Блоки питания мощные и не очень для умзч

Маломощный стабилизированный блок питания для предварительных усилителей с регулировкой выходного напряжения.

Схема относительно просто и представляет собой двухполярный стабилизированный блок питания. Плечи блока питания зеркальны, поэтому схемы абсолютно симметрична.

Технические характеристики блока питания:

Номинальное входное напряжение: ~18…22В

Максимальное входное напряжение: ~28В (ограничено напряжение конденсаторов)

Максимальное входное напряжение (теоретически): ~70В (ограничено максимальным напряжением выходных транзисторов)

Диапазон выходных напряжений (при ~20В на входе): 12…16В

Номинальный выходной ток (при выходном напряжении 15В): 200мА

Максимальный выходной ток (при выходном напряжении 15В): 300мА

Пульсации напряжения питания (при номинальном выходном токе и напряжении 15В): 1,8мВ

Пульсации напряжения питания (при максимаьлном выходном токе и напряжении 15В): 3,3мВ

Данный блок питания можно использовать для питания предварительных усилителей. БП обеспечивает довольно низкий уровень пульсаций напряжения питания, при довольно большом (для предварительных усилителей) токе.

В качестве аналогов транзисторов MPSA42/92 можно применить транзисторы KSP42/92 или 2N5551/5401. Не забывайте сверять цоколевку.

Транзисторы BD139/BD140 можно заменить на BD135/136 или на другие транзисторы с аналогичными параметрами, опять же про цоколенку не забываем.

Транзисторы VT1 и VT6 должны быть установлены на теплоотводе, место для которого предусмотрено на печатной плате.

В качестве стабилитронов VD2 и VD3 можно применять любые стабилитроны на напряжение 12В.

Маломощный блок питания с преобразованием однополярного напряжения в двухполярное.

Очень часто бывает что у радиолюбителя есть трансформатор, но только с одной обмоткой, а необходимо получить на выходе двухполярное напряжение. Именно для этих целей можно применить следующую схему:

Схема отличается своей простотой и универсальностью.

На вход схемы можно подавать переменное напряжение в широком диапазоне, ограниченном только лишь допустимым напряжением диодов моста, допустимым напряжением конденсаторов питания и напряжением КЭ транзисторов.

Выходное напряжение каждого из плеч будет равно половине общего напряжения питания или (Uвх*1,41)/2, например: при входном переменном напряжении 20В, выходное напряжение одного плеча будет равно (20*1,41)/2=14В.

В качестве транзисторов VT1 и VT2 можно применять ЛЮБЫЕ комплементарные транзисторы, следует только не забывать о цоколевке. Хорошими вариантами замены могут быть MPSA42/92, KSP42/92, BC546/556, КТ3102/3107 и так далее. Следует так же учитывать при замене транзисторов на аналоги их максимальное допустимое напряжение КЭ, оно должно быть не менее выходного напряжения плеча.

Мощный двухполярный блок питания с полу-мостовым выпрямлением.

В своей практике для питания УМЗЧ я люблю применять для питания УМЗЧ трансформаторы с 4мя одинаковыми вторичными обмотками, в частности трансформатор ТА196, ТА163 и аналогичные. При использовании таких трансформаторов удобно использовать в качестве выпрямителя не мостовую, а двухполупериодовую полу-мостовую схему. Схема самого блока питания представлена ниже:

Для данной схемы можно применять не только трансформаторы серии ТА, ТАН, ТПП, ТН, но и любые другие трансформаторы с 4мя одинаковыми по напряжению обмотками.

Нумерация выводов соответствует нумерации выводов трансформатора ТА196 и аналогичных.

Мощный блок питания с полу-мостовым выпрямлением, с дополнительными маломощными шинами питания.

На основе трансформатор ТА196 или других трансформаторов с 4мя вторичными обмотками можно организовать следующую схему:

Напряжение +/-40В (или другое, в зависимости от напряжения на обмотках вашего трансформатора) используется для питания усилителя мощности. Шины +/-15В можно использовать для питания предусилителя и входного буфера. Шину +12В можно использовать для вспомогательных нужд, например: для питания вентилятора, защиты или других не требовательных к качеству питания устройств.

В качестве стабилитрона 1N4742 можно применять любой другой на напряжение 12В, вместо 1N4728 – на напряжение 3,3В.

Вместо транзисторов BD139/140 можно использовать любую другую комплементарную пару транзисторов средней мощности на ток 1-2А. Транзисторы VT1, VT2 и VT3 необходимо устанавливать на радиатор.

Нумерация выводов соответствует нумерации выводов трансформатора ТА196 и аналогичных.

Фотографии некоторых из представленных блоков питания.

Ко всем блокам питания прилагаются проверенные 100% рабочие печатные платы.

Прикрепленные файлы:

Источник: http://shemopedia.ru/bloki-pitaniya-moshhnyie-i-ne-ochen-dlya-umzch.html

Немного о блоках питания усилителей (часть I)

Казалось бы что может быть проще, подключить усилитель к блоку питания, и можно наслаждаться любимой музыкой?

Однако, если вспомнить, что усилитель по сути модулирует по закону входного сигнала напряжение источника питания, то станет ясно, что к вопросам проектирования и монтажа блока питания стоит подходить очень ответственно.

Иначе ошибки и просчёты допущенные при этом могут испортить (в плане звука) любой, даже самый качественный и дорогой усилитель.

Стабилизатор или фильтр?

Удивительно, но чаще всего для питания усилителей мощности используются простые схемы с трансформатором, выпрямителем и сглаживающим конденсатором. Хотя в большинстве электронных устройств сегодня используются стабилизированные блоки питания.

Причина этого заключается в том, что дешевле и проще спроектировать усилитель,  который бы имел высокий коэффициент подавления пульсаций по цепям питания, чем сделать относительно мощный стабилизатор.

Сегодня уровень подавления пульсаций типового усилителя составляет порядка  60дБ для частоты 100Hz , что практически соответствует параметрам стабилизатора напряжения.

Использование в усилительных каскадах источников постоянного тока,  дифференциальных каскадов, раздельных фильтров в цепях питания каскадов и других схемотехнических приёмов позволяет достичь и ещё больших значений.

Питание выходных каскадов чаще всего делается нестабилизированным. Благодаря наличию в них 100% отрицательной обратной связи, единичному коэффициенту усиления, наличию ОООС, предотвращается проникновение на выход фона и пульсаций питающего напряжения.

Выходной каскад усилителя по сути является регулятором напряжения (питания), пока не войдет в режим клиппирования (ограничения). Тогда пульсации питающего напряжения (частотой 100 Гц) модулируют выходной сигнал, что звучит просто ужасно:

Если для усилителей с однополярным питанием происходит модуляция только верхней полуволны сигнала, то у усилителей с двухполярным питанием модулируются обе полуволны сигнала. Большинству усилителей свойственен этот эффект при больших сигналах (мощностях), но он никак не отражается в технических характеристиках. В хорошо спроектированном усилителе эффекта клиппирования не должно происходить.

Чтобы проверить свой усилитель (точнее блок питания своего усилителя), вы можете провести эксперимент. Подайте на вход усилителя сигнал частотой чуть выше слышимой вами. В моём случае достаточно 15 кГц :(. Повышайте амплитуду входного сигнала, пока усилитель не войдёт в клиппинг. В этом случае вы услышите в динамиках гул (100Гц). По его уровню можно оценить качество блока питания усилителя.

Предупреждение! Обязательно перед этим экспериментом отключите твиттер вышей акустической системы иначе он может выйти из строя.

Стабилизированный источник питания позволяет избежать этого эффекта и приводит к снижению искажений при длительных перегрузках. Однако, с учётом нестабильности напряжения сети, потери мощности на самом стабилизаторе составляют примерно 20%.

Другой способ ослабить эффект клиппирования это питание каскадов через отдельные RC-фильтры, что тоже несколько снижает мощность.

В серийной технике такое редко применяется, так как помимо снижения мощности, увеличивается ещё и стоимость изделия. Кроме того, применение стабилизатора в усилителях класса АВ может приводить к возбуждению усилителя из-за резонанса петель обратной связи усилителя и стабилизатора.

Потери мощности можно существенно сократить, если использовать современные импульсные блоки питания. Тем не менее, здесь всплывают другие проблемы: низкая надёжность (количество элементов в таком блоке питания существенно больше), высокая стоимость (при единичном и мелко-серийном производстве), высокий уровень ВЧ-помех.

Типовая схема блока питания для усилителя с выходной мощностью 50Вт представлена на рисунке:

Выходное напряжение за счёт сглаживающих конденсаторов больше выходного напряжения трансформатора примерно в  1,4 раза.

Пиковая мощность

Несмотря на указанные недостатки, при питании усилителя от нестабилизированного источника можно получить некоторый бонус — кратковременную (пиковую) мощность выше, чем мощность блока питания, за счёт большой ёмкости фильтрующих конденсаторов.

Опыт показывает, что требуется минимум 2000мкФ на каждые 10Вт выходной мощности. За счёт этого эффекта можно сэкономить на трансформаторе питания — можно использовать менее мощный и, соответственно, дешёвый трансформатор.

Имейте ввиду, что измерения на стационарном сигнале этого эффекта не выявят, он проявляется только при кратковременных пиках, то есть при прослушивании музыки.

Стабилизированный блок питания такого эффекта не даёт.

Параллельный или последовательный стабилизатор ?

Бытует мнение, что параллельные стабилизаторы лучше в аудиоустройствах, так как контур тока замыкается в локальной петле нагрузка-стабилизатор (исключается источник питания), как показано на рисунке:

Тот же эффект дает установка разделительного конденсатора на выходе. Но в этом случае ограничивает нижняя частота усиливаемого сигнала.

Автор использует стабилитроны для питания операционных усилителей. При этом можно организовать индикацию напряжения питания практически без дополнительных затрат (светодиодам не нужны гасящие резисторы):

Защитные резисторы

Каждому радиолюбителю наверняка знаком запах горелого резистора. Это запах горящего лака, эпоксидной смолы и… денег. Между тем, дешёвый резистор может спасти ваш усилитель!

Автор при первом включении усилителя в цепях питания вместо предохранителей устанавливает низкоомные (47-100 Ом) резисторы, которые в несколько раз дешевле предохранителей. Это не раз спасало дорогие элементы усилителя от ошибок в монтаже, неправильно выставленного тока покоя (регулятор поставили на максимум вместо минимума), перепутанной полярности питания и так далее.

На фото показан усилитель, где монтажник перепутал транзисторы  TIP3055  с TIP2955.

Транзисторы в итоге не пострадали. Все закончилось хорошо, но не для резисторов, и комнату проветривать пришлось.

Главное — падение напряжения

При проектировании печатных плат блоков питания и не только не надо забывать, что медь не является сверхпроводником. Особенно это важно для «земляных» (общих) проводников. Если они тонкие и образуют замкнутые контуры или длинные цепи, то в из-за протекающего тока на них получается падение напряжения и потенциал в разных точках оказывается разным.

Для минимизации разности потенциалов принято общий провод (землю) разводить в виде звезды — когда к каждому потребителю идёт свой проводник. Не стоит термин «звезда» понимать буквально. На фото показан пример такой правильной разводки общего провода :

В ламповых усилителях сопротивление анодной нагрузки каскадов довольно высокое, порядка 4кОм и выше, а токи не очень велики, поэтому сопротивление проводников не играет существенной роли.

В транзисторных усилителях сопротивления каскадов существенно ниже (нагрузка вообще имеет сопротивление 4Ом), а токи гораздо выше, чем в ламповых усилителях.

Поэтому влияние проводников тут может быть весьма существенным.

Сопротивление дорожки на печатной плате в шесть раз выше, чем сопротивление отрезка медного провода такой же длинны. Диаметр взят 0,71мм, это типичный провод, который используется при монтаже ламповых усилителей.

0.036 Ом в отличие от 0.

0064 Ом! Учитывая, что токи в выходных каскадах транзисторных усилителей могут в тысячу раз превышать ток в ламповом усилителе, получаем, что падение напряжения на проводниках может быть в 6000! раз больше.

Читайте также:  Компания ti представила маломощный радиочастотный приемопередатчик sub-1 ghz cc1200

Возможно, это одна из причин, почему транзисторные усилители звучат хуже ламповых. Это также объясняет, почему собранные на печатных платах ламповые усилители часто звучат хуже прототипа, собранного навесным монтажом.

Не стоит забывать закон Ома! Для снижения сопротивления печатных проводников можно использовать разные приёмы. Например, покрыть дорожку толстым слоем олова или припаять вдоль дорожки лужёную толстую проволоку. Варианты показаны на фото:

Импульсы заряда

Для предотвращения проникновения фона сети в усилитель нужно принять меры от проникновения импульсов заряда фильтрующих конденсаторов в усилитель.

Для этого дорожки от выпрямителя должны идти непосредственно на конденсаторы фильтра. По ним циркулируют мощные импульсы зарядного тока, поэтому ничего другого к ним подключать нельзя.

цепи питания усилителя должны подключаться к выводам конденсаторов фильтра.

Правильное подключение (монтаж) блока питания для усилителя с однополярным питанием показан на рисунке:

Увеличение по клику

На рисунке показан вариант печатной платы:

Увеличение по клику

Автору до сих пор попадаются усилители, у которых высокий уровень фона вызван неправильной разводкой земли и подключением дорожек от разных «потребителей» к выходам выпрямителя.

Пульсации

Большинство нестабилизированных источников питания имеют после выпрямителя только один сглаживающий конденсатор (или несколько включенных параллельно). Для улучшения качества питания можно использовать простой трюк: разбить одну ёмкость на две, а между ними включить резистор небольшого номинала 0,2-1 Ом. При этом даже две ёмкости меньшего номинала могут оказаться дешевле одной большой.

Это дает более плавные пульсации выходного напряжения с меньшим уровнем гармоник:

При больших токах падение напряжения на резисторе может стать существенным. Для его ограничения до 0,7В параллельно резистору можно включить мощный диод. В этом случае, правда, на пиках сигнала, когда диод будет открываться, пульсации выходного напряжения опять станут «жесткими».

Продолжение следует…

Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»

Источник: http://radiopages.ru/blok_pitaniya.html

Домашний усилитель – блок умзч

   После успешного запуска блока питания, 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 – в первой части.

   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 , 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

Источник: http://radioskot.ru/publ/unch/domashnij_usilitel_blok_umzch/6-1-0-681

Мощный импульсный блок питания до 4кВт

Этот проект является одним из самых долгих, который делал. Заказал блок питания один человек для усилителя мощности.

Ранее никогда не довелось делать такие мощные импульсники стабилизированного типа, хотя опыт в сборке ИИП довольно большой. Проблем во время сборки было много.

Изначально хочу сказать, что схема часто встречается в сети, а если точнее, то на сайте интервалка, но…. схема изначально не идеальна, с ошибками и скорее всего ничего не заработает, если собрать точно по схеме с сайта.

В частности изменил схему подключения генератора, взял схему с даташита. Переделал узел питания управляющей цепи, вместо параллельно соединенных 2-х ваттных резисторов, задействовал отдельный ИИП 15 Вольт 2 Ампер, что дало возможность избавиться от многих хлопот.

Заменил некоторые компоненты под свои удобства и все запустил по частям, настроив каждый узел отдельно. Несколько слов о конструкции блока питания.

Это мощный импульсный сетевой блок питания по мостовой топологии, имеет стабилизацию выходного напряжения, защиту от кз и перегруза, все эти функции подлежат регулировке.

Мощность в моем случае 2000 ватт, но схема без проблем позволит снять до 4000 ватт, если заменить ключи, мост и напичкать электролитов на 4000 мкФ. На счет электролитов – емкость подбирается исходя из расчета 1 ватт – 1мкФ. Диодный мост – 30 Ампер 1000 Вольт – готовая сборка, имеет свой отдельный обдув (кулер) Сетевой предохранитель 25-30 Ампер.

Транзисторы – IRFP460, старайтесь подобрать транзисторы с напряжением 450-700 Вольт, с наименьшей емкостью затвора и с наименьшим сопротивлением открытого канала ключа.

В моем случае эти ключи были единственным вариантом, хотя в мостовой схеме обеспечить заданную мощность они могут.

Устанавливаются на общий теплоотвод, обязательно нужно изолировать их друг от друга, теплоотвод нуждается в интенсивном охлаждении.

Реле режима плавного пуска – 30 Ампер с катушкой 12 Вольт. Изначально, когда блок подключается в сеть 220 Вольт пусковой ток на столь велик, что может спалить мост и еще много чего, поэтому режим плавного пуска для блоков питания такого ранга необходим.

При подключении в сеть через ограничительный резистор (цепочка последовательно соединенных резисторов 3х22Ом 5 Ватт в моем случае) заряжаются электролиты.

Когда напряжение на них достаточно велико, срабатывает блок питания управляющей цепи (15 Вольт 2 Ампер), который и замыкает реле и через последний подается основное (силовое) питание на схему.

Трансформатор – в моем случае на 4-х кольцах 45х28х8 2000НМ, сердечник не критичен и все, что с ним связано придется рассчитать по специализированным программам, тоже самое с выходными дросселями групповой стабилизации.

Мой блок имеет 3 обмотки, все они обеспечивают двухполярное напряжение. Первая (основная, силовая) обмотка на +/-45 Вольт с током 20 Ампер – для запитки основных выходных каскадов (усилителя по току) УМЗЧ, вторая +/-55 вольт 1,5Ампер – для запитки дифф каскадов усилителя, третья +/-15 для запитки блока фильтров.

Генератор построен на TL494, настроен на частоту 80 кГц, дальше драйвера IR2110 для управления ключей. Трансформатор тока намотан на кольце 2000НМ 20х12х6 – вторичная обмотка намотана проводом МГТФ 0,3мм и состоит из 2х45витковв.

В выходной части все стандартно, в качестве выпрямителя для основной силовой обмотки задействован мост из диодов KD2997 – с током 30 ампер. Мостом для обмотки 55 вольт стоят диоды UF5408, а для маломощной обмотки 15 Вольт – UF4007.

Читайте также:  Ацп в групповом режиме

Использовать только быстрые или ультрабыстрые диоды, хотя и можно обычные импульсные диоды с обратным напряжением не менее 150-200 Вольт (напряжение и ток диодов зависит от параметров обмотки).

Конденсаторы после выпрямителя стоят на 100 Вольт (с запасом), емкость 1000мкФ, но разумеется на самой плате усилителей будут еще.

Устранение неполадок начальной схемы. Приводить свою схему не буду, поскольку она мало чем отличается от указанной. Скажу только, что в схеме 15 вывод ТЛ отцепляем от 16 и припаиваем к 13/14 выводам.

Дальше убираем резисторы R16/19/20/22 2 ватт, и питаем узел управления отдельным блоком питания 16-18 Вольт 1-2 ампер. Резистор R29 заменяем на 6,8-10кОм. Исключаем из схемы кнопки SA3/SA4 (ни в коем случае не замкнуть их! будет бум!).

R8/R9 заменяем – при первом же подключении они выгорят, поэтому заменяем на резистор 5 ватт 47-68Ом, можно использовать несколько последовательно соединенных резисторов с указанной мощностью. R42 – заменяем на стабилитрон с нужным напряжением стабилизации.

Все переменные резисторы в схеме очень советую использовать многооборотного типа, для наиболее точной настройки.

Минимальная грань стабилизации напряжения 18-25 Вольт, дальше уже пойдет срыв генерации.

Во многих источниках упомянули, что данный блок не включается без нагрузки – но это не так! Он очень даже хорошо запускается и на всех обмотках есть напряжение.
Никогда не выставляйте максимальное выходное напряжения – блок может в нагруженном состоянии издавать свист – на своем опыте понял, что это полностью безопасно, но неприятно.

С уважением – АКА КАСЬЯН

Источник: http://vip-cxema.org/index.php/home/bloki-pitaniya/214-moshchnyj-impulsnyj-blok-pitaniya-do-4kvt

Простой импульсный блок питания на ir2153(d) для усилителя и не только

Долго меня волновала тема того, как можно использовать блок питания от компьютера в качестве питания усилителя мощности. Но переделывать блок питания — то ещё развлечение, особенно импульсный с таким плотным монтажом. Хоть я и привычный ко всяким фейерверкам, но домашних пугать очень не хотелось, да и опасненько это и для самого.

В общем, изучение вопроса привело к довольно простому решению, не требующему никаких особенных деталей и практически никакого налаживания. Собрал-включил-работает.

Да и хотелось попрактиковаться в вытравливании печатных плат с помощью фоторезиста, так как в последнее время современные лазерные принтеры стали жадными до тонера, и привычная лазеро-утюжная технология не задалась.

Результатом работы с фоторезистом я остался очень доволен, — для эксперимента на плате вытравил надпись линией толщиной 0,2мм. И она прекрасно получилась! Итак, довольно прелюдий, опишу схему и процесс сборки-наладки блока питания.

Блок питания на самом деле очень прост, собран практически весь из деталей, оставшихся после разборки не самого хорошего импульсника от компьютера, — из тех, в которые «не докладывают» деталей.

Одна из этих деталей — импульсный трансформатор, который можно использовать без перемотки в блоке питания на 12В, или пересчитать, что тоже очень просто, на любое напряжение, для чего я использовал программу Москатова.

Схема блока импульсного блока питания:

В качестве компонентов были использованы следующие:

драйвер ir2153 — микросхема, используется в импульсных преобразователях для питания люминесцентных ламп, её более современный аналог — ir2153D и ir2155.

В случае использования ir2153D диод VD2 можно исключить, так как он уже встроен в микросхему.

У всех микросхем серий 2153 в цепи питания уже стоит встроенный стабилитрон на 15,6В, поэтому не стоит сильно заморачиваться с устройством отдельного стабилизатора напряжения для питания самого драйвера;

VD1 — любой выпрямительный с обратным напряжением не ниже 400В;

VD2-VD4 — «быстродействующие», с малым временем восстановления (не больше 100нс) например — SF28; На самом деле VD3 и VD4 можно исключить, я их не ставил;

в качестве VD4, VD5 — использован сдвоенный диод от компьютерного блока питания «S16C40″ — это диод «Шоттки», можно поставить любой другой, менее мощный. Нужна эта обмотка для питания драйвера ir2153 после того, как запустится импульсный преобразователь. Можно исключить и диоды и обмотку, если не планируется снимать мощность более 150Вт;

Диоды VD7-VD10 — мощные диоды «Шоттки», на напряжение не ниже 100В и ток не меньше 10 А, например — MBR10100, или другие;

транзисторы VT1, VT2 — любые мощные полевые, от их мощности зависит выходная, но сильно тут увлекаться не стоит, как и снимать с блока более 300Вт;

L3 — намотан на ферритовом стержне и содержит 4-5 витков провода 0,7мм; Эту цепочку (L3, C15, R8) можно вообще исключить, она нужна, чтобы немного облегчить режим работы транзисторов;

Дроссель L4 намотан на кольце от старого дросселя групповой стабилизации того же блока питания от компьютера, и содержит по 20 витков, мотается сдвоенным проводом.

Конденсаторы на входе можно поставить и меньшей ёмкости, их ёмкость можно примерно подобрать исходя и снимаемой мощности блока питания, примерно как 1-2мкФ на 1 Вт мощности. Не стоит увлекаться конденсаторами и ставить на выход блока питания ёмкости больше 10000 мкФ, так как это может привести к «салюту» при включении, так как они при включении требуют значительного тока для зарядки.

Теперь пару слов о трансформаторе. Параметры импульсного трансформатора определены в программе Москатова и соответствуют Ш-образному сердечнику со следующими данными: S0 = 1,68 кв.см; Sc = 1,44 кв.см; Lср.л. = 86см; Частота преобразования — 100кГц;

Получившиеся расчётные данные:

Обмотка 1 — 27 витков 0,90мм; напряжение — 155В; Намотана в 2 слоя проводом, состоящим из 2 жил по 0,45мм; Первый слой — внутренний содержит 14 витков, второй слой — наружний содержит 13 витков;

обмотка 2 — 2 половины по 3 витка проводом 0,5мм; это — «обмотка самопитания» на напряжение около 16В, мотается проводом так, чтобы направления намотки были в разную сторону, средняя точка выводится наружу и подключается на плате;

обмотка 3 — 2 половины по 7 витков, намотана так же многожильным проводом, сначала — одна половина в одну сторону, потом через слой изоляции — вторая половина, в противоположную сторону. Концы обмоток выведены наружу в «косу» и подключаются в общую точку на плате. Обмотка рассчитана на напряжение около 40В.

Таким же образом можно рассчитать трансформатор на любое нужное напряжение. У меня собраны 2 таких блока питания, — один — для усилителя на TDA7293, второй — на 12В для питания всяческих поделок, — используется в качестве лабораторного.

Блок питания для усилителя на напряжение 2х40В:

Импульсный блок питания на 12В:

Блок питания в сборе в корпусе:

Фото испытаний импульсного блока питания, — того, что для усилителя с помощью эквивалента нагрузки из нескольких резисторов МЛТ-2 по 10Ом, включаемых в разной последовательности. Целью было получить данные о мощности, падении напряжения и разности напряжений в плечах +/- 40В. По итогам у меня получились такие параметры:

Мощность — около 200Вт (больше не стал пытаться снимать);

напряжение, в зависимости от загрузки — 37,9-40,1В во всём диапазоне от 0 до 200Вт

Температура на максимальной мощности 200Вт после тестового прогона в течение получаса:

трансформатора — около 70град.цельсия, радиатора диодов без активного обдува — около 90 град.цельсия. С активным обдувом — быстро приближается к комнатной и практически не греется. В итоге радиатор был заменён, и на следующих фото блок питания уже с другим радиатором.

При разработке блока питания были использованы материалы сайта vegalab и radiokot, на форуме «Веги» очень подробно описан этот блок питания, так же есть варианты блока с защитой от КЗ, что есть неплохо. У меня например при случайном КЗ мгновенно сгорела дорожка на плате во вторичной цепи 

Внимание!

Первое включение блока питания следует производит через лампу накаливания мощностью не более 40Вт. При первом включении в сеть она должна на короткое время вспыхнуть и погаснуть. Светиться она практически не должна! При этом можно проверить выходные напряжения и попробовать несильно нагрузить блок (не больше 20Вт!). Если всё в порядке, — лампочку можно убирать и приступать к испытаниям.

ЗЫ: При сборке и наладке блока питания ни одного животного не пострадало, хотя один раз-таки был словлен «фейерверк» с искрами и спецэффектами при взрыве силовых ключей. После их замены блок заработал как ни в чём не бывало;

ЗЗЫ: Внимание! Этот блок питания имеет цепи, связанные с сетью высокого напряжения! Если вы не понимаете, что это такое и к чему может привести, — лучше отказаться от идеи собрать этот блок. Кроме того, в цепи высокого напряжения имеется действующее напряжение около 320В!

файлы проекта

Раздел: [Схемы]

Источник: http://www.cavr.ru/article/541-prostoj-impulisnyj-blok-pitaniya-na-ir2153(d)-dlya-usilitelya-i-ne-toliko

Ламповый усилитель-монстр. Блок питания

Блок питания мощного УМЗЧ создают из мощных трансформаторов. ТА236 довольно удобно подходит для этой цели. Нужно помнить, что для мощного лампового усилителя нужно строить мощный и качественный блок питания.

По классике как правило это трансформаторный БП, поскольку высоких напряжений трудно и довольно дорого пытаться достичь с применением импульсной схемотехники. Удобно применить стержневые  трансформаторы ТА с мелким током холостого хода. А вот для питания накала есть разные варианты.

От применения классических ТН или тороидальных трансформаторов, до импульсных компьютерных БП или электронных трансформаторов для осветительной нагрузки. Тенденция применения электронных полупроводниковых компонентов в ламповых конструкциях существует, и никуда от неё не денешься.

Здравого и рационального в этом направлении достаточно много, поэтому можно рекомендовать новичкам разобраться в теме импульсников до тонкости и с успехом применить новое знание на практике.

За пару месяцев со дня первой публикации здесь материалов по источникам питания, их схемотехника претерпела значительные изменения. Поэтому во всех статьях схемы будут заменены на новые, более эффективные версии. Это нормальный процесс доработки схемотехники по мере проведения экспериментов и просто по здравому размышлению.

Ничего принципиально нового в схемы не внесено, однако значительная часть ошибок исправлена. Кроме того, есть доработки, выполненные с позиции повышения коэффициента использования всех элементов блока питания и в особенности, сетевых трансформатров с их более точной подгонкой по напряжениям и токам.

Читайте также:  Блок питания 0…30в/5а с цифровой индикацией напряжения и тока

В некоторых статьях введено разделение источников питания на две группы. Первая группа – источники питания, предназначенные для мощной тетродной или пентодной нагрузки. Анодное напряжение в таких БП, как правило, устанавливают на уровнях 350-550 вольт при максимальной мощности, отбираемой сверху, т.е. именно на повышенном напряжении (ГУ50, Г807, ГИ30, 6П3С).

Для корректного подключения экранирующей сетки выходных ламп в источниках повышенного напряжения предусмотрен отвод на уровне 60-80% от верхнего, анодного напряжения. Вторая группа источников – для питания триодной нагрузки.

Для этих источников также предумотрена двухступенчатая структура, однако отбор максимальной мощности здесь доступен на пониженном напряжении (180-240В), а вольтодобавка 150-200В обеспечена для подключения предварительных каскадов усиления при мелких токах потребления (10-20 мА).

Во всех источниках питания предусмотрена релейная задержка подачи анодного напряжения, а также наличие автономных секций для питания цепей смещения и автоматики. Накальные цепи везде обеспечены исключительно стабилизированным питанием на постоянном токе. Причём представленные варианты применения схем таких источников вполне пригодны даже для прямонакальных ламп.

Пример схемы блока питания на анодном трансформаторе ТА236 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора показаны ниже в таблице. Схема и нумерация обмоток тут же. 

Анодный трансформатор довольно мощный и подходит для питания многих усилителей, поскольку набор обмоток обеспечивает предельное значение 248 вольт, а запас по току очень большой.

С учетом выпрямителя и конденсаторов на холостом ходу можно получить напряжение +350 вольт, которое под нагрузкой просядет мало. Если анодного напряжения маловато, то можно попытаться применить его регулирование вверх отводами от первичной обмотки.

Однако такие манипуляции годятся только для силовых трансформаторов с мелким исходным током холостого хода. Если например при номинальном напряжении 220 вольт, ток ХХ равен 30мА, то при повышении выходного напряжения на 10% (до 275В) он может составить 50 мА.

Для мощных трансформаторов это вполне приемлемо. Однако нужно обязательно позаботиться о применении для такого силового трасформатора надёжного стального колпака.

Для питания накальных цепей в сборе с большим анодным трансформатором удобно применить мощный накальный трансформатор, например ТН56 в габарите 98 Ватт. Такая комбинация трансов получается довольно тяжелой по весу, однако пригодна для большинства двухтактных двухканальных ламповых усилителей значимой мощности.

Колпак здесь понадобится побольше. Зато дроссели и плату выпрямителя крепить удобнее, поскольку в скобах ТА236 есть отверстия для крепления материала пластины, а размещение деталей можно маскировать в нише, образованной за счет меньшего роста трансформатора ТН56.

При проектировании корпуса и подготовке документации для лазерного раскроя следует учитывать габаритные размеры трансформаторов, приведенные в справочниках Сидорова.

Для выпрямителя с трансформатором ТА236 может понадобиться применение вместо КД202 более мощных диодов, например Д247 или Д248, поскольку пиковый зарядный ток будет довольно большим, ввиду малого внутреннего сопротивления обмоток трансформатора. Нехорошая схема

Схема блока анодного питания особенностей не имеет при последовательном соединении всех секций. Столь мощный трансформатор может оказаться полезным даже для питания анодов монстров типа 6С18С или 6С33С. Однако дроссели в этом случае могут понадобиться помощнее. Есть очень неплохие заменители традиционных радиотехнических дросселей типовых серий.

Это дроссели от ламп дневного света, типа ЛБ или ЛД. Кроме того, вполне достойный результат можно получить при использовании компактного электронного дросселя на полевом транзисторе.

Для питания выпрямленным напряжением накальных цепей ламп предварительного каскада используют трандиционный модуль LM2596 DC-DC понижающий регулируемый импульсный преобразователь.

Пример схемы блока питания на анодном трансформаторе ТА252 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора показаны ниже в таблице. Схема и нумерация обмоток тут же. 

Трансформатор ТА252 значительно более удобен, нежели ТА236, по напряжениям обмоток. Толщина провода анодных обмоток вполне приемлемая для питания очень мощного усилителя. Даже под нагрузкой диаметр обмоточного провода позволяет поддерживать напряжение 380-390 вольт. Нехорошая схема

Стандартная схема задержки анодного питания и плавный пуск при помощи гасящего резистора нужны обязательно. Поскольку токи сравнительно большие, есть смысл заменить параллельно включенные двухваттные резисторы МЛТ-2 на зелёные 15-25 ваттные резисторы ПЭВ.

Слаботочные (меньше 1 ампера) обмотки накального трансформатора есть смысл использовать как базу для смещения, и питания релейной автоматики при помощи построения пары умножителей (удвоителей) напряжения.

Один умножитель предназначен для питания автоматики, а второй – смещения. Под нагрузкой обмоток реле (30-50 мА) умножитель будет вести себя пристойно.

А цепи смещения, питаемые от второго удвоителя, работают практически на холостом ходу, поэтому напряжение питания будет стабильным. Накальные цепи можно питать по стандартной схеме от пары импульсных источников.

Применение тороидальных трансформаторов в БП даёт очень неплохие результаты, если бюджет проекта допускает повышенные затраты на приобретение совсем не дешёвых тороидов. Бывают случаи, когда удаётся скопом купить большую кучу тороидальных трансформаторов по цене металлолома.

Если позволяют напряжения вторичных обмоток, то вполне можно скомбинировать компактный блок питания на тороидах. Неплохо применить тороидальные трансформаторы в габарите 25-40 Вт от адаптеров на 110 вольт, как показано на фото.

При выходном напряжении 115 вольт пара таких трансформаторов даёт анодное напряжение +320 вольт, вполне пригодное для двухтактного усилителя на 6П1П-6П14П. А габариты трансформаторов позволяют спрятать блок питания в корпус, высотой не более 45 мм.

Особенность правильно изготовленного тороидального трансформатора – ничтожно малое поле рассеяния по причине мизерного тока холостого хода (2-3 мА). Такое свойство исключает влияние БП на фон переменного тока в усилителе. Цена тороидального трансформатора, как правило, на порядок выше ленточного или Ш-образного.

При динамическом потреблении тока в режимах больших нагрузок повышение интенсивности магнитного поля конечно же будет, однако у тороидального трансформатора оно симметрично и повышение фона не будет различимо при высоком уровне громкости.

Упор на применение в ламповом усилителе самодельных силовых трансформаторов – это тупик. Нужно заметить, что потери времени на рукопашное изготовление силовых трансформаторов на частоту 50 Гц, трудно вразумительно пояснить и оправдать. Если подобная самодельщина не дилетантство, то это пограничное с маразмом состояние.

Силовые трансформаторы достаточно распространены и довольно дёшевы, чтобы жертвовать на моточные процедуры самое дорогое, то есть у человека – время.

Применение импульсных источников анодного и накального питания следует рассматривать как один из наиболее перспективных способов получения малогабаритных и высокостабильных блоков питания в составе энергоэффективных ламповых усилителей.

Применение импульсных электронных трансформаторов, широко используемых для осветительной нагрузки, имеет довольно неплохие шансы в усилителях с лаповыми баллонами, накальные цепи которых рассчитаны на подключение к источникам напряжения 12,6 вольта. Это в первую очередь лампы – монстры: 6С33С, 6С18С, а также лампы типа ГУ50, ГИ30, ГУ29. 

Особенность электронных трансформаторов (ЭТ) это запуск в режиме КЗ, т.е. под нагрузкой и это удачное решение. Однако измерения показали, что рабочее напряжение электронного трансформатора несколько меньше, чем 12 вольт, особенно при слабой осветительной сети. Мощности же в электронных трансформаторах, настроенных правильно, вполне достаточно, чтобы питать накальные цепи.

Практический опыт прогрева накальных цепей группы ламп, током 6-7 ампер, от электронного трансформатора в габаритной мощности 150 Вт показал, что за час температура радиатора, охлаждающего транзисторы, поднимается не более 60-70 градусов. А весит этот электронный трансформатор всего 130 граммов. Это не идёт ни в какое сравнение с весом электромагнитнитного трансформатора в 2-3 кг.

Вот и получается, что пары таких электронных трансформаторов вполне достаточно, чтобы с лёгкостью разогревать 4 штуки 6С33С. Однако надо заметить, что накал у монстров, при таком питании, достаточно долго остаётся довольно вялым, поскольку из-за просадки в проводах напряжения явно не хватает.

Для преодоления этой проблемы на входе электронного трансформатора ставят мелкий двухобмоточный трансформатор, включая его по схеме вольтодобавки. Это примерно 10% по мощности ЭТ и тоже самое по напряжению сети. Годится трансформатор на 10-15 ватт. Измерения показали, что напряжение по входу поднимается до 240-250 вольт, однако транзисторные ключи легко вывозят такое перенапряжение.

Для питания двухканального усилителя – монстра на ГУ50, где установлены 8 штук ГУ50, вполне достаточно одного электронного трансформатора. Предпочтительнее применить ЭТ в алюминиевом корпусе, который служит радиатором. Если ЭТ имеет пластиковый корпус-коробочку, то корпус необходимо удалить.

А транзисторы нужно закрепить прямо в подвале ЛУМЗЧ, непосредственно на корпус или на металлической пластине, побольше размером. Естественно через изолирующую прокладку с термопастой. Отдельной темой является импульсный характер питания электронного трансформатора на частоте 26-28 кГц.

Поскольку частота автоколебаний расположена выше верхней границы звукового диапазона, то модулирующий эффект по звуку будет сравнительно небольшим, необходимо лишь тщательно выполнить экранирование токоведущих частей электронного трансформатора и применить витые пары для подвода накального питания к керамическим панелькам.

Ниже показан ещё один вариант стандартного модуля частотного преобразователя на большие токи, порядка 12 ампер. Частота преобразования около 300 кГц – это довольно неплохо.

Означенная частота значительно выше верхней границы частотного диапазона звуковых устройств. Заявленная производителем эффективность DC-DC-преобразования на уровне 95% при входном напряжении до 32 вольт.

Для питания накальных цепей такая штуковина подходит вполне. Цена изделия около 300 рублей, что тоже вполне приемлемая даже для оптовой покупки.

Применение импульсных преобразователей – современная тенденция, поэтому никуда от нее не денешься в 21 веке. Для решения проблемы электромагнитной совместимости модулей нужно более основательно решать вопросы экранирования.

Безо всяких сомнений, можно пойти по пути применения повышающих преобразователей, например для анодного питания. У китайцев на этот случай есть другие платы. Причём аппаратно реализованные на нескольких версиях микросхем. И цена отличается у этих изделий, иногда в несколько раз, от 60 до 300 деревянных рублей.

Пример модулей повышающих преобразвателей миниатюрного исполнения представлен ниже.

Вполне вероятно, что качество преобразователей может оказаться разным. Это нужно проверять экспериментально. Предпочтение следует отдавать модулям, работающим на более высокой частоте.

Кроме того, нужно проверить тепловыделение в плате, чтобы не перегреть модуль током накала лампы. Таким образом, от обмотки мощного накального трансформатора с напряжением 6,3 вольта, легко получить напряжение питания +12,6 вольт для мощных выходных ламп.

Но о хороших электролитах в накальную батарею конденсаторов всё равно придётся позаботиться.

                          Евгений Бортник, Красноярск, Россия, июль 2016

Источник: http://paseka24.ru/node/344

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector