большой мощности – 12 В, 5 В, 3.3 В, -5 В, смысл в которых сразу теряется, как только речь заходит об усилителе. Кроме того, БП содержит дежурный источник 5 В, но его лучше не трогать и сохранить в неизменном виде – во-первых, он используется для работы основного преобразователя, во-вторых, можно будет реализовать включение-выключение усилителя от внешнего управления или просто по появлению звукового сигнала на входе усилителя. Это функция потребует изготовления высокочувствительного детектора с питанием от 5 вольт и вряд ли кто-нибудь станет делать этот элемент на начальной стадии сборки усилителя, ну хоть возможность такая останется. Пусть будет, это «бесплатно».
После удаления всех цепей формирования выходных напряжений получилось следующее:
Оказалось не так много места, поэтому доработка не должна содержать слишком много деталей – банально не влезет. Фу ты, еще заложили в требования наличие двух выходных каналов.
Выбор способа получения повышенного выходного напряжения
Компьютерный блок питания формирует два основных выхода: 12 В и 5 В, этим объясняется наличие всего двух пар вторичных обмоток. Каким способом можно получить напряжение больше, чем заложено при проектировании БП?
1. Перемотать трансформатор.
2. Поставить умножитель.
3. Добавить второй трансформатор.
Перемотка трансформатора
Первый вариант понятен и прост в техническом плане. Одно «но», конструкция импульсного трансформатора не так проста, как может показаться на первый взгляд. Существует масса требований и ограничений, не выполнив которых можно получить либо «крайне посредственный вариант», либо, что гораздо хуже, некачественную изоляцию вплоть до поражения электрическим током. В трансформаторе первичная обмотка выполнена из двух частей. Первая расположена в самом начале, а потому не мешает перемотке, а вот вторая наматывается самой последней.
Трудности умножаются тем, что между первичной и вторичной обмотками присутствует электростатический экран из медной ленты. Чтобы осуществить перемотку придется аккуратно смотать верхнюю часть первичной обмотки, убрать экран и вторичные обмотки. После чего намотать новые вторичные обмотки, восстановить экран и первичную обмотку. Естественно, между обмотками и экраном должна быть надежная изоляция. Дело усугубляется тем, что трансформатор пропитан лаком, а потому его разборка-сборка занятие «увлекательное» и качество выполнения доработки окажется не слишком хорошим. Впрочем, если у вас руки «прямые» и есть желание попробовать – некоторые рекомендации:
- Число витков обмотки 12 В почти всегда постоянно (семь витков), что определяется не параметрами трансформатора, а единственным целым соотношением числа витков обмоток 12 В и 5 В (четыре и три). Если на семь витков приходится 12.6 вольт, то на «нужное» напряжение приходится 7*(«нужное»/12.6) число витков, с округлением до ближайшего целого.
- При удалении обмоток 12 В и 5 В посчитайте место, которое они занимали – новая обмотка должна уместиться в эти же габариты.
- При наличии места лучше использовать провод диаметром 0.8-0.9 мм. Если сечения одного провода недостаточно, то стоит увеличивать количество проводов, а не их сечение (диаметр)
- Крайне аккуратно наматывайте экранирующий виток ленты (не замыкайте начало с концом) и изоляцию под и над ним – основной дефект самодельных трансформаторов заключается в пробое изоляции или закорачивании экранирующей обмотки. Медная лента жесткая с острой кромкой, легко режет изоляцию. В домашних условиях лучше использовать алюминиевую фольгу – она значительно мягче и и шансов порезать изоляцию меньше. Кроме того, ее проще найти. Увы, у такого подхода есть небольшой недостаток – к алюминиевой фольге труднее подсоединить отвод.
И всё же я бы не рекомендовал этот вариант переделки для тех, у кого нет опыта намотки импульсных трансформаторов. Не стоит, может выйти боком. К слову, если человек разбирается в вопросе, то ему проще намотать трансформатор полностью «с нуля», по крайней мере, не будет путаться под ногами этот «лак», да и число витков во всех обмотках можно будет выбрать оптимальным.
Умножитель
Второй вариант довольно сложен в реализации и обладает рядом серьезных недостатков. Пример такого построения изображен на рисунке:
- TV1 – обычный трансформатор блока питания, без каких-либо доработок.
- TV1.1 – первичная обмотка.
- TV1.3 и TV1.4 – обмотки канала 5 В.
- TV1.2 и TV1.5 – обмотки, совместно с TV1.3 и TV1.4 формирующие канал 12 В.
Для анализа важен тот факт, что форма импульсов напряжения на выходе трансформатора с гладким верхом, а не «синус», «пила» или другие вариации. Устройство работает следующим образом - на первичной обмотке следуют импульсы напряжения прямоугольной формы с некоторой скважностью. Напряжение импульсов на первичной обмотке составляет половину напряжения питания или около 140 В при номинальном напряжении сети. На вторичной стороне форма импульсов сохраняется, а амплитуда зависит от числа витков и распределяется примерно как 9 В на обмотках «канала 5 В» (TV1.3 и TV1.4) и 21 В на «канале 12 В» (TV1.2+TV1.3 и TV1.4+ TV1.5).
Предположим, что в данный момент поступает импульс положительной полярности и на верхних выводах обмоток следует «+». Расставим напряжения в контрольных точках:
- A = +21 В.
- B = +9 В.
- С = -9 В.
- D = -21 В.
Отсюда можно сразу вычислить напряжение в токе «F», оно будет чуть меньше цепи «B» на величину падения напряжения на диоде D1.
- F = +8.4 В.
При данной полярности диод D2 закрыт, поэтому напряжение в точке «E» будет определено при противоположной полярности импульса.
- Напряжение на конденсаторе C2 = +8.4 – (-21) = 29.4 В.
Сменим полярность импульса, напряжения в контрольных точках поменяют знак:
- A = -21 В.
- B = -9 В.
- С = +9 В.
- D = +21 В.
Полярность сменилась и открывается диод D2. Напряжение в точке «F» станет чуть меньше цепи «B» или около +8.4 В.
- E = +8.4 В.
- Напряжение на конденсаторе C1 = +8.4 – (-21) = 29.4 В.
Схема симметричная, поэтому напряжения конденсаторов обязаны быть одинаковыми. Из анализа предыдущей полярности импульса следует, что
- Напряжение в точке «F» смещено относительно точки «D» на величину напряжения конденсатора С2 (29.4 В) и равно +21 + 29.4 = +50.4 В.
Нет смысла анализировать аналогичное состояние точки «E» при смене полярности импульса, схема симметричная и там будет столько же, сколько сейчас на точке «F», +50.4 В.
В итоге, может интересовать только «E» и «F», ведь из них получается выходное напряжение. Соберем значения в этих точках в таблицу. Впрочем, забыл еще одно состояние, «пауза» импульса от ШИМ-регулировки. Этот случай очень прост, на всех обмотках нулевое напряжение и в точках «E» и «F» получается одно и то же напряжение +29.4 В, хранимое в конденсаторах. (При анализе не учитывалась конечная емкость конденсаторов и непрямоугольность формы импульсов).
Выпрямительная сборка D3 «выбирает» наибольшее напряжение из двух входов («E» и «F»). Это означает, что на входе дросселя L6 будут идти импульсы амплитудой 50 В с паузой 8 В. При скважности ШИМ 70% на выходе сформируется напряжение примерно 37 вольт.
Всё сказанное относилось к получению повышенного напряжения положительной полярности. Если необходимо сформировать и отрицательный выход, то схему следует «удвоить» – добавить конденсаторы C1, С2 и C3, диоды D1 и D2, пару диодов в сборку D3 и намотать вторую обмотку на выходном дросселе. Не забудьте сменить полярность конденсаторов и диодов.
У подобного решения только одно достоинство – не придется что-то делать с трансформатором. Впрочем, есть еще одно - незначительное, девиация напряжения на выходном дросселе небольшой амплитуды, поэтому размеры дросселя и его индуктивность могут быть сниженной величины. Фактически, можно использовать старую обмотку канала 12 В.
Недостатков больше и они серьезные:
- Весь импульсный ток протекает через повышающие конденсаторы С1 и С2.
- Очень большой ток заряда конденсаторов в начальный момент времени. Кроме снижения срока службы конденсаторов, высокая величина тока может вызвать срабатывание общей защиты блока питания и он отключится.
- Низкий диапазон регулирования выходного напряжения.
- Невозможно получить больше одного канала со стабилизацией выходного напряжения. Выходы «+37 В» и «-37 В» получаются по вышеприведенной схеме, а вот обычные «+/-12 В» придется формировать на отдельном дросселе при повышенном уровне пульсаций с частотой сети и низкой стабильностью.
Основной недостаток схемного решения - весь ток протекает через конденсаторы С1 и С2. Довольно просто найти конденсаторы с подходящей емкостью или ESR, но вот величина импульсного тока у них окажется низка. Чтобы не быть голословным, подберем подходящий конденсатор для рассматриваемого блока питания усилителя (выходное напряжение соответствует заданным условиям, величина тока до 10 А).
Ранее я ссылался на конденсаторы общего применения фирмы Jamicon серии , посмотрим, что есть в данном исполнении – 2200 мкФ 50 В. Максимальный ток 2 ампера. Совершенно не подходит, конденсатор выйдет из строя через неделю работы усилителя. Переходим к серьезным сериям, «Low ESR». Например, серия :
| Номинал | Диаметр, мм | Высота, мм | ESR, мОм | Макс. ток, А |
| 2200 мкФ 35 В | 16 (18) | 32 (25) | 40 | 3.8 (3.5) |
| 1500 мкФ 50 В | 16 (18) | 36 (32) | 51 | 4 (3.9) |
| 1000 мкФ 35 В | 13 (18) | 25 (15) | 70 | 2.5 (2.1) |
| 1000 мкФ 50 В | 13 (18) | 40 (20) | 70 | 3.4 (2.8) |
| 680 мкФ 35 В | 10 (16) | 28 (15) | 103 (86) | 2 (1.7) |
| 680 мкФ 50 В | 13 (16) | 30 (20) | 86 | 2.6 (2.3) |
В круглых скобках указывается характеристики альтернативного варианта исполнения корпуса конденсатора.
Хочется отметить интересный момент, для конденсатора «680 мкФ 35 В» первое исполнение, в сравнении со вторым, несет меньшее внутреннее сопротивление и максимальный ток, обычно происходит обратное – снижение ESR повышает величину тока. Видимо, причина в разной площади поверхности корпуса.
Если смотреть на ESR, то все конденсаторы вполне устраивают. Ну, сколько может «упасть» на сопротивлении 40-90 мОм при токе 3-8 ампер? Пустяк. Блок питания работать будет. Вот так и появляются «китайские» поделки. К слову, в Китае производится масса качественной продукции, это местные фарцовщики закупают хлам, отсюда и происходит недоверие к китайской продукции … причем зря.
Ну ладно, собираем для себя, поэтому делать плохо не будем. Конденсатор должен выдерживать ток не менее 10/2=5 А в долговременном режиме и на одном конденсаторе получить такую характеристику не удастся. Остается вариант с установкой пары или тройки конденсаторов параллельно. Два конденсатора «1000 мкФ 35 В» обеспечат ток до 5 (4.2) ампера, что маловато. Можно взять конденсаторы того же номинала, но чуть большего напряжения «1000 мкФ 50 В», предельный ток составит величину 6.4 (5.6) ампера.
С учетом конечной индуктивности выходного дросселя этот вариант может устроить, но не особо хорошо. Перейдем к утроению конденсаторов, «680 мкФ 35 В» обеспечит ток до 6 (5.1) А, или «680 мкФ 50 В» 7.8 (6.9) А. Последний вариант смотрится уже веселее, блок питания сможет работать достаточно долго.
В результате получается, что в блок питания придется установить 3*2*2=12 конденсаторов «680 мкФ 50 В», выйдет не самое компактное устройство, а место в БП ограничено.
Схема моделировалась, но практически не испытывалась, поскольку не лежит у меня душа к таким решениям. Этот вариант доработки дается на ваш страх и риск.
В этом разделе предложены некоторые варианты реализации ПП блоков питания для усилителей. Схему БП с разделением батареи конденсаторов резисторами сопротивлением в пределах 0.15-0.47 Ом было предложено Л.Зуевым:
Разводка платы БП УНЧ Владимиром Лепехиным в формате lay
Для УНЧ Натали были разведены платы под электролитические конденсаторы диаметр посадки d=30, 35 и 40 мм с выводами snap-in
Схема со стабилизированным питанием для УН-а и операционного усилителя на м/с M5230L
Для проекта усилитель ASR на MOSFET с токовой ОООС от Maxim_A (Андрей Константинович), В.Лепехин развел платы под маломощный БП для УН-а усилителя и мощный БП для выходного каскада.
плата БП маломощный top
плата БП маломощный bottom
плата БП УНЧ top
плата БП УНЧ bottom
Для в реализации двойное моно будут использованы БП на таких ПП:
БП УНЧ V2012ЭА
Этот БП используется для питания ВК (выходного каскада). На плате можно устанавливать электролиты с креплением Snap-in диаметром до 30 мм, предусмотрена посадка под диоды в корпусах ТО220-3 и ТО220-2, что расширяет номенклатуру применяемых диодов. Габариты ПП 66 х 88 мм.
Для питания УН-а при раздельном питании, будет использована такая плата БП:
БП УНЧ V2012ЭА
Габариты ПП 66 х 52 мм. Посадка диодов универсальная можно поставить выводные и в корпусе ТО220-2, посадка электролитов диаметром до 25 мм.
Принципиальная схема сетевого импульсного источника питания для УНЧ, выходное напряжение +-25В при токе до 4,5А (примерно 200Вт). Схема собрана на микросхеме IR2153 и транзисторах IRF740. Приведены полезные советы по сборке и наладке устройства.
Хочу предложить небольшой обзор по данной схеме. Как-то была нужда собрать человеку простенький УНЧ, был найден корпус от старого предусилителя "радиотехника".
Места в корпусе много, но уместить сетевой трансформатор не получилось, корпус оказался по высоте маловат. Было решено собрать импульсный блок питания на микросхеме ir2153, как раз одна валялась без дела.
Принципиальная схема
Изначально за основу была взята схема с - настоятельно рекомендую не собирать так как там предложено, иначе можно устроить пожар или взрыв, схема с фатальной ошибкой и не одной.
Рис. 1. Схема импульсного блока питания, взятая за основу.
Рис. 2. Схема импульсного блока питания для УМЗЧ мощностью до 200Вт.
В первой схеме основная ошибка - нет разделительного конденсатора между полевыми транзисторами и трансформатором, без этого конденсатора транзисторы сразу же взорвутся при включении, или через пару минут как раскалятся...
У микросхемы IR2153 первый вывод - это плюс питания, поскольку напряжение на выводе 1 микросхемы в пределах 16-18 вольт то конденсатор должен быть на порядок выше по напряжению, а не впритык как указано на первоначальной схеме - на 16В. Можно установить конденсатор на напряжение 25В, я поставил на 35В.
Идем дальше, запитывать микросхему так как указано на первоначальной схеме через диод и резистор в 18К, нельзя!! Посмотрите как запитывается микросхемы IR2153 у меня (рисунок 2), а не непосредственно от переменки 220вольт (рисунок 1).
В схеме на рисунке 1 скачек напряжения в сети сразу же приведет к сгоранию микросхемы, хорошо если просто работать все перестанет, а так опять же взорвутся транзисторы.
Вот эти три ошибки на схеме с рисунка 1 могут привести к очень печальным последствиям!
Детали и конструкция
Дроссель фильтра по питанию 220 Вольт (Др1) взят из импульсного БП от телевизора, подойдет любой с учетом того какую мощность желаете получить... Варистор - любой на 10 ом, только не от зарядки для телефона и подобных маломощных импульсных БП.
Индуктивность по 25 Вольтам (L) взята от компьютерного БП на 450ватт, лишние обмотки были смотаны - оставляем только те что намотаны толстым проводом.
Высокочастотный трансформатор Tr1 взят оттуда же, подробно остановлюсь на его намотке с нуля. Разобрать такой трансформатор не расколов феррит достаточно сложно. Чтобы упростить задачу, нужно положить его на плиту и нагреть до сотни градусов, иными словами как только капелька воды на феррите будет кипеть - значит можно разбирать.
При таком нагреве, клей становится мягким и половинки феррита легко вытаскиваются из каркаса с обмоткой. При намотке трансформаторов в импульсных схемах рекомендуют мотать обмотки несколькими проводами - до 8 штук одновременно.
Делать так совсем не обязательно, первичную обмотку I мотал одним эмалированным медным проводом диаметром 0,45 мм - 49 витков. Вторичные обмотки II и III мотал двумя проводами диаметром 0,8 мм - по 8 витков в каждой.
Диоды выпрямителя ставим быстродействующие - из отечественных подойдут КД213 или КД212. У последних ток нагрузки по справочнику - 1А, а у КД213 - 10А. Подойдут диоды с граничной рабочей частотой 100кгц.
Вместо транзистора IRF740 можно поставить IRF840 и им подобные. Радиатор под транзисторы можно поставить в два раза меньше, при полной длительной нагрузке транзисторы греются не очень сильно - на ощупь градусов 45. Транзисторы обязательно нужно ставить на радиатор через изолирующие прокладки.
Вместо диодов RL205 можно поставить любой диодный мост с максимальным постоянным обратным напряжением 600В и максимальным постоянным прямым током 6А.
Переходная емкость (0,1мкФ) между транзисторами и трансформатором должна быть обязательно на напряжение 630В!
С указанными номиналами данная схема обеспечивает выходную мощность примерно 200 Вт при токе до 4,5А.
Печатку к схеме БП не делал - сразу рисовал на текстолите. У каждого детали и их варианты расположения могут быть разные. Схема простая и нарисовать свою печатку не составит большого труда.
Вот что получилось у меня:
Рис. 3. План моей печатной платы для импульсного сетевого блока питания.
Как видно из наброска, вместо разделительного конденсатора между транзисторами и трансформатором у меня установлены три штуки. Пришлось так поступить поскольку как не было одного на нужное напряжение, в итоге собрал из разных конденсаторов с общей емкостью в 0,5мкФ.
Самый идеальный вариант будет - 1мкФ на 630В. Но все работает вполне нормально и с емкостью на 0,1мкФ и с емкостью на 0,5мкФ.
Рис. 4. Готовая печатная плата для импульсного источника питания (вид со стороны соединений).
Рис. 5. Готовая плата импульсного источника питания (вид со стороны деталей).
Рис. 6. Самодельный сетевой импульсный блок питания для УМЗЧ.
Рис. 7. Внешний вид сетевого импульсного БП для усилителя мощности НЧ.
Налаживание
После сборки схемы, первое включение делаем через лампочку на 220В 60Вт, включенную последовательно с блоком питания.
Если при сборке не было сделано ошибок и замыканий, то при включении лампочка должна кратковременно вспыхнуть и потухнуть - это говорит о том, что все собрано правильно и КЗ в схеме нет.
Можно на низкую сторону в качестве нагрузки включить лампу на подходящее напряжение и дать поработать схеме минут пять. Если ничего не задымилось, то можно убирать лампу на 220 и пользоваться готовым БП.
Если же лампа включенная в разрыв питания 220В при первом включении горит и не тухнет - значит в схеме есть неисправность.
Рис. 8. Импульсный блок питания установлен в корпус с усилителем НЧ.
Рис. 9. Плата УНЧ и блока питания к нему в корпусе от предусилителя Радиотехника (фронтальный вид).
Рис. 10. Плата УНЧ и блока питания к нему в корпусе от предусилителя Радиотехника (тыловой вид).
В качестве дополнения: схема УНЧ взята из .
Рис. 11. Схема УНЧ с выходной мощностью 60Вт при нагрузке 4 Ома и питании +-28В.
Литература:
- radiostroi.ru/pitan776/57-impblokpitkomp
- А. Агеев - Усилительный блок любительского радиокомплекса. Журнал Радио за 1982 год, номер 8.
