Імпульсний БП для підсилювача потужності нч. Імпульсний блок живлення для унч Імпульсний блок живлення для унч
Після успішного, переходимо до найцікавішої частини конструкції – блок підсилювачів потужності звуку. В тому числі фільтр низьких частот для сабвуфера та модуль стабілізації. Нагадуємо, що всі схеми та креслення плат - .Ну що сказати про одну з повторюваних схем підсилювача потужності, - схема Ланзар була розроблена ще в 70-х роках минулого століття. На сучасній високоточній елементарній базі, Ланзар став звучати ще краще. За ідеєю схема відмінно підходить і для широкосмугової акустики, спотворення при половині гучності всього 0,04%- Повноцінний Hi-Fi.
Вихідний каскад підсилювача збудовано на парі 2SA1943і 2SC5200Всі каскади зібрані на максимально близьких за параметрами компліментарних парах, підсилювач побудований повністю по симетричній основі. Номінальна вихідна потужність підсилювача становить 230-280 Вт, але можна зняти набагато більше, підвищуючи вхідну напругу живлення.
Номінали обмежувальних резисторів диференціальних каскадів підбираються виходячи з вхідної напруги. Нижче наведено таблицю.
Харчування ±70 В - 3,3 кім...3,9 кім
Харчування ±60 В - 2,7 кім...3,3 кім
Харчування ±50 В - 2,2 кім...2,7 кім
Харчування ±40 В - 1,5 кім...2,2 кім
Харчування ±30 В - 1,0 кім...1,5 кім
Ці резистори підбираються з потужністю 1-2 ват, під час роботи на них може спостерігатися тепловиділення.
Регулюючий транзистор замінив на вітчизняний КТ815, На той момент іншого не було під рукою. Він призначений для регулювання струму спокою вихідних каскадів, під час роботи не перегрівається, але укріплений на загальний тепловідведення з транзисторами вихідного каскаду.
Перший запуск схеми бажано зробити від мережевого блоку живлення, послідовно мережевій обмотці трансформатора підключіть розжарену лампу на 100-150 ват, якщо будуть проблеми, то спалить мінімум деталей. А взагалі, схема Ланзара не критична до монтажу та компонентів, я пробував навіть із широким розкидом використовуваних компонентів, з використанням вітчизняних радіодеталей – схема показує високі параметри навіть у цьому випадку. Принципова схема Ланзара має дві основні версії - на біполярних транзисторах та із застосуванням польових ключів у передостанньому каскаді, в моєму випадку перша версія.
Другий передвихідний каскад працює у чистому класі АТранзистори цього каскаду обов'язково встановлюють на тепловідведення, бажано загальний, не забудьте про ізоляції - слюдяні пластини та ізолюючі шайби для шурупів.
Правильно зібрана схема заводиться без жодних проблем. Перший запуск робимо з ЗАКОРОЧЕНИМ НА ЗЕМЛЮ ВХОДОМ
, тобто. вхід підсилювача стикуємо із середньою точкою з блока живлення. Якщо після запуску нічого не вибухнуло, можна від'єднувати вхід від землі. Далі підключаємо навантаження - динамік і вмикаємо підсилювач. Для того, щоб переконатися в працездатності підсилювача, достатньо торкнутися оголеного вхідного дроту. Якщо в головці з'являється своєрідне ревіння – то підсилювач працює! Далі можна зміцнити всі силові частини на тепловідведення та подати на вхід підсилювача звуковий сигнал. Після 15-20 хвилин роботи на 30-50% максимальної гучності потрібно налаштувати струм спокою. На фотографії все детально показано, як індикатор напруги бажано використовувати цифровий мультиметр.
Вимірювання вихідної потужності підсилювача
Як виставити струм спокою
Фільтр низької частоти та суматора побудований на двох мікросхемах. Він призначений для плавного регулювання фази, гучності та частоти. Суматор призначений для підсумовування сигналів обох каналів для отримання більш потужного сигналу. У промислових автопідсилювачах високої потужності використовується саме такий принцип фільтрації та підсумовування сигналу, але суматор можна за бажання виключити зі схеми та обійтися лише фільтром низьких частот. Фільтр зрізає всі частоти, залишаючи лише межу в межах 35-150 Гц.
Регулювання фази дозволяє узгодити сабвуфер із акустичними системами, у деяких випадках її також виключають.
Цей блок живиться від стабілізованого джерела двополярної напруги +/-15 Вольт. Живлення можна організувати за допомогою додаткової вторинної обмотки або використовувати двополярний стабілізатор напруги для зниження напруги від основної обмотки.
Для цього зібрано двополярний стабілізатор. Спочатку напруга знижується діодами зенера, потім посилюється біполярними транзисторами та подається на лінійні стабілізатори напруги типу 7815
і 7915
. На виході стабілізатора утворюється стабільне двополярне харчування, яким живиться блок суматора і ФНЧ.
Стабілізатори і транзистори можуть грітися, але це цілком нормально, за бажання їх можна зміцнити на тепловідведення, але в моєму випадку є активне охолодження кулером, тому тепловідведення не стали в нагоді, до того ж тепловиділення в межах норми, оскільки сам блок ФНЧ споживає дуже мало.
ПОЛЕВУХА МІКРОСХЕМАМ
Пляшка мікрохам - не найпростіший, але високоякісний підсилювач потужності НЧ. Підсилювач здатний розвивати максимальну вихідну потужність 130 Вт і працює в досить широкому діапазоні вхідної напруги. Вихідний каскад підсилювача збудовано на парі 2sa1943 2sc5200та працює в режимі АВ. Ця версія, автором була розроблена цього року, нижче за її основні параметри. Діапазон напруги живлення = +/- 20В... +/- 60В
Номінальна напруга живлення (100Вт, 4 Ом) = +/- 36В
Номінальна напруга живлення (100Вт, 8 Ом) = +/- 48В
Із потужністю все зрозуміло, а що з боку спотворень?
THD+N (при Pвих<=60Вт, 20кГц) <= 0,0009%
THD+N (при максимальній вихідній потужності, 20кГц) = 0,008%
Деталі, що використовуються в цьому модулі - підстроювальні резистори, малопотужні та середньопотужні транзистори:
ТУТ ВІДЕО
Зовсім не погано, майже hi-end! Насправді, якщо орієнтуватися тільки по КНІ, то цей підсилювач повноцінний HI-END, але для хай-енду цього мало, тому його віднесли до старого і доброго розряду hi-fi.
Незважаючи на те що підсилювач розвиває всього 100 ват, він значно складніше аналогічних схем, але сама збірка не складе труднощів за наявності всіх компонентів. Відхиляти номінали схеми не раджу – мій досвід це підтверджує.
Малопотужні транзистори під час роботи можуть перегріватись, але хвилюватися не варто – це їхній нормальний режим роботи. Вихідний каскад, як уже сказав, працює в класі АВ, отже, виділятиметься величезна кількість тепла, яке потрібно відводити. У моєму випадку вони укріплені на загальний тепловідведення, якого більш ніж достатньо, але про всяк випадок, є також і активне охолодження.
Після збирання на нас чекає перший запуск схеми. Для цього раджу ще раз прочитати запуск і налаштування Ланзара - тут все робиться так само. Перший запуск робимо із закороченою на землю входом, якщо всі ОК, то розмикаємо вхід та подаємо звуковий сигнал. До того часу всі силові компоненти повинні бути укріплені на тепловідведення, а то, захоплюючись музикою, можете не помітити, як димлять ключі вихідного каскаду - кожен з них стоїть дуже і дуже. А про блок захисту дізнаєтесь. З повагою - АКА КАСЬЯН.
Обговорити статтю ДОМАШНИЙ ПІДСИЛЮВАЧ - БЛОК УМЗЧ
Інші статті присвячені будівництву цього УНЧ.
Принципова схема блоку живлення.
Блок живлення зібраний за однією із стандартних схем. Для живлення кінцевих підсилювачів вибрано двополярне живлення. Це дозволяє використовувати недорогі високоякісні інтегральні підсилювачі та усуває ряд проблем пов'язаних з пульсаціями напруги живлення та перехідними процесами, що виникають при включенні. https://сайт/
Блок живлення повинен забезпечувати живлення трьох мікросхем та одного світлодіода. Як кінцеві підсилювачі потужності використовуються дві мікросхеми TDA2030, а як регулятор гучності, сетеробази і тембру – одна мікросхема TDA1524A.
Електрична схема блок живлення.
|
VD3... VD6 – КД226 |
C1 - 680mkFx25V C3... C6 – 1000mkFx25V |
На діодах VD3… VD6 зібраний двополярний двонапівперіодний випрямляч із середньою точкою. Така схема включення знижує падіння напруги на діодах випрямляча вдвічі в порівнянні зі звичайним мостовим випрямлячем, так як у кожен напівперіод струм тече тільки через один діод.
Як фільтр випрямленої напруги застосовані електролітичні конденсатори С3… С6.
На мікросхемі IC1 зібрано стабілізатор напруги для живлення схеми електронного регулятора гучності, стереобази та тембру. Стабілізатор зібраний за типовою схемою.
Застосування мікросхеми LM317 обумовлено лише тим, що вона опинилася в наявності. Тут можна застосувати будь-який інтегральний стабілізатор.
Захисний діод VD2, позначений пунктирною лінією, при вихідній напрузі на мікросхемі LM317 нижче 25 Вольт застосовувати не обов'язково. Але, якщо вхідна напруга мікросхеми 25 Вольт і вище, а резистор R3 підстроювальний, то краще діод все ж таки встановити.
Величина резистора R3 визначає вихідну напругу стабілізатора. Під час макетування, я впаяв замість нього підстроювальний резистор, встановив з його допомогою напругу близько 9 Вольт на виході стабілізатора, а потім виміряв опір цього підстрою, щоб можна було встановити замість нього постійний резистор.
Випрямляч, що живить стабілізатор, виконаний за спрощеною однонапівперіодною схемою, що продиктовано суто економічними міркуваннями. Чотири діоди та один конденсатор коштують дорожче, ніж один діод та один конденсатор трохи більшої ємності.
Струм, що споживається мікросхемою TDA1524A всього 35мА, тому така схема цілком виправдана.
Світлодіод HL1 – індикатор живлення підсилювача. На платі блоку живлення встановлено баластний резистор цього індикатора – R1 з номінальним опором 500 Ом. Від опору цього резистора залежить струм світлодіода. Я використав зелений світлодіод, розрахований на 20мА. При використанні червоного світлодіода типу АЛ307 на струм 5мА опір резистора можна збільшити в 3-4 рази.
Друкована плата.
Друкована плата (ПП) спроектована, виходячи з конструкції конкретного підсилювача та наявних електроелементів. У плати є лише один отвір для кріплення, розташований у самому центрі ПП, що обумовлено не зовсім звичайною конструкцією.
Для збільшення перерізу мідних тремтіння та економії хлорного заліза, вільні від доріжок місця на ПП були залиті з використанням інструменту «Полігон».
Збільшення ширини доріжок також запобігає відшаровуванню фольги від склотекстоліту при порушенні теплового режиму або при багаторазовому перепаюванні радіодеталей.
За кресленням, наведеним вище, була виготовлена друкована плата із фольгованого склотекстоліту перетином 1мм.
Для приєднання дротів до друкованої плати в отворах плати були розклепані мідні штирі (солдатики).
This movie requires Flash Player 9 |
||
А це вже зібрана друкована плата блоку живлення.
Щоб побачити всі шість видів, потягніть картинку курсором або використовуйте кнопки зі стрілками, розташованими в нижній частині зображення.
Сітка на мідних доріжках ПП, це результат використання ось технології. 
Коли плата зібрана, її бажано випробувати ще до підключення кінцевих підсилювачів і блоку регуляторів. Для випробування блоку живлення потрібно підключити до його виходів еквівалент навантаження, як на схемі.
Як навантаження випрямлячів +12,8 та -12,8 Вольт підійдуть резистори типу ПЕВ-10 на 10-15 Ом.
Напруга на виході стабілізатора, навантаженого на резистор опором 100-150 Ом, непогано подивитися осцилографом щодо відсутності пульсацій при зниженні змінної вхідної напруги з 14,3 до 10 Вольт.
P.S. Доопрацювання друкованої плати.
Під час пусконалагоджувальних робіт друковану плату блоку живлення довелося.
При доопрацюванні довелося розрізати одну доріжку поз.1 і додати один контакт поз.2 для підключення обмотки трансформатора, що живить стабілізатор напруги.
Якщо потрібен блок живлення для нестандартних умов, можна скористатися побудовою із низькочастотним трансформатором. Таке рішення просто в реалізації і не потребує особливо глибоких спеціальних знань, але має й низку недоліків – великі габарити, низький ККД та якість стабілізації вихідних напруг. Можна виготовити імпульсний БП, але це досить складна процедура з масою підводного каміння – при найменшій помилці буде «бавовна» і купа непотрібних деталей.
Спробуємо знизити планку та обмежимося модернізацією звичайного комп'ютерного блоку живлення ATX під необхідні вимоги. Гм, а що стане предметом розгляду? Взагалі-то, 300-400 ватний БП може забезпечити досить значну потужність, сфера застосування у нього велика. В одній статті важко охопити неосяжне, тому обмежимося найпоширенішим підсилювачем низької частоти, під нього і спробуємо здійснити переробку.
Постановка задачі
Блок живлення досить великої потужності, хотілося б його використати по максимуму. З 12 вольт потужний підсилювач не зробити, тут потрібно зовсім інший підхід - двополярне харчування з вихідною напругою явно більше 12 В. Якщо БП буде запитувати саморобний підсилювач, зібраний з дискретних елементів, то його напруга живлення може бути будь-якою (у розумних межах), а ось інтегральні мікросхеми досить прискіпливі. Для визначеності візьмемо підсилювач на напругу живлення до 100 В (+/-50 В) з вихідною потужністю 100 Вт. Мікросхема забезпечує струм у динаміці до 10 ампер, що визначає максимальний струм навантаження блока живлення.
Начебто все ясно, залишається уточнити рівень вихідної напруги. Допускається робота від джерела живлення 100 вольт (+/-50 В), але спроба вибору такого значення вихідної напруги виявилася великою помилкою. Мікросхеми вкрай негативно ставляться до граничних режимів роботи, особливо при одночасному максимальному значенні кількох параметрів - напруги живлення та потужності. До того ж, навряд чи у звичайній квартирі є сенс забезпечувати такий високий рівень потужності, навіть для низькочастотних динаміків із їхньою низькою ефективністю.
Можна встановити напругу в 90 вольт (+/- 45 В), але це вимагало б дуже точного утримання вихідної напруги – у багатоканальних блоках живлення дуже важко забезпечити однакову напругу на різних виходах. Тому варто трохи знизити планку та встановити номінальну напругу для цієї мікросхеми 80 вольт (+/-40 В) - потужність підсилювача трохи впаде, але пристрій працюватиме з належним запасом міцності, що забезпечить достатню надійність пристрою.
Крім того, якщо звукова колонка буде працювати не тільки в низькочастотній області, але ще містить середньо-високочастотні канали підсилювачів, то варто отримати від БП ще одну напругу менше «+/-40 В». Ефективність роботи низькочастотних динаміків великого діаметра істотно нижча за більш високочастотні, тому запитування підсилювача СЧ-ВЧ каналу від тих же «+/-40 В» досить безглуздо, основна маса енергії піде в тепло. Для другого підсилювача добре забезпечити вихід +/-20 вольт.
Отже, специфікація блоку живлення, який хочеться отримати:
- Канал № 1 (основний), напруга: "+/-40 В".
- Струм навантаження від 0.1 А до 10 А.
- Канал № 2 (додатковий), напруга: "+/-20 В".
- Струм навантаження від 0 до 5 А.
Характеристики визначені, залишилося вибрати потрібну модель. Дуже вже старий використовувати немає жодного бажання, конденсатори давно вже висохли, та й схемні рішення тих часів не вселяють оптимізму. Варто відзначити, що частина «сучасних» блоків живлення теж не блищить якістю роботи та надійністю, але з цим можна боротися – достатньо вибирати продукцію відомих фірм, до якої є довіра.
Крім філософського осмислення сутності БП і відбору на вигляд, є цілком осмислений критерій – їх тип. Блок може бути виконаний за технологією «двотактний напівміст» або «однотактний прямохід», містити в собі якийсь різновид PFC (активний або пасивний на дроселі). Всі ці фактори впливають на якість роботи та рівень перешкод. Причому це не просто слова, при переході від трансформаторного БП на імпульсний досить часто помічається погіршення якості звучання.
З одного боку, «дивно», адже такий БП забезпечує найкращу стабільність напруги живлення підсилювача. З іншого, нічого дивного немає – «імпульсник» перешкоджає перемиканню силових транзисторів основного перетворювача (і блоку APFC), що виявляється у високочастотних «сплесках» на ланцюгах живлення та землі. Найчастіше перетворювач БП працює на частоті 40-80 кГц, що вище за звуковий діапазон, а тому начебто не повинно заважати пристрою, але перешкоди поширюються по всьому підсилювачу і збивають робочу точку підсилювальних каскадів, що призводить до інтермодуляційних спотворень, звук стає «жорсткішим» . У комп'ютерному блоці живлення шини 12 і 5 виглядають наступним чином:
Тож проблема не надумана і на боротьбу з її негативним проявом слід витратити деякі зусилля.
FSP ATX-300GTF
Нічого незвичайного, класичне компонування, хіба що дросель PFC вносить у картинку певний елемент дисгармонії. До речі, вимірювання характеристик і величини пульсацій на виході показало, що наявність цього дроселя призводить лише до того, що блок живлення стає важчим і трохи гуде при потужності навантаження 250-300 Вт.
Видалення зайвого
Комп'ютерний блок живлення повинен формувати масу напруги великої потужності – 12 В, 5 В, 3.3 В, -5 В, сенс у яких відразу втрачається, як тільки мова заходить про підсилювач. Крім того, БП містить чергове джерело 5, але його краще не чіпати і зберегти в незмінному вигляді - по-перше, він використовується для роботи основного перетворювача, по-друге, можна буде реалізувати включення-вимкнення підсилювача від зовнішнього управління або просто за появою звукового сигналу на вході підсилювача Ця функція вимагатиме виготовлення високочутливого детектора з живленням від 5 вольт і навряд чи хтось стане робити цей елемент на початковій стадії зборки підсилювача, ну хоч така можливість залишиться. Хай буде це «безкоштовно».
Після видалення всіх ланцюгів формування вихідної напруги вийшло таке:
Виявилося не так багато місця, тому доопрацювання не повинно містити надто багато деталей – банально не влізе. Фу ти ще заклали у вимоги наявність двох вихідних каналів.
Вибір способу отримання підвищеної вихідної напруги
Комп'ютерний блок живлення формує два основні виходи: 12 і 5 В, цим пояснюється наявність всього двох пар вторинних обмоток. Яким чином можна отримати напругу більше, ніж закладено під час проектування БП?
1. Перемотати трансформатор.
2. Поставити помножувач.
3. Додати другий трансформатор.
Перемотування трансформатора
Перший варіант зрозумілий і простий у технічному плані. Одне «але», конструкція імпульсного трансформатора не така проста, як може здатися на перший погляд. Існує маса вимог та обмежень, не виконавши яких можна отримати або «вкрай посередній варіант», або, що набагато гірше, неякісну ізоляцію аж до ураження електричним струмом. У трансформаторі первинна обмотка виконана із двох частин. Перша розташована на самому початку, а тому не заважає перемотуванні, а ось друга намотується останньою.
Труднощі множаться тим, що між первинною та вторинною обмотками є електростатичний екран з мідної стрічки. Щоб здійснити перемотування, доведеться акуратно змотати верхню частину первинної обмотки, прибрати екран і вторинні обмотки. Після чого намотати нові вторинні обмотки, відновити екран та первинну обмотку. Звичайно, між обмотками та екраном має бути надійна ізоляція. Справа погіршується тим, що трансформатор просочений лаком, а тому його розбирання-складання заняття «захоплююче» і якість виконання доробки виявиться не надто гарною. Втім, якщо у вас руки «прямі» і є бажання спробувати деякі рекомендації:
- Число витків обмотки 12 майже завжди (сім витків), що визначається не параметрами трансформатора, а єдиним цілим співвідношенням числа витків обмоток 12 В і 5 В (чотири і три). Якщо сім витків доводиться 12.6 вольт, то «потрібне» напруга припадає 7*(«потрібне»/12.6) число витків, з округленням до найближчого цілого.
- При видаленні обмоток 12 і 5 В порахуйте місце, яке вони займали – нова обмотка повинна вміститися в ці ж габарити.
- За наявності місця краще використовувати провід діаметром 0,8-0,9 мм. Якщо перетину одного дроту недостатньо, варто збільшувати кількість дротів, а не їх перетин (діаметр)
- Вкрай акуратно намотуйте екрануючий виток стрічки (не замикайте початок з кінцем) та ізоляцію під і над ним – основний дефект саморобних трансформаторів полягає в проби ізоляції або закорочуванні екрануючої обмотки. Мідна стрічка жорстка з гострою кромкою, легко ріже ізоляцію. У домашніх умовах краще використовувати алюмінієву фольгу - вона значно м'якша і шансів порізати ізоляцію менше. Крім того, її найпростіше знайти. На жаль, такий підхід має невеликий недолік – до алюмінієвої фольги важче приєднати відвід.
І все ж я б не рекомендував цей варіант переробки для тих, у кого немає досвіду намотування імпульсних трансформаторів. Чи не варто, може вийти боком. До речі, якщо людина знається на питанні, то їй простіше намотати трансформатор повністю «з нуля», принаймні, не плутатиметься під ногами цей «лак», та й кількість витків у всіх обмотках можна буде вибрати оптимальним.
Помножувач
Другий варіант досить складний у реалізації і має низку серйозних недоліків. Приклад такої побудови зображений на малюнку:
- TV1 – звичайний трансформатор блоку живлення, без будь-яких доопрацювань.
- TV1.1 – первинна обмотка.
- TV1.3 та TV1.4 – обмотки каналу 5 Ст.
- TV1.2 і TV1.5 – обмотки, що з TV1.3 і TV1.4 формують канал 12 У.
Для аналізу важливим є той факт, що форма імпульсів напруги на виході трансформатора з гладким верхом, а не «синус», «пила» або інші варіації. Пристрій працює наступним чином - на первинній обмотці слідують імпульси напруги прямокутної форми з деякою шпаруватістю. Напруга імпульсів на первинній обмотці становить половину напруги живлення або близько 140 при номінальній напрузі мережі. На вторинному боці форма імпульсів зберігається, а амплітуда залежить від числа витків і розподіляється приблизно як 9 на обмотках «каналу 5» (TV1.3 і TV1.4) і 21 на «каналі 12» (TV1.2+TV1 .3 та TV1.4+ TV1.5).
Припустимо, що у цей момент надходить імпульс позитивної полярності і верхніх висновках обмоток слід «+». Розставимо напруги в контрольних точках:
- A = +21 ст.
- B = +9 ст.
- З = -9 ст.
- D = -21 ст.
Звідси можна відразу обчислити напругу в струмі «F», вона буде трохи меншою за ланцюг «B» на величину падіння напруги на діоді D1.
- F = +8.4 ст.
За даної полярності діод D2 закритий, тому напруга в точці «E» буде визначена при протилежній полярності імпульсу.
- Напруга на конденсаторі C2 = +8.4 - (-21) = 29.4 В.
Змінимо полярність імпульсу, напруги в контрольних точках змінюють знак:
- A = -21 ст.
- B = -9 ст.
- З = +9 ст.
- D = +21 ст.
Полярність змінилася та відкривається діод D2. Напруга в точці «F» стане трохи меншою за ланцюг «B» або близько +8.4 В.
- E = +8.4 ст.
- Напруга на конденсаторі C1 = +8.4 - (-21) = 29.4 В.
Схема симетрична, тому напруги конденсаторів повинні бути однаковими. З аналізу попередньої полярності імпульсу випливає, що
- Напруга у точці «F» зміщена щодо точки «D» на величину напруги конденсатора С2 (29.4 В) і дорівнює +21 + 29.4 = +50.4 В.
Немає сенсу аналізувати аналогічний стан точки "E" при зміні полярності імпульсу, схема симетрична і там буде стільки ж, скільки зараз на точці "F" +50.4 В.
У результаті може цікавити тільки «E» і «F», адже з них виходить вихідна напруга. Зберемо значення у цих точках у таблицю. Втім, забув ще один стан, пауза імпульсу від ШІМ-регулювання. Цей випадок дуже простий, на всіх обмотках нульова напруга і в точках «E» і «F» виходить одна напруга +29.4 В, що зберігається в конденсаторах. (Під час аналізу не враховувалася кінцева ємність конденсаторів і непрямокутність форми імпульсів).
Випрямлювальне складання D3 «вибирає» найбільшу напругу з двох входів («E» та «F»). Це означає, що на вході дроселя L6 будуть йти імпульси амплітудою 50 В з паузою 8 В. При шпаруватості ШІМ 70% на виході сформується напруга приблизно 37 вольт.
Все сказане стосувалося отримання підвищеної напруги позитивної полярності. Якщо потрібно сформувати і негативний вихід, то схему слід «подвоїти» - додати конденсатори C1, С2 і C3, діоди D1 і D2, пару діодів у збірку D3 і намотати другу обмотку на вихідному дроселі. Не забудьте змінити полярність конденсаторів та діодів.
У такого рішення лише одна перевага – не доведеться щось робити з трансформатором. Втім, є ще одне – незначне, девіація напруги на вихідному дроселі невеликої амплітуди, тому розміри дроселя та його індуктивність можуть бути зниженою величиною. Фактично можна використовувати стару обмотку каналу 12 В.
Недоліків більше, і вони серйозні:
- Весь імпульсний струм протікає через конденсатори С1 і С2, що підвищують.
- Дуже великий струм заряду конденсаторів у початковий час. Крім зниження терміну служби конденсаторів, висока величина струму може спричинити спрацювання загального захисту блока живлення і він відключиться.
- Низький діапазон регулювання вихідної напруги.
- Неможливо отримати більше одного каналу із стабілізацією вихідної напруги. Виходи «+37 В» і «-37 В» виходять за наведеною вище схемою, а ось звичайні «+/-12 В» доведеться формувати на окремомудроселі при підвищеному рівні пульсацій із частотою мережі та низькою стабільністю.
Основний недолік схемного рішення - весьСтрум протікає через конденсатори С1 і С2. Досить просто знайти конденсатори з відповідною ємністю або ESR, але величина імпульсного струму у них виявиться низька. Щоб не бути голослівним, підберемо відповідний конденсатор для блоку живлення підсилювача (вихідна напруга відповідає заданим умовам, величина струму до 10 А).
Раніше я посилався на конденсатори загального застосування фірми Jamicon серії, подивимося, що є в даному виконанні - 2200 мкФ 50 В. Максимальний струм 2 ампера. Цілком не підходить, конденсатор вийде з ладу через тиждень роботи підсилювача. Переходимо до серйозних серій, Low ESR. Наприклад, серія :
| Номінал | Діаметр, мм | Висота, мм | ESR, мОм | Макс. струм, 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) |
У круглих дужках вказується характеристики альтернативного варіанта виконання корпусу конденсатора.
Хочеться відзначити цікавий момент, для конденсатора «680 мкФ 35» перше виконання, у порівнянні з другим, несе менший внутрішній опір і максимальний струм, зазвичай відбувається зворотне - зниження ESR підвищує величину струму. Мабуть, причина у різній площі поверхні корпусу.
Якщо дивитися на ESR, всі конденсатори цілком влаштовують. Ну скільки може «впасти» на опорі 40-90 мОм при струмі 3-8 ампер? Дрібниця. Блок живлення працюватиме. Отак і з'являються «китайські» вироби. До речі, у Китаї виробляється маса якісної продукції, це місцеві фарцівники закуповують мотлох, звідси і відбувається недовіра до китайської продукції... причому даремно.
Ну гаразд, збираємо для себе, тому робити погано не будемо. Конденсатор повинен витримувати струм не менше 10/2=5 А в довготривалому режимі та на одному конденсаторі отримати таку характеристику не вдасться. Залишається варіант із встановленням пари або трійки конденсаторів паралельно. Два конденсатори «1000 мкФ 35» забезпечать струм до 5 (4.2) ампера, що замало. Можна взяти конденсатори того ж номіналу, але трохи більшої напруги «1000 мкФ 50», граничний струм складе величину 6.4 (5.6) ампера.
З урахуванням кінцевої індуктивності вихідного дроселя, цей варіант може влаштувати, але не особливо добре. Перейдемо до потроєння конденсаторів, «680 мкФ 35» забезпечить струм до 6 (5.1) А, або «680 мкФ 50 В» 7.8 (6.9) А. Останній варіант виглядає вже веселіше, блок живлення зможе працювати досить довго.
В результаті виходить, що в блок живлення доведеться встановити 3 * 2 * 2 = 12 конденсаторів «680 мкФ 50 В», вийде не компактний пристрій, а місце в БП обмежене.
Схема моделювалася, але практично не випробовувалась, оскільки не лежить у мене душа до таких рішень. Цей варіант доопрацювання дається на ваш страх та ризик.
У цьому розділі запропоновано деякі варіанти реалізації ПП блоків живлення для підсилювачів. Схему БП із поділом батареї конденсаторів резисторами опором у межах 0.15-0.47 Ом було запропоновано Л.Зуєвим:
Розведення плати БП УНЧ Володимиром Лепехіним у форматі lay
Для УНЧ Наталі були розведені плати під електролітичні конденсатори діаметр посадки d=30, 35 та 40 мм з висновками snap-in
Схема зі стабілізованим живленням для УН-а та операційного підсилювача на м/с M5230L
Для проекту підсилювач ASR на MOSFET з струмовим ТОВС від Maxim_A (Андрій Костянтинович), В.Лепехін розвів плати під малопотужний БП для УН-а підсилювача та потужний БП для вихідного каскаду.
плата БП малопотужний top
плата БП малопотужний
плата БП УНЧ top
плата БП УНЧ
Для реалізації подвійне моно будуть використані БП на таких ПП:
БП УНЧ V2012ЕА
Цей БП використовується живлення ВК (вихідного каскаду). На платі можна встановлювати електроліти з кріпленням Snap-in діаметром до 30 мм, передбачена посадка під діоди в корпусах ТО220-3 та ТО220-2, що розширює номенклатуру діодів, що застосовуються. Габарити ПП 66 х 88 мм.
Для харчування УН-а при роздільному харчуванні буде використано таку плату БП:
БП УНЧ V2012ЕА
Габарити ПП 66 х 52 мм. Посадка діодів універсальна можна поставити вивідні та в корпусі ТО220-2, посадка електролітів діаметром до 25 мм.
Принципова схема мережевого імпульсного джерела живлення для УНЧ, вихідна напруга +-25В при струмі до 4,5А (приблизно 200Вт). Схема зібрана на мікросхемі IR2153 та транзисторах IRF740. Наведено корисні поради щодо збирання та налагодження пристрою.
Хочу запропонувати невеликий огляд за цією схемою. Якось була потреба зібрати людині простенький УНЧ, знайдено корпус від старого підсилювача "радіотехніка".
Місця в корпусі багато, але вмістити мережевий трансформатор не вийшло, корпус виявився за висотою замалий. Було вирішено зібрати імпульсний блок живлення на мікросхемі ir2153, саме одна валялася без діла.
Принципова схема
Спочатку за основу була взята схема з - рекомендую не збирати так як там запропоновано, інакше можна влаштувати пожежу або вибух, схема з фатальною помилкою і не однією.
Мал. 1. Схема імпульсного блоку живлення взята за основу.
Мал. 2. Схема імпульсного блоку живлення для УМЗЧ потужністю до 200Вт.
У першій схемі основна помилка - немає роздільного конденсатора між польовими транзисторами і трансформатором, без цього конденсатора транзистори відразу вибухнуть при включенні, або через пару хвилин як розжаряться.
У мікросхеми IR2153 перший висновок - це плюс живлення, оскільки напруга на виведенні 1 мікросхеми в межах 16-18 вольт то конденсатор повинен бути на порядок вище за напругою, а не впритул як зазначено на початковій схемі - на 16В. Можна встановити конденсатор на напругу 25В, я поставив на 35В.
Йдемо далі, запитувати мікросхему оскільки зазначено на початковій схемі через діод і резистор в 18К, не можна!! Подивіться як запитується мікросхеми IR2153 у мене (малюнок 2), а не безпосередньо від перерви 220вольт (малюнок 1).
У схемі на малюнку 1 стрибків напруги в мережі відразу ж призведе до згоряння мікросхеми, добре, якщо просто працювати все перестане, а так знову ж таки вибухнуть транзистори.
Ось ці три помилки на схемі з малюнка 1 можуть призвести до дуже сумних наслідків!
Деталі та конструкція
Дросель фільтра по живленню 220 Вольт (Др1) взятий з імпульсного БП від телевізора, підійде будь-який з урахуванням того яку потужність бажаєте отримати... Варистор - будь-який на 10-му, тільки не від зарядки для телефону і подібних малопотужних імпульсних БП.
Індуктивність по 25 Вольтам (L) взята від комп'ютерного БП на 450ват, зайві обмотки були змотані - залишаємо тільки ті, що намотані товстим проводом.
Високочастотний трансформатор Tr1 взятий звідти ж, детально зупинюся на його намотуванні з нуля. Розібрати такий трансформатор не розколу фериту досить складно. Щоб спростити завдання, потрібно покласти його на плиту і нагріти до сотні градусів, тобто як тільки крапелька води на ферриті буде кипіти - значить можна розбирати.
При такому нагріванні клей стає м'яким і половинки фериту легко витягуються з каркаса з обмоткою. При намотуванні трансформаторів в імпульсних схемах рекомендують мотати обмотки кількома проводами – до 8 штук одночасно.
Робити так зовсім не обов'язково, первинну обмотку I мотав одним емальованим мідним дротом діаметром 0,45 мм – 49 витків. Вторинні обмотки II і III мотали двома проводами діаметром 0,8 мм - по 8 витків у кожній.
Діоди випрямляча ставимо швидкодіючі – з вітчизняних підійдуть КД213 чи КД212. У останніх струм навантаження за довідником - 1А, а КД213 - 10А. Підійдуть діоди з граничною робочою частотою 100 кгц.
Замість транзистора IRF740 можна поставити IRF840 та подібні до них. Радіатор під транзистори можна поставити вдвічі менше, при повному тривалому навантаженні транзистори гріються не дуже - на дотик градусів 45. Транзистори обов'язково потрібно ставити на радіатор через ізолюючі прокладки.
Замість діодів RL205 можна поставити будь-який діодний міст з максимальною постійною зворотною напругою 600В і максимальною постійним прямим струмом 6А.
Перехідна ємність (0,1мкФ) між транзисторами та трансформатором повинна бути обов'язково на напругу 630В!
З вказаними номіналами дана схема забезпечує вихідну потужність приблизно 200 Вт при струмі до 4,5А.
Друкування до схеми БП не робив - одразу малював на текстоліті. У кожного деталі та їх варіанти розташування можуть бути різні. Схема проста і намалювати свою печатку не складе великої праці.
Ось що вийшло у мене:
Мал. 3. План моєї друкованої плати для імпульсного мережного блоку живлення.
Як видно з нарису, замість розділювального конденсатора між транзисторами та трансформатором у мене встановлені три штуки. Довелося так вчинити оскільки як не було одного на потрібну напругу, у результаті зібрав із різних конденсаторів із загальною ємністю 0,5мкФ.
Ідеальний варіант буде - 1мкФ на 630В. Але все працює цілком нормально і з ємністю на 0,1 мкф та з ємністю на 0,5 мкф.
Мал. 4. Готова друкована плата для імпульсного джерела живлення (вид з'єднання).
Мал. 5. Готова плата імпульсного джерела живлення (вид із боку деталей).
Мал. 6. Саморобний мережевий імпульсний блок живлення для УМЗЧ.
Мал. 7. Зовнішній вигляд мережевого імпульсного БП для підсилювача потужності НЧ.
Налагодження
Після збирання схеми, перше включення робимо через лампочку на 220В 60Вт, включену послідовно з блоком живлення.
Якщо при складанні не було зроблено помилок та замикань, то при включенні лампочка повинна короткочасно спалахнути та згаснути – це свідчить про те, що все зібрано правильно і КЗ у схемі немає.
Можна на низький бік як навантаження включити лампу на потрібну напругу і дати попрацювати схемою хвилин п'ять. Якщо нічого не задимилося, можна прибирати лампу на 220 і користуватися готовим БП.
Якщо лампа включена в розрив живлення 220В при першому включенні горить і не тухне - значить у схемі є несправність.
Мал. 8. Імпульсний блок живлення встановлений у корпус із підсилювачем НЧ.
Мал. 9. Плата УНЧ та блоку живлення до нього у корпусі від підсилювача Радіотехніка (фронтальний вигляд).
Мал. 10. Плата УНЧ та блоку живлення до нього в корпусі від підсилювача Радіотехніка (тиловий вигляд).
Як доповнення: схема УНЧ взята з .
Мал. 11. Схема УНЧ з вихідною потужністю 60Вт при навантаженні 4 Ома та живленні +-28В.
Література:
- radiostroi.ru/pitan776/57-impblokpitkomp
- А. Агєєв - Підсилювальний блок аматорського радіокомплексу. Журнал Радіо за 1982, номер 8.
