Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Трансформатор для питания усилителя – AudioKiller’s site

Программа для расчета мощности трансформатора (выпрямителя и фильтра) усилителя

О том, что для усилителя мощности не обязательно использовать очень мощные трансформаторы я писал в статье «Расчет источника питания УМЗЧ«. Почему-то в народе статья большого отклика не нашла — так все и продолжают советовать друг другу в усилитель мощностью 50 Вт ставить трансформатор мощностью 250 ВА. Хотя тут вполне можно использовать транс в 60 ВА. Тем не менее некоторые профи несколько меня покритиковали. Их замечания сводились к двум пунктам:

  1. Высказывалось сомнение, что мощности сравнительно маломощного («тощего») трансформатора все же хватит на питание усилителя.
  2. Были подозрения, что маломощный трансформатор будет перегреваться (т.к. у него выше сопротивление обмоток).

Чтобы еще раз это все проверить и доказать, что я прав, я собрал небольшую кучку трансформаторов мощностью 20…250 ВА на напряжение 2х24 вольта и приступил к экспериментам.

Я взял стерео усилитель, в его блок питания устанавливал исследуемый трансформатор и подавал на вход либо музыкальный стереосигнал со звуковой карты компьютера (для реалистичных испытаний), либо синусоиду (для тестов). К усилителям был подключен клип-детектор, позволяющий определять моменты ограничения сигнала. Вот схема экспериментальной установки:

Эксперимент проводился следующим образом: я использовал два музыкальных фрагмента с пик-фактором 13 дБ и 16 дБ. На каждом из них я устанавливал наибольшую громкость, но так, чтобы не было ограничения. После этого измерял уровень выходного сигнала и вычислял выходную мощность как мощность синусоидального сигнала с амплитудой, равной амплитуде музыкального сигнала. Все это я проделывал с разными трансформаторами и разными конденсаторами фильтра питания (от 2200 мкФ до 40 000 мкФ).

Скажу сразу — я оказался прав по обоим пунктам.

Действительно, для получения большой выходной мощности усилителя вполне достаточно трансформатора сравнительно небольшой мощности (и моя программа считает абсолютно верно!). Вот графики результатов исследований, здесь разные линии одного цвета соответствуют разным емкостям конденсаторов фильтра:

Из графиков видно, что для воспроизведения синусоиды и вправду нужен трансформатор большой мощности. А вот музыкальная мощность получается больше синусоидальной (за счет меньших просадок напряжения питания), больше чем в 2 раза, и для получения большой музыкальной мощности большАя мощность трансформатора не нужна. Кстати, максимальная мощность гораздо сильнее зависит от самого сигнала (от его пик-фактора), чем от мощности транса.

На графике специально проведена линия прямой пропорциональности, чтобы подчеркнуть слабую зависимость выходной мощности от мощности трансфрматора. Еще раз напоминаю, что все трансформаторы имели одинаковое напряжение 2х24 вольта, что главным образом и ограничивало максимальную выходную мощность. Как видим, уже 60ВА трансформатор вполне обеспечивает выходную мощность 40…50 Вт на канал (а каналов-то два!), а удвоение мощности транса повышает выходную мощность всего на 20%.

В конце-концов, все линии переходят в горизонталь: самая максимальная выходная мощность ограничена напряжением питания. Так что вместо тупого наращивания мощности трансформатора, гораздо выгоднее поднять напряжение питания (если такое возможно).

Наибольшая зависимость выходной мощности от мощности трансформатора (и самая низкая выходная мощность) получается для синусоиды. Это как раз то, о чем мне говорили оппоненты: под большой постоянной токовой нагрузкой сильно падает напряжение на обмотках трансформатора и конденсаторах фильтра. Для музыки это не так актуально из-за ее большого пик-фактора и маленькой средней мощности.

Для интереса — вот просадки напряжения питания на трансформаторе и выпрямителе под нагрузкой (точнее остаточное напряжение) на синусоиде:

На музыкальном сигнале просадка напряжения намного меньше, ее измерить нормально не получилось из-за непостоянства среднего значения музыкального сигнала (показания вольтметра все время «плавали»).

Вывод 1.

«Тощего» трансформатора вполне достаточно для питания усилителя. Правильный выбор трансформатора по мощности и напряжению позволит получить требуемую музыкальную выходную мощность. Так что использовать в усилителях звукового сигнала супермощные трансы совершенно не нужно. Маленький трансформатор — это и маленькие габариты, и маленькая цена.

Очень важно! Это все годится только для воспроизведения записанной музыки. Для исполнения музыки (например гитарный усилитель в рок группе) это не годится, т.к. там совсем другие условия работы всей системы!

Рассмотрим второй пункт. А будет ли перегреваться трансформатор? Рассчет по моей программе трансформатора для усилиеля 2х40 Вт дал требуемую мощность трансформатора 35 ВА. Я изготовил именно такой трансформатор (он участвовал и в предыдущих измерениях) и провел на нем проверку. В дальнейшем я использовал этот транс в деле (он предназначался для питания усилителя), поэтому я сделал его с пониженной индукцией (чтобы он давал меньше помех, т. к. он стоИт близко к плате предусилителя). В результате число витков обмоток получилось на 20% больше, значит и их сопротивление тоже на 20% больше, а на большем сопротивлении получается больший нагрев. Таким образом, если этот трансформатор у меня не перегреется, то обычный трансформатор тем более перегреваться не будет.

Вот первый эксперимент.

Я поместил трансформатор под крышку так, чтобы не было никакой вентиляции. 2 часа работы — никакого перегрева.

Однако моих критиков этот эксперимент не удовлетворил. Мне сказали, что в настоящем усилителе греется не только трансформатор, но и радиаторы, поэтому на самом деле температура в усилителе выше (несмотря на вентиляцию) и вот там-то трансформатор и перегреется.

Ну что ж, с радиаторами, так с радиаторами. У меня есть подходящий корпус, куда поместилось все вместе с радиаторами:

Два канала усилителя, два выпрямителя и трансформатор — все как раз уместилось. Вентиляционные отверстия в днище корпуса в данном случае не работают — у корпуса нет ножек, поэтому он дном лежит на столе, и воздух в отверстия не попадает.

Вот как выглядит это все в рабочем виде:

В крышке отверстий нет, так что это самый неприятный случай корпуса без вентиляции. Уж тут температура будет наиболее максимальной! На фото видно две нагрузки из мощных резисторов и плата клип-детектора.

Включил в сеть, на вход подал музыкальный сигнал максимальной амплитуды (чтобы клип-детектор срабатывал, т.е. усилитель работал с небольшой перегрузкой), и 2 часа погонял всю эту систему.

Трансформатор не перегрелся! (Вот на синусоиде он бы наверняка перегрелся, но мы-то создаем систему для воспроизведения музыки, а не синусоиды!)

Вывод 2. Маломощный трансформатор годится для питания аппаратуры по всем параметрам. Проверка в самых жестких условиях это подтвердила.

И в заключение о конденсаторах фильтра. Вот зависимость выходной мощности стерео усилителя от суммарной емкости фильтра (с учетом конденсаторов, установленных на платах усилителей) для двух трансформаторов мощностью 35ВА и 80ВА и разных пик-факторах сигнала:

Видно, что при небольшой емкости мощность снижается. А повышать емкость выше 10 000…15 000 мкФ смысла нет. Моя программа говорит о том же. При самой большой емкости максимальная выходная мощность несколько падает (особенно на маломощном трансе) — это из-за того, что при этом получаются большие зарядные токи и падение напряжения на обмотках трансформатора тоже повышается.

И в заключение — один интересный момент. В процессе измерений я заметил, что на трансформаторе мощностью 20 ВА максимальные пики выходного напряжений проходили «как-то не так» по сравнению с более мощными трансами. То же самое было и в случае конденсаторов фильтра 2200 мкФ (т.е. самой малой емкости).

Вывод: слишком маленькие емкости и мощности все же вносят какие-то неприятные изменения в сигнал, так что их лучше не использовать.

06.01.2010

Total Page Visits: 1976 – Today Page Visits: 3

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

18 429 грн.

Договорная

Киев, Оболонский

Сегодня 06:20

Днепр, Индустриальный Сегодня 06:20

Ивано-Франковск Сегодня 06:19

Киев, Голосеевский Сегодня 06:19

Кривой Рог, Метталургический Сегодня 06:19

430 грн.

Договорная

Киев, Днепровский Сегодня 06:19

Разница между повышающим трансформатором и усилителем напряжения

Усилитель напряжения? Похоже или нет?

Переходный трансформатор в основном увеличивает величину первичного приложенного напряжения, что увеличивает амплитуду формы волны напряжения. Усилитель напряжения делает то же самое.

Удлинительный трансформатор Altec Peerless 4722 MC

Чем очень странный, но мыслимый вопрос, какова разница между ними, и можем ли мы использовать небольшой повышающий трансформатор вместо усилителя напряжения и наоборот?

Различия

трансформаторУсилитель
Трансформаторы не могут усилить (повышать) входное напряжение переменного тока, не уменьшая (уменьшая) его текущую способность.Усилитель может одновременно усиливать ток и напряжение. У нас может быть 1V на 1uA, чтобы управлять входом, но также может получить много вольт на многих усилителях на выходе.
Обмотки катушки трансформатора никогда не требуют постоянного напряжения для работы. Иногда напряжение постоянного тока может присутствовать в обмотке трансформатора для вспомогательных устройств, но постоянный ток не требуется для работы трансформатора.Усилитель почти всегда требует постоянного напряжения постоянного тока для работы.
Трансформатор имеет больше обмотки, добавленной к вторичной обмотке, для получения усиления напряжения.Усилитель фактически модулирует постоянный источник постоянного тока. Напряжение в ответ на вход переменного тока. Напряжение для получения выходного напряжения.
Входной ток трансформатора пропорционален его току нагрузки.Входной ток усилителя обычно почти не зависит от его тока нагрузки.
Трансформатор похож на коробку передач, тогда как усилитель подобен двигателю. Коробка передач преобразует энергию как трансформатор.Усилитель подобен двигателю, который потребляет топливо для обеспечения выхода. Аналогичным образом усилитель потреблял питание постоянного тока, чтобы обеспечить выход.
Переходный трансформатор может усиливать определенный тип входа, который является синусоидальным входом или изменяющим во времени входом, и добавляет, что диапазон ввода трансформатора очень гибкий в диапазоне. Усилитель может усилить любой сигнал, и в то время как усилитель будет иметь ограниченный диапазон, тогда в состоянии насыщения.
Выходной импеданс идеального трансформатора равен импедансу источника, умноженному на квадрат коэффициента поворота.Усилитель может иметь выходной импеданс, который не зависит от импеданса источника.

Как работает усилитель – Концепция

Трансформатор не является усилителем, потому что:

Выходные и входные мощности одинаковы, и нет другого источника, кроме сигнала (входящего переменного напряжения ). Усилитель может усиливать напряжение сигнала без снижения выходного тока.

Трансформатор следует принципу индукции, где в качестве усилителя следует принцип усиления сигнала (напряжения или тока). Фактически, усилитель генерирует совершенно новый выходной сигнал на основе входного сигнала. Мы можем понимать эти сигналы как две отдельные схемы.

Выходная цепь генерируется источником питания усилителя, который потребляет энергию от батареи или электрической розетки.

Связанные электрические направляющие и изделия

Keep calm and kill everyone — LiveJournal

Захотелось мне тут написать про тороидальные трансформаторы… Ну а желаниям своим я обычно потакаю.

Так вот, в „аудиофильском“ усилителе, который мне довелось починять (и во многих других, которые мне починять не доводилось, тоже) все трансформаторы намотаны были на тороидальных сердечниках. Не знаю как насчёт аудиофилов, а мне мой довольно долгий уже опыт чтения литературы и изготовления ламповых увеселителей говорит о том, что это блажь и ненужные понты. Это был спойлер, а дальше пойдёт обоснование.

Итак, каковы же преимущества тороидальных трансформаторов и существенны ли они для лампового усилителя звуковой частоты?

Преимущество первое — меньшая масса при той же габаритной мощности, особенно учитывая, что тороидальные сердечники мотают из специальных холоднокатаных трансформаторных сталей Э310, Э320, Э330 с высокими допустимыми значениями магнитной индукции (1,4 Тл = 14 000 гс). Довольно очевидно, что высокая удельная мощность трансформатора важна для портативных и переносных приборов, к каковым ламповый усилитель не относится хотя бы по причине сетевого питания. Предвидя возражения — установленный в автомобиле усилитель мало отличается от стационарного, рук хозяину он не отрывает, а плеч не оттягивает. Гитарные комбики и прочую сценическую технику тоже возят транспортом и таскают на руках недалеко и недолго. Итак, с точки зрения эксплуатации, относительная лёгкость тороидальных трансформаторов значения не имеет.

Преимущество второе — собственно, основное и главное преимущество тороидов с точки зрения конструктора — малое магнитное поле рассеяния трансформатора на замкнутом круговом сердечнике с равномерно распределёнными по оному витками обмоток. Эта особенность в выходных и силовых трансформаторах работает двояко.
Выходной трансформатор на тороиде, во-первых, наименее чувствителен к магнитным наводкам. Что ж, допустим, усилитель имеет мощность 10 Вт. Чтобы получить динамический диапазон 60 дБ, мощность всех шумов и фона должна быть в миллион раз меньше, то есть, чтобы магнитная наводка была значима, выходной трансформатор должен воспринять от неё 0,01 мВт и передать в нагрузку, допустим, 8 Ом. Для этого необходимо развить ЭДС действующим значением корень квадратный из 0,08 мВ2, приблизительно 0,3 мВ. Для трансформатора сечением порядка 6 см2 во вторичной обмотке при этом будет 120 витков, стало быть, в каждом витке должна быть наведена ЭДС индукции в 2,5 мкВ, что на частоте 50 Гц (самая мощная магнитная наводка понятно откуда) в линейном приближении и поделивши на площадь сердечника и на магнитную проницаемость стали, приняв её действующее значение за 400 с учётом всевозможных магнитных сопротивлений, получим индукцию поля наводки, самое большее, 0,2 мТл. Это лишь в 4 раза больше полного значения индукции магнитного поля Земли. То есть, если начать вертеть этот трансформатор в магнитном поле Земли с частотой 3000 1/мин, получится наводка вчетверо меньше.
Это была лирика в духе американских популярных книжек, любящих завалить читателя цифрами. Если говорить грубо практически, то заявленная величина динамического диапазона 60 дБ уже завышена, реализовать его будет трудно даже в избушке лесника посреди тайги, в ней комары со сверчками больше шума создадут, чем усилитель. На практике наводка на выходной трансформатор имеет значение только в том случае, если конструктор оказался без головы и расположил его максимально близко к силовому да ещё и параллельно, так, чтобы потокосцепление оказалось наибольшим. Такие конструкторы, к счастью, в природе уже почти не встречаются.
Ещё магнитная наводка на выходной трансформатор может иметь значение в очень чувствительных микрофонных усилителях, охваченных обратной связью с самого выхода на самый вход. Усилителей с таким охватом обратной связью, правда, тоже не строят, посему уменьшать магнитное рассеяние выходного трансформатора для борьбы с наводками, как правило, занятие бестолковое.
Также магнитное рассеяние выходных трансформаторов влияет на их фазовую характеристику, но фазовые искажения человеческое ухо, к счастью, не воспринимает вовсе, а усилителей с таким охватом отрицательной обратной связью, которая из-за фазовых искажений может стать положительной и привести к самовозбуждению, повторюсь, в здравом уме не строят.

Во-вторых, магнитное рассеяние выходного трансформатора понижает верхнюю границу частотного диапазона усилителя. Её мы положим на значении 20 кГц. Аудиофилам, утверждающим, что они слышат более высокие частоты, или что эти частоты, хоть и неслышимые, влияют на „прозрачность“ звука я недвусмысленно предлагаю прогуляться лесом, чтобы не смешить людей, знакомых с физикой и физиологией, и не коверкать умы тех, кто с ними познакомиться хочет. После сего предисловия хочу сказать, что, во-первых, на звуковой частоте куда важнее собственная ёмкость обмотки, а во-вторых, я сам получал при рядовой послойной намотке с бумажными прокладками на обычном броневом сердечнике из Ш-образных пластин с немагнитным зазором (однотактная схема) верхнюю границу 40 кГц по ослабению 6 дБ и 30 кГц по ослаблению 3 дБ (по напряжению на активном эквиваленте нагрузки) относительно плоского участка АЧХ. Такие же числа дают силовые трансформаторы ТН в двухтактных схемах, и этого более чем достаточно. И вообще, для уменьшения биений гармоник и интермодуляционных искажений полосу частот желательно, наоборот, резать фильтрами с крутой кривой спада, сужая до необходимого минимума, и в сравнительно быстром спаде АЧХ на высоких частотах один из корней специфического „лампового“ звука, поскольку транзисторные бестрансформаторные усилители, как правило, имеют полосу до сотен килогерц и совершенно излишние биения между высшими гармониками словить легче.

В силовых трансформаторах, поскольку их частотный диапазон навеки определён ГОСТом в рамках (50±2) Гц (и весьма редко 400 Гц), значение имеет только первый смысл магнитного рассеяния (только наоборот — как источник наводок на другие цепи) и фактор понижения КПД трансформатора. О понижении КПД трансформатора речь вести не будем, эффект этот слишком мал по сравнению с потерями 5÷10 % в меди, на гистерезис и токи Фуко, то бишь на банальный разогрев трансформатора и окружающей среды. Силовой трансформатор как источник наводок в ламповом усилителе имеет значение опять же в двух случаях — когда конструктор компоновал монтаж без применения головы и когда чувствительность первого каскада весьма велика и измеряется единицами милливольт и менее, то бишь, для микрофонных входов и входов для магнитных звукоснимателей (магнитная запись и грамзапись). Случай охвата многих каскадов обратной связью, которая из-за наводки может из отрицательной обратиться в положительную и привести к самовозбуждению, не рассматриваем опять-таки, поскольку в здравом рассудке таких усилителей не строят. Так вот, после долгих предисловий короткое резюме — тщательное экранирование силового трансформатора, фильтрового дросселя и входных цепей чувствительных усилителей производится в любом случае, и несколько меньшее рассеяние тороида по сравнению с обычным броневым при разумной компоновке большого значения не имеет. Опять-таки, я не встречал на практике случаев, когда фон переменного тока был вызван именно магнитной наводкой на входную цепь, а не электростатической наводкой, просачиванием пульсаций сквозь плохие фильтры в цепи анодного питания или проникновением накального напряжения через изоляцию между катодом и подогревателем.

Рассмотрев бесполезные преимущества, рассмотрим и существенные недостатки тороидального трансформатора.

Во-первых, конечно, его очень неудобно наматывать. Разрезные тороидальные сердечники использовать бессмысленно, поскольку в месте разреза, как ни пришлифовывай половинки и какими ферромагнитными пастами ни мажь, образуются, во-первых, немагнитный зазор, из-за чего возникает то самое магнитное рассеяние, во-вторых, место короткого замыкания отдельных витков ленты, следствием чего являются потери на токи Фуко. Соответственно, для намотки на замкнутый сердечник нужно либо иметь специальный станок, либо мотать вручную, перематывая тонкий провод на челнок в роде того, каким плетут сети или ткут ленты, а толстый провод сматывая предварительно в бублик, пропущенный в сердечник, как одно звено цепи в другое, и наматывать уже с этого бублика (возможно, скоро я домотаю тороид и покажу фотографии, будет понятнее). Соответственно, тороид весьма трудоёмок в изготовлении и потому дорог.

Во-вторых, тороид очень плохо относится к однополупериодным выпрямителям (а в ламповой технике часто используют двуплечие выпрямители „половина моста“ на двух обмотках и двуханодном кенотроне или двух диодах, которые являются, по сути, комбинацией двух однополупериодных). В однополупериодном выпрямителе через трансформатор протекает постоянная составляющая тока, которая создаёт постоянное подмагничивание сердечника и уменьшает его действующую проницаемость. В обычном трансформаторе неизбежный немагнитный зазор уменьшает это вредное влияние, а в тороиде немагнитного зазора нет. Кажется, что двуплечий выпрямитель, как и двухтактный усилитель, создаёт двумя обмотками два противоположно направленных магнитных поля, которые компенсируют друг друга, но это не так, потому что, в отличие от выходного каскада, как правило, рассчитанного в классе A (без отсечки) или AB (одна из ламп запирается менее, чем на полпериода), выпрямитель работает, так сказать, в класcе B, то есть с отсечкой в полпериода (180°) для того случая, когда нагрузка чисто активная, а в самом распространённом случае, когда выпрямитель нагружен ёмкостью, угол отсечки становится ещё меньше. Соответственно, когда одна обмотка работает, во второй вентиль заперт и ток не течёт, никакой компенсации полей подмагничивания не происходит.

Резюмируя — безусловно, применять тороидальные трансформаторы в ламповых звуковых усилителях можно, если очень хочется. Но если не хочется, без них прекрасно обходятся.

Подбор выходного трансформатора для двухтактного лампового усилителя / Хабр

В этой статье я попробую немного затронуть вопрос подбора выходного трансформатора для мощного двухтактного лампового усилителя. Имеется ввиду не расчет с нуля под конкретный режим лампы, а именно подбора из готовых вариантов. Подбор, опять же, не идеальный, а приблизительный. Работая с таким трансформатором не факт что получится достичь идеального согласования, максимальной передачи мощности в нагрузку или минимума искажений. Но, по крайней мере, такой усилитель будет работать и что-то выдавать в нагрузку, радуя своего создателя.

Многие любители ТЛЗ предпочитают использовать готовые трансформаторы ТВЗ от советской радиоаппаратуры или готовые покупные, и, соответственно, использовать те же режимы ламп, что и в советской аппаратуре, или режимы ламп, рекомендованные изготовителем трансформаторов. Данная информация пригодится тем, кто хочет спаять что-нибудь теплое и ламповое, но кто совершенно не хочет возиться с намоткой трансформаторов и кого отпугивают цены на готовые трансформаторы, предлагаемые различными фирмами.

Хочу сразу предупредить, в ламповой технике я не силен, изучаю ее походя, в процессе, так сказать. Поэтому некоторые мои рассуждения для специалистов могут показаться весьма наивными.

С чего необходимо начать выбор трансформатора? Наверное, с понимания того, для чего он все-таки нужен. А нужен он для согласования лампы с нагрузкой. Дело в том, что громкоговорители и акустические системы (АС), в большинстве своем, имеют относительно низкое сопротивление (типовые значения сопротивления большинства отечественных АС – 4 или 8 Ом, импортных – 6 Ом), соответственно, в их цепи текут довольно большие токи и на клеммах присутствуют относительно небольшие напряжения. Грубо говоря, через АС с номинальной мощностью 16 Вт и сопротивлением 4 Ом будет протекать ток 2 А, а действующее напряжение на нем будет 8 В (зависимостью импеданса динамика от частоты в этом рассмотрении пренебрежем).

Лампы же наоборот – обычно работают с высокими напряжениями и относительно небольшими токами. Например, для лампы 6П44С, как в моем усилителе, согласно справочнику средний ток анода составляет максимум 100 мА (420 мА допускается в импульсе длительностью 4 мс), напряжение на аноде 250 В (550 В допускается при включении лампы).

Чтобы преобразовать высокое напряжение на лампе в низкое на динамике и низкий ток лампы в большой ток через динамик и необходим трансформатор. 100 мА необходимо трансформировать в 2 А, а 8 В, соответственно, в 160 В. Ориентировочный коэффициент трансформации в этом случае должен быть примерно около 20 (потерями в трансформаторе для простоты изложения пренебрежем).

При этом сопротивление динамика, «пройдя» через такой трансформатор для лампы будет выглядеть как

И поэтому лампа, имеющая довольно большое выходное сопротивление (порядка нескольких килоом) сможет на этот динамик работать. Вообще говоря, лампа в пентодном включении (лучевой тетрод – это тоже пентод) имеет очень высокое выходное сопротивление (по сравнению с триодами), напряжение на аноде лампы очень слабо зависит от тока через нее. Схемотехнически лампа в таком включении является источником тока, а трансформатор, подключенный к ней – работает скорее в режиме трансформатора тока, нежели трансформатора напряжения.

Второе, с чего следует начать выбор трансформатора – это источник сигнала или сам ламповый выходной каскад. Необходимо понять, а сколько мощности в нагрузку мы вообще можем из нее выжать? И это логично, т. к. если лампа максимум может выдать в нагрузку 10 Вт, то припаивать к ней трансформатор на 100 Вт, наверное, будет перебор, трансформатор будет всегда недогружен, габаритная мощность будет использоваться неэффективно (необходимостью запаса по индуктивности первичной обмотки для простоты рассуждений пока тоже пренебрежем).

Рассмотрим двухтактный выходной каскад на лампах 6П44С из нашего усилителя. Сколько же мощности можно из него выжать? Как было указано выше, из справочника, средний ток анода составляет максимум 100 мА (420 мА в импульсе 4 мс), а напряжение на аноде 250 В (550 при включении лампы). Сначала разберемся с напряжением. В двухтактном каскаде лампы работают по очереди, каждая на свою половину первичной обмотки. Средняя точка этой обмотки подключена к источнику питания. Какое максимальное напряжение Uп можно подать на среднюю точку? Когда одна из ламп открывается полностью, напряжение на ее аноде минимально (опять таки для упрощения будем считать что оно равно 0). При этом напряжения на аноде другой, запертой лампы становится равным 2Uп. Максимальное напряжение на запертой лампе по справочнику может достигать 7 кВ, но хотя это в импульсе не более 18 мкс. Поэтому Uп можно выбрать близким к максимальному 250 В, и даже немного больше него, например, с небольшим запасиком – 260 В. Слишком сильное превышение этого напряжения чревато межэлектродными пробоями и высокими электростатическими силами, сокращающие срок службы катода. Максимальный ток анода (в импульсе) может достигать 420 мА. Таким образом, мгновенная мощность двухтактного каскада будет около 260 В∙0,42 А= 109 Вт. Действующая мощность, соответственно, 55 Вт. Это теоретический максимум, который можно получить от данного каскада. Если бы выходное сопротивление ламп было бы равно 0, то вся эта мощность могла бы перейти в нагрузку. Но, как всем известно, выходное сопротивление лампы ненулевое, более того, порядок значений этого сопротивления – килоомы. Условием передачи максимальной мощности от источника в нагрузку является равенство сопротивления этой нагрузки внутреннему сопротивлению источника. Поэтому при расчете трансформатора «с нуля», его, чаще всего, начинают с выбора коэффициента трансформации таким, чтобы сопротивление нагрузки после «прохождения» через трансформатор было равно выходному сопротивлению лампы в выбранной рабочей точке. Хотя обычно высокой точности равенства выходного сопротивления лампы сопротивлению нагрузки не требуется.

Итак, даже в идеальном случае равенства выходного сопротивления лампы сопротивлению нагрузки, в последнюю передается только половина мощности. Вторая половина рассеивается на внутреннем сопротивлении лампы и греет аноды. В нашем случае, из 55 Вт в нагрузку может уйти максимум 22,5 Вт. Но в реальности эта мощность будет еще меньше. Во-первых, из-за неидеального согласования сопротивлений лампы и нагрузки (поскольку мы трансформатор взяли готовый, а не мотали с нуля), во-вторых, из-за потерь в самом трансформаторе (они небольшие, но есть), в третьих, из-за просадки напряжения питания под нагрузкой (если оно выбрано без запаса), в четвертых, по мере износа лампы максимальный ток (и, соответственно, выходная мощность) также будет также постепенно снижаться. Именно по указанным выше причинам в моем усилителе удалось выжать только 20 Вт в нагрузке (напряжение питания в моем усилителе около 230 В, вместо 260).

Попробуем прикинуть, насколько хорошо подходит под эти параметры использованный трансформатор ТН-56. Итак, граничные параметры со стороны ламп: ток в импульсе 420 мА, ток действующий 420мА/1,41=300 мА. Напряжение амплитудное 260 В, напряжение действующее 260В/1,41=184 В. Параметры трансформатора при включении указанным на схеме образом: максимальное действующее напряжения на входных полуобмотках 127 В, максимальный ток 0,44 А, на выходных обмотках на отводе 4 Ом напряжение 12,6 В, ток 3,15 А, мощность 40 Вт, на отводе 8 Ом напряжение 18,9 В, ток 2,36 А, мощность 45 Вт. Коэффициент трансформации (для 4 Ом) 127В/12,6В=10.

Учитывая коэффициент трансформации, действующее значение тока во вторичной обмотке будет 0,3А∙10=3 А, а напряжение 177В/2/10=9,2 В. Почему берем половину напряжения? Потому что даже при идеальном согласовании только одна половина напряжения ушла в нагрузку, вторая упала на внутреннем сопротивлении лампы. Максимальная выходная мощность с ограничением по току получается 3∙3∙4=36 Вт. Максимальная выходная мощность с ограничением по напряжению – 9,2∙9,2/4=21 Вт. Как видим, запас по току еще есть, не весь ток лампы используется, напряжения не хватает. Насколько нужно поднять еще напряжение чтобы использовать полностью запас по току? Посчитаем. Если мы хотим выжать 36 Вт, нам нужно напряжение на вторичной обмотке трансформатора 12 В, тогда напряжение на первичной обмотке трансформатора будет 120 В (все еще не превышает максимальных 127 – трансформатор не войдет в насыщение). Напряжение питания должно быть 120∙2∙1,41=338 В. Как то слишком многовато для лампы, не следует, на мой взгляд, настолько сильно превышать паспортное значение. Хотя, может, и не нужно настолько превышать. Мы же исходили из предположения, что у нас сопротивление нагрузки и лампы согласованы, то есть, равны и напряжение делится между ними поровну. А судя по тому, что в моем усилителе напряжение на нагрузке 9 В достигается уже при напряжении питания 230 В, можно предполагать, что на самом деле сопротивление лампы меньше сопротивления нагрузки и поэтому в нагрузку идет большее напряжение. Для того, чтобы выяснить, насколько хорошо они согласованы, необходимо знать выходное сопротивление лампы. К сожалению, в справочнике на эту лампу этот параметр не указан. А не указан он потому что очень сильно зависит от режима работы лампы. Лучевой тетрод может работать как в пентодном режиме, при этом имея высокое выходное сопротивление, так и в триодном, с низким выходным сопротивлением.

Как измерить выходное сопротивление лампы? Известным способом – путем подключения разных нагрузок и измерения напряжения на них. Сначала подключим нагрузку 4 Ом, измерим напряжение на ней U1, затем к тем же клеммам подключим нагрузку 8 Ом, измерим напряжение на ней U2. Рассчитаем внутреннее сопротивление по формуле

U1, В

U2, В

Ri, кОм

Pвых=1 Вт

2

3,6

3,2

Pвых=5 Вт

4,5

8,6

8,2

Pвых=9 Вт

6

11,5

38,4

Измерения и расчет проведем для 3 уровней выходной мощности 1, 5 и 9 Вт. Данные занесем в таблицу. Как видим, выходное сопротивление лампы по мере увеличения выходной мощности также увеличивается. Кстати, при включении ООС в усилителе, измеренное выходное сопротивление лампы на мощности 1 Вт составило всего 170 Ом. На какое из этих выходных сопротивлений ориентироваться при выборе коэффициента трансформации (если изготавливать трансформатор с нуля) остается непонятным. Получается, для лучевых тетродов при выборе коэффициента трансформации следует ориентироваться не на согласование по сопротивлению, а на согласование по току.

Таким образом, чтобы максимально использовать возможности лампы по току поднимем на ней напряжение, насколько это возможно. В моей схеме усилителя это можно сделать, подключив концы общей точки полуобмоток выпрямителя +230 В не к земле, а к обмоткам 17 В, питающей накалы выходных ламп. Таким образом, напряжение питания выходного каскада можно поднять на 17∙1,41=24 В до 255 В, при этом максимальная выходная мощность подросла до 25 Вт, что неплохо.

Еще больше повысить напряжение в моей схеме с вакуумными выпрямителями не получится – все обмотки уже задействованы. Единственный вариант в этом случае – переходить на полупроводники. Тогда, играясь с обмотками, вполне можно набрать и 340 В. Повышая напряжение, следует иметь ввиду, что повышенное напряжение на аноде лампы скажется на ее долговечной работе, частая и долговременная работа на максимальной мощности (и токе) приведет к быстрой деградации катода. Повышая напряжение также необходимо пропорционально снижать и ток покоя лампы (до 50 мА, например), чтобы рассеиваемая на аноде мощность (50мА∙340В=17 Вт) не превышала максимальные для анода 21 Вт рассеиваемой мощности. При максимальной выходной мощности 36 Вт и идеальном согласовании сопротивления лампы и нагрузки на двух лампах двухтактного каскада будет выделяться также 36 Вт или по 18 Вт на каждой лампе, что в пределах нормы.

При использовании трансформатора ТС-180 вместо ТН-56 в этой же схеме мы получим примерно аналогичные результаты по выходной мощности. Единственное, за счет возможности его ультралинейного включения, большей мощности и большей индуктивности первичной обмотки этот трансформатор выдает менее искаженную синусоиду даже без использования ООС. Результаты по мощности аналогичные потому как там тоже первичная обмотка состоит из таких же двух половин по 127 В, вторичная из 3 секций по 6,8 В, коэффициент трансформации примерно такой же. Но там можно дополнительно включить несколько вторичных обмоток, повышая тем самым коэффициент трансформации. Но никакого существенного выигрыша это не дает, поскольку мощность каскада все равно всего только 55 Вт, из которых некоторая часть по любому уйдет в тепло на анодах. Включив трансформатор с чуть большим коэффициентом трансформации чем требуется, можно, не особо проигрывая в мощности, уменьшить ток через лампы, что положительно скажется на их долговечности.

Поднять выходную мощность можно только одним способом – применить более мощные и высоковольтные лампы, например 6П45С. Прикинем, сколько мощности можно будет выжать из такого каскада в паре с трансформаторами ТС-180.

Для этой лампы ток анода импульсный составляет 800 мА при напряжение на аноде 400 В (700 В включении лампы). Действующее значение тока 567 мА, действующее значение напряжения 283 В. Мощность в каскаде – 160 Вт. При идеальном согласовании сопротивления лампы и нагрузки в последнюю, допустим, удастся передать 80 Вт. Вторые 80 Вт рассеятся на анодах ламп, по 40 Вт в каждой, что немного превышает максимально допустимые 35 Вт. Что можно взять от трансформатора?

Действующее напряжение на первичной обмотке трансформатора будет около 283В/2=142 В. Для работы на этом напряжении можно последовательно синфазно соединить половину сетевой обмотки 127 В, 0,85А и вторичную обмотку 63 В, 0,5 А. При этом, максимальное действующее значение тока от лампы – 0,567А, что немного превышает максимально допустимое для этой обмотки, но не сильно критично. Вторичная обмотка трансформатора 42 В, 0,4 А остается незадействованной. Ее можно употребить для ультралинейного включения. По некоторым данным, использование отдельной независимой обмотки для подачи сигнала на вторую сетку выходной лампы может положительно сказаться на линейности каскада. Коэффициент трансформации при таком включении 190/13,6=14 (для отвода 4 Ом). Напряжение на отводе 4 Ом будет 142В/14=10 В, ток 0,567А∙14= 8 А. Как видно, запас по току опять таки большой, а выходного напряжения не хватает. Да и ток 8 А выходная обмотка не потянет, там максимум 4,7 А. В этом случае повышать напряжение на лампе не будем, а домотаем на трансформаторе еще одну обмотку на 6,8 В, 4,7 А. Это всего 23 витка, домотать не проблема.

Пересчитаем трансформатор. Коэффициент трансформации при таком включении 190/20,4=9,3 (для отвода 4 Ом). Напряжение на отводе 4 Ом будет 142В/9,3=15,2 В, ток 0,567А∙9,3= 5,3 А. Выходная мощность, ограниченная по напряжению 15,2∙15,2/4=57 Вт, по току – 5,3∙5,3∙4=112 Вт. И все равно напряжения не хватает, можно немного повысить анодное напряжение, например до 450 В. Тогда действующее в первичной обмотке будет 160 В, во вторичной обмотке 17,2 В, максимальная мощность, ограниченная напряжением – 74 Вт. При этом ток в выходных обмотках будет 17,2/4=4,3 А, что не превышает максимально допустимый ток обмотки в 4,7 А, но в то же время близок к нему. Наверное, это максимум что можно выжать из данного каскада и данного трансформатора. Что тоже весьма неплохо, это в 4 раза больше чем в исходном усилителе на лампах 6П44С.

Следует отметить, что все приведенные расчеты – очень грубые, “прикидочные”. Для получения более точных данных, необходимо более серьезное моделирование и макетирование с измерением реальных величин.

Трансформатор для усилителя мощности – двухполярные блоки питания для умзч

Схема.

Двуполярный ИИП для УМЗЧ

Предлагаемый вниманию читателей импульсный источник питания (ИИП) обеспечивает двуполярное выходное напряжение и предназначен для питания УМЗЧ. От аналогичного ИИП (Москатов Е. “Импульсный источник питания для УМЗЧ”. — Радио, 2007, № 10, с. 36—39) данное устройство отличается почти в два раза большей максимальной выходной мощностью, наличием системы стабилизации выходного напряжения и существенно меньшим числом примененных элементов.

Основные технические характеристики
Напряжение питающей сети
переменного тока, В…..230 ±15%
Частота питающего напряжения, Гц…………………50
Частота преобразования, кГц…..132
Стабилизированное выходное напряжение, В ……….2×50
Максимальная мощность
нагрузки, Вт, не более…….290
Амплитуда пульсаций выходного напряжения, В …….0,15
Максимальный КПД, % ………..84

Принципиальная схема устройства показана на рисунке. Сетевое напряжение через плавкую вставку FU1 и выключатель питания SA1 поступает на фильтр C1L1C3, который подавляет помехи, проникающие в сеть от ИИП. Варистор RU1 защищает элементы ИИП от аварийного повышения напряжения питающей сети. После фильтра сетевое напряжение выпрямляет диодный мост VD4, а конденсатор С5 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Терморезистор RK1 с отрицательным ТКС ограничивает зарядный ток этого конденсатора при включении устройства. Защитный диод VD2 ограничивает выбросы напряжения на обмотке I трансформатора Т1 и тем самым защищает микросхему DA1 от выхода ее из строя.

Диоды VD6 и VD7 совместно с конденсаторами С6, С7 образуют двуполярный выпрямитель, а светодиод HL1 совместно с токоограничивающим резистором R6 — цепь индикации наличия выходного напряжения ИИП. Однополупериодный выпрямитель на диоде VD5 со сглаживающим конденсатором С8 предназначен для питания вентилятора М1 постоянным напряжением 12В. Этот вентилятор необходим для обдува теплоотвода и, кроме того, он совместно с цепью индикации выполняет функцию постоянной нагрузки ИИП.

Дополнительный маломощный выпрямитель собран на диоде VD3, конденсатор С4 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизация выходного напряжения ИИП осуществляется с помощью оптопары U1 и стабилитрона VD8. При увеличении выходного напряжения ток через излучающий диод оптопары возрастает, сопротивление фототранзистора этой оптопары уменьшается и напряжение на входе С микросхемы DA1 возрастает — скважность импульсов через обмотку I увеличивается, следовательно, выходные напряжения ИИП уменьшаются. На элементах C9,C10,L2 собран ФНЧ, уменьшающий амплитуду пульсаций выходных напряжений.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, С2-22, С2-23, мощность резистора R3 (2 Вт) выбрана не из-за рассеиваемой на нем мощности, а только с учетом максимально допустимого напряжения. Подстроенный резистор — 3329Н-1 или СПЗ-19а, варистор RU1 — JVR-7N391K, JVR-10N391K, JVR-10N431K, JVR-14N391K, JVR-14N431K. Терморезистор RK1 с отрицательным ТКС — любой из серии NIC, обладающий сопротивлением в нормальном состоянии от 10…33 Ом, допускающий протекание тока не менее 3 А.

Оксидные конденсаторы — импортные фирмы Elzet или СарХоп, они должны быть рассчитаны на работу на пульсирующем напряжении с частотой пульсаций не менее 132 кГц. Их можно заменить отечественными конденсаторами К50-35 и аналогичными при условии, что они будут зашунтированы керамическими (КМ-5, КМ-6, К10-17) или пленочными (К73-16, К73-17) конденсаторами на рабочее напряжение не менее 50 В и емкостью 0,047…0,47 мкФ. Конденсаторы С1, СЗ — серии FKP1 или МКР10 фирмы Wima.

Диодный мост KBU8M можно заменить на мост BR1010, KBU606, KBU8K, KBU10K или RS807, стабилитрон ZY6.2 — на 1N4735A, ZY6.8, BZX85B-6V2, BZX85C-6V2, 1 N5341В или 1N5342B, а диод 1.5КЕ350СА — на SMBJ200CA или Р6КЕЗООСА. Диоды 15ЕТНОЗ заменимы на 15ЕТН06, 15ETX06S, ЗОЕРН06, ЗОЕТН06, BYV29-500, BYC10-600, DSEI12-06А или FES16JT, диоды 1N4934 — на BYD33D, ES1B, ES2B, ER1B, ЕРЮ, FR103, MUR120, FYR120, MURS110, SF12, SF22, UF4002. Взамен светодиода КИПД02Г-1Л можно применить светодиоды КИПД36Ж1-Р, КИПД36И1-Р, КИПМ15М-1Р, КИПД02В-1Л, АЛ307ГМ, АЛ307НМ, АЛ307ПМ, а взамен оптопары РС817 — LTV816, LTV817, LTV817A или РС816. Выключатель питания должен обеспечивать коммутацию переменного напряжения 250 В при токе до 3 А, подойдет, например, SC768.

Дроссель L1 намотан проводом ПЭЛШО 0,8 на магнитопроводе КП15х7х6,5 из материала МП-140. Намотку ведут вдвое сложенным проводом до заполнения окна. Для изготовления импульсного трансформатора применен магнитопровод Ш 12×15 из феррита ЗОООНМС, специально разработанного для работы в сильных магнитных полях. Толщина зазора в магнитопроводе составляет 0,16 мм. Обмотка I содержит 60 витков провода ПЭВ-2, ПЭЛШО 0,6, а обмотка II — 5 витков такого же провода диаметром 0,12 мм. Обмотка III содержит 15+2+2+15 витков литцендрата, состоящего из 16 жил изолированного провода с диаметром каждой 0,15 мм. Обмотки изолируют одну от другой тремя слоями фторопластовой, майларовой или лакотканевой ленты. Такой же литцендрат применен для изготовления дросселя L2 — он намотан на тороидальном магнитопроводе КП24х13х6,5 мм из материала МП-140, намотку также ведут вдвое сложенным проводом до заполнения.

Микросхему TOP250Y (в корпусе ТО-220-7С) допустимо заменить на TOP250R (в корпусе ТО-263-7С) или TOP250F (в корпусе ТО-262-7С). В любом случае микросхему крепят на теплоотводе с площадью поверхности не менее 40 см2. Место теплового контакта микросхемы и теплоотвода желательно смазать теплопроводной пастой, например КПТ-8. На этом же теплоотводе через диэлектрические теплопроводящие прокладки крепят диоды VD6 и VD7.

Вентилятор М1 размерами 40x40x12 мм и напряжением питания 12В — производства фирмы Gembird, но можно применить аналогичный от компьютерной техники. Налаживание сводится к точной установке постоянных выходных напряжений подстроечным резистором R5.

Е. МОСКАТОВ, г. Таганрог Ростовской обл.
“Радио” №11 2009г.

В очередной раз встает вопрос о переделке компьютерного блока питания. На этот раз в двухполярный источник питания. Возникла нужда в таком источнике питания для усилителя. Но железный трансформатор мотать не хочется, а сборка с нуля импульсного блока питания занимает слишком много времени. Вот и было решено получить нужное напряжение из компьютерного блока питания. Сам источник питания был необходим для усилителя на микросхеме TDA7294.

TDA7294

И стоит заметить, что многие начинающие радиотехники сталкиваются с такой проблемой – собрали усилитель, но не могут определиться с блоком питания.

На самом деле это сложно назвать переделкой, поскольку компьютерный блок питания без всяких разных переделок может отдавать нужное напряжение для подобных целей. И для этого прежде всего необходимо раздобыть рабочий блок питания абсолютно любой мощности и формата.

Про силовые шины и выходные напряжения должно быть все понятно из следующего рисунка:

По идее, необходимо соединить зеленый провод с любым из черных, чтобы запустить блок питания.

Затем нужно взять пару многожильных проводов и припаять их к тем выводам трансформатора, которые изображены на рисунке ниже:

Ничего сложного! А вся хитрость в том, что в компьютерном блоке питания все выпрямители однополярного типа со средней точкой.

То есть все обмотки, по сути, двухполярные, и если использовать концы этих обмоток и пустить их на отдельный диодный выпрямитель, то можно получить напряжение в 2 раза больше, чем с однополярным выпрямителем, который задействован в компьютерном блоке питания.

Земля блока питания останется самой собой и в этом случае, то есть средней точкой.

Остается подобрать только диодный мост.

В предлагаемом варианте необходимо использовать диоды с обратным напряжением не меньше 100 В. Они обязательно должны быть импульсного типа. Можно также задействовать диоды Шоттки.

Идеальным вариантом являются отечественные КД213. Они довольно мощные и к тому же без проблем работают на таких частотах.

После переделки получается двухполярное напряжение, а если быть точнее, двухполярные 30 В. Это как раз то, что нужно для микросхем типа TDA7294.

И самое важное – будет работать защита. При коротком замыкании блок попросту уйдет в защиту. Чтобы снять ее, необходимо на короткое время разъединить зеленый и черный провода, а затем соединить снова. Если блок будет постоянно использоваться, то стоит поставить выключатель.

В зависимости от блока питания 12-вольтовые шины на трансформаторе могут быть с разных сторон, поэтому, чтобы не путаться, необходимо отследить путь желтого выходного провода и найти диодную сборку на шине 12 В.

Потом нужно припаять провода к крайним выводам этой сборки.

Не будет работать только стабилизация, но, в принципе, для питания усилителя она вовсе не нужна.

Алексей Алексеевич. Мурманск.

Мощный тор трансформатор для усилителя

Чтобы изготовить Мощный тор трансформатор для усилителя в домашних условиях, но на профессиональном уровне, нужно немало терпения и определенных навыков. Я занимаюсь изготовлением мощных концевых усилителей для профессиональных музыкантов.

Собираю всю конструкцию с «нуля», в том числе выполняю намотку торов для блока питания. В этой статье хочу немного рассказать как я изготавливаю мощный тор трансформатор в условиях домашней мастерской, то есть в прямом смысле на «коленках». Тем не менее мои трансформаторы ничем не уступают заводским не по качеству исполнения и работоспособности не по внешнему виду. Прежде чем приступить к изготовлению транса нужно иметь под рукой все необходимые материалы для его намотки. Не буду подробно останавливаться на расчетах, но некоторые пособия для этого я покажу ниже. p>

Скачать →Упрощенный расчет тороидального трансформатора

В общем я надеюсь, что у вас уже имеется подходящий сердечник, габаритная мощность которого соответствует требованиям вашего будущего устройства, тем более если вы хотите собрать свой качественный фирменный усилитель мощности, ну а в случаи его отсутствия, то на «железном» рынки можно подобрать такой «бублик», например от ЛАТРа.

Кстати сказать, на заводах где производят торы, относятся к их изготовлению не совсем так как положено, поэтому такие магнитопроводы требуют небольшой доработки, к тому же мы рассчитываем его применение в ответственном устройстве как усилитель мощности НЧ. Чтобы исправить заводскую халтуру и сделать надежный, мощный тор трансформатор, для начала тороидальное железо, то есть его острые кромки по внутреннем и внешнему периметру необходимо притупить напильником, чтобы эти острые края не повредили обмоточный провод.

Таблица габаритных размеров сердечников

Если сам сердечник не плотно намотан, то тогда для повышения его магнитных свойств, зазоры между витками залить жидким материалом, обладающим магнитными свойствами, который в последствии застынет. Например приготовить раствор карбонильного железа разведенного в ацетоне, а предпочтительнее в дихлоретане. Если таких препаратов нет под рукой, то можно обработать витки железа эпоксидной смолой, а затем высушить. Следующий процесс — изолирование самого железа. Я обычно применяю плотную бумажную ленту на клеевой основе, она толще скотча, поэтому надежнее. Но можно воспользоваться и строительным скотчем в несколько слоев.

Когда сердечник подготовлен, начинаем непосредственно наматывать эмаль-проводом первичную обмотку трансформатора. Для этого необходимо намотать на челнок провод нужного сечения и требуемой длинны. К концу обмоточного провода припаять отрезок гибкого монтажного провода, а стык изолировать в термоусадочный кембрик. Если вы намерены собирать двуполярный мостовой источник питания для каждого канала стереоусилителя, то нужно учесть необходимость вывода средней точки с обмотки трансформатора. Поэтому не ошибитесь при намотке, то есть не забыть в камом месте нужно делать отвод.

Таблица диаметра провода и ток нагрузки

Для меня удобнее производить намотку, как я уже сказал именно на «коленке». То есть располагаюсь на диване в левой руке сердечник — в правой челнок и начинаю мотать стараясь большим пальцем левой руки плотно прижимать провод при этом челнок у меня всегда находится рядом на диване, а не падает на пол если бы я сидел на стуле. Именно так очень удобно, можно конечно сделать небольшое устройство на столе, где бы закреплялся сердечник, но лично для меня мой вариант удобнее всего. Обмоточный провод старайтесь укладывать ровно, а не вкось. По внутреннему диаметру тора он должен ложится виток к витку, а не в навал, а по внешнему периметру должен быть зазор между проводом где-то примерно в три его диаметра, тогда намотка будет ровной и красивой.

Основные характеристики электрической энергии и их взаимосвязь

Вот здесь программа: — воспользовавшись ей можно определить все данные для изготовления тора, а именно: сечение и количество витков провода первичной и вторичной обмоток, габаритная мощность трансформатора, в том числе какое количество витков нужно за один проход, это чтобы не получилось «в навал». После каждого прохода, обмотки необходимо изолировать друг от друга, чтобы не было замыкания между обмотками. Изолировать лучше всего фторопластовой лентой, имеется в магазинах электроники или других хозяйственных магазинах.

Мощный тор трансформатор можно изготовить и с применением другого способа изоляции обмоток, на мой взгляд очень бюджетный и эффективный метод. В супермаркетах продаются специальные термостойкие рулоны с пакетами для запекания мяса в духовке. Отличная вещь! И стоит не дорого и на долго хватит. А пользоваться этой пленкой очень просто: нужно порезать это рулон на ленты шириной примерно 20-25мм и изолировать обмотку двумя-тремя слоями, будет надежно и эффективно. При укладке провода всегда считайте витки, количество которых необходимо вы уже знаете. Когда закончите с выполнением первичной обмотки, нужно проверить ток холостого хода трансформатора.

Измерение тока нужно производить с особой осторожностью и желательно через ЛАТР. Это нужно знать при построении силовой части усилителя мощности и если будет слишком большой пусковой ток при включении усилителя, то появятся сопутствующие проблемы. Идеальный ток холостого хода, который должен иметь мощный тороидальный трансформатор рассчитанный на мощность 1000 Вт, должен быть 40-45 мА, это если при изготовлении сердечника он был хорошо отожжен.

Вторичная обмотка выполняется аналогичным способом, что и первичная. Зная количество витков в первичной обмотки и значение витков на вольт, вы примерно можете определить на каком витке вторички нужно делать отвод среднего провода, а для точного определения лучше замерять напряжение намотанных витков мультиметром. Для этого опять же через ЛАТР устанавливает точное сетевое напряжение 220 вольт и измеряем вольтаж намотанной половинки вторичной обмотки не отсоединяя челнок, а так и измеряем — один щуп прибора на гибкий вывод вторички, другой прямо на конец провода расположенного на челноке предварительно его зачистив.

Если напряжение на средней точке (которое должно быть ровно половине общего напряжения во вторичной обмотке) соответствует заданному значению, значит также делаем гибкий отвод монтажным проводом и продолжаем выполнять обмотку до конца, с таким же количеством витков, как и первой половине. Не забывать после каждого прохода нужно изолировать слой. Затем выполняется еще одна аналогичная вторичная обмотка для второго канала усилителя. Если требуется дополнительная обмотка, например для обеспечения питания вентилятора охлаждения, то ее тоже нужно изготовить, но уже проводом меньшего сечения в зависимости от тока потребления вентилятора.

Не в коем случае не берите напряжение для этой цели с рабочих обмоток предназначенных для питания самого усилителя, должна быть только отдельная обмотка и свой выпрямитель. После того как вы полностью намотали трансформатор, последний слой провода нужно изолировать более надежно, во избежании механических повреждений при монтаже и эксплуатации в дальнейшем.

500 Ватт импульсный блок питания для аудиоусилителей

Рубрика: Обзоры / Блоки питания; kirich ; Опубликовано: 14-03-2018, 01:53 $34.99 Многие знают как я люблю разбираться с разными блоками питания. В этот раз у меня на столе несколько необычный блок питания, по крайней мере такой я еще не тестировал. Да и по большому счету вообще не встречал ранее обзоров блоков питания подобной разновидности, хотя вещь по своему интересная и я раньше делал подобные блоки питания сам.
Заказать я его решил из чистого любопытства, решил что может быть полезным. Впрочем подробнее в обзоре.
Вообще стоит наверное начать с небольшого лирического вступления. Много лет назад я довольно сильно увлекался аудиотехникой, прошел как через полностью самодельные варианты, так и «гибриды», где использовались УМ мощностью до 100 Ватт из магазина Юный техник, и полуразобранная Радиотехника УКУ 010, 101 и Одиссей 010, потом был Феникс 200У 010С.
Даже пробовал собрать УМЗЧ Сухова, но что-то тогда не пошло, уже и не вспомню что именно.

Акустика также разная была, как самодельная, так и готовая, например Романтика 50ас-105, Кливер 150ас-009.

Но больше всего запомнились Амфитон 25АС 027, правда они у меня были несколько доработаны. Попутно к небольшим изменениям схемы и конструкции я заменил родные динамики 50 ГДН на 75 ГДН.
Это и предыдущие фото не мои, так как моя аппаратура давно продана, а я потом перешел на Sven IHOO 5.1, а затем вообще стал слушать только мелкие компьютерные колоночки. Да, вот такой регресс.
Но вот что-то начали бродить в голове мысли, сделать что нибудь, например усилитель мощности, возможно просто так, возможно вообще все делать по другому. Но в итоге решил я заказать блок питания. Конечно я могу его сделать сам, мало того, в одном из обзоров я не только это делал, а и выложил подробную инструкцию, но к этому я еще вернусь, а пока перейду к обзору.
Начну со списка заявленных технических характеристик:
Напряжение питания — 200-240 Вольт
Выходная мощность — 500 Ватт
Выходные напряжения:
Основное — +/-35 Вольт
Вспомогательное 1 — +/- 15 Вольт 1 Ампер
Вспомогательное 2 — 12 Вольт 0.5 Ампера , гальванически отвязано от остальных.
Размеры — 133 x 100 x 42 мм
Каналы +/- 15 и 12 Вольт имеют стабилизацию, основное напряжение +/-35 Вольт не стабилизировано. Здесь я наверное выскажу свое мнение.
Меня часто спрашивают, какой блок питания купить для одного либо другого усилителя. На что я обычно отвечаю — проще собрать самому на базе известных драйверов IR2153 и их аналогов. Первый же вопрос, который следует после этого — так у них же нет стабилизации напряжения.
Да, лично на мой взгляд — стабилизация напряжения питания УМЗЧ не только не нужна, а иногда и вредна. Дело в том, что стабилизированный БП обычно больше шумит на ВЧ и кроме того, могут быть проблемы с цепями стабилизации, потому как усилитель мощности потребляет энергию не равномерно, а всплесками. Мы же слушаем музыку, а не одну частоту.
БП без стабилизации обычно имеет немного выше КПД, так как трансформатор всегда работает в оптимальном режиме, не имеет обратной связи и потому больше похож на обычный трансформатор, но с меньшим активным сопротивлением обмоток.
Вот собственно перед нами и пример БП для усилителей мощности.
Упаковка мягкая, но замотали так, что вряд ли получится его повредить в процессе доставки, хотя противостояние почты и продавцов наверное будет вечным.

Внешне выглядит красиво, особо и не придерешься.


Размер относительно компактный, особенно если сравнивать с обычным трансформатором соответствующей мощности.
Более понятные размеры есть на странице товара в магазине.
1. На входе блока питания установлен разъем, что оказалось довольно удобным.
2. Присутствует предохранитель и полноценный входной фильтр. Вот только про термистор, защищающий от бросков тока как сеть, так и диодный мост с конденсаторами, забыли, это плохо. Также в районе входного фильтра расположены контактные площадки, которые надо замкнуть для перевода БП на напряжение 110-115 Вольт. Перед первым включением лучше проверить, не замкнуты ли площадки если у вас в сети 220-230.
3. Диодный мост KBU810, все бы ничего, но он без радиатора, а при 500 Ватт он уже желателен.
4. Входные фильтрующие конденсаторы имеют заявленную емкость 470 мкФ, реальная около 460 мкФ. Так как они включены последовательно, то общая емкость входного фильтра составляет 230мкФ, маловато для выходной мощности в 500 Ватт. Кстати плата предполагает установку и одного конденсатора. Но в любом случае поднимать емкость без установки термистора я бы не советовал. Причем справа от предохранителя есть даже место для термистора, надо только впаять его и перерезать под ним дорожку.
В инверторе применены транзисторы IRF740, хоть и далеко не новые транзисторы, но раньше я их также широко применял в подобных применениях. Как альтернатива, IRF830.
Транзисторы установлены на отдельных радиаторах, сделано это отчасти не просто так. Радиаторы соединены с корпусом транзистора, причем не только в месте крепления самого транзистора, а и монтажные выводы радиатора соединены на самой плате. На мой взгляд плохое решение, так как будет лишнее излучение в эфир на частоте преобразования, по крайней мере нижний транзистор инвертора (на фото он дальний) я бы отвязал от радиатора, а радиатор от схемы.
Управляет транзисторами неизвестный модуль, но судя по наличию резистора питания, да и просто моему опыту, думаю что не сильно ошибусь, если скажу что внутри стоит банальная IR2153. правда зачем делать такой модуль, для меня осталось загадкой.
Инвертор собран по полумостовой схеме, но в качестве средней точки используется не точка соединения фильтрующих электролитических конденсаторов, а два пленочных конденсатора емкостью 1мкФ (на фото два параллельно трансформатору), а первичная обмотка подключена через третий конденсатор, также емкостью 1мкФ (на фото перпендикулярно трансформатору).
Решение известное и по своему удобное, так как позволяет весьма просто не только увеличить емкость входного фильтрующего конденсатора, а и применить один на 400 Вольт, что может быть полезным при апгрейде.
Габарит трансформатора весьма скромный для заявленной мощности в 500 Ватт. Я конечно протестирую еще его под нагрузкой, но уже могу сказать, что на мой взгляд его реальная длительная мощность на более 300-350 Ватт.
На странице магазина, в перечне ключевых особенностей, было указано —
3. Transformers 0.1 mm * 100 multi-strand oxygen-free enameled wire, heat is very low, efficiency is more than 90%.
Что в переводе означает — в трансформаторе использована обмотка из 100 штук бескислородных проводов диаметром 0.1мм, уменьшен нагрев и КПД выше 90%.
Ну КПД я проверю потом, а вот насчет того, что обмотка многопроволочная, факт. Я конечно их не пересчитывал, но жгут довольно неплохой и данный вариант намотки действительно положительно сказывается на качестве работы трансформатора в частности и всего БП в целом.
Не забыли и про конденсатор, соединяющий «горячую» и «холодную» сторону БП, причем поставили его правильного (Y1) типа.
В выходном выпрямителе основных каналов применены диодные сборки MUR1620CTR и MUR1620CT (16 Ампер 200 Вольт), причем производитель не стал колхозить «гибридные» варианты, а поставил как положено, две комплементарные сборки, одна с общим катодом, а другая с общим анодом. Обе сборки установлены на отдельных радиаторах и также как в случае с транзисторами, они не изолированы от компонентов. Но в данном случае проблема может быть только в плане электробезопасности, хотя если корпус закрыт, то ничего страшного в этом нет.
В выходном фильтре задействовано по паре конденсаторов 1000мкФ х 50 Вольт, что на мой взгляд маловато.
Кроме того, для уменьшения пульсаций между конденсаторами установлен дроссель, а конденсаторы, стоящие после него, дополнительно зашунтированы керамическим 100 нФ.
Вообще на странице товара было написано —
1. All high-frequency low-impedance electrolytic capacitors specifications, low ripple.
В переводе — все конденсаторы имеют низкий импеданс для уменьшения пульсаций. В общем-то так то оно и есть, применены Cheng-X, но это по сути просто немного улучшенный вариант обычных китайских конденсаторов и я бы лучше поставил мою любимую Samwha RD или Capxon KF.
Параллельно конденсаторам нет разрядных резисторов, хотя место на плате для них имеется, потому вас могут ждать «сюрпризы», так как заряд держится довольно долго.
Дополнительные каналы питания подключены к своим обмоткам трансформатора, причем канал 12 Вольт гальванически отвязан от остальных.
Каждый канал имеет независимую стабилизацию напряжения, дроссели для уменьшения помех и керамические конденсаторы по выходу. Но вы наверное заметили, что диодов в выпрямителе пять. Канал 12 Вольт питается от однополупериодного выпрямителя.
По выходу, как и по входу, стоят клеммники, причем весьма неплохого качества и конструкции.
На странице товара есть фото сверху, где видно все и сразу. Уже потом заметил, что в магазине на всех фото есть монтажные стойки, в моем комплекте их не было 🙁
Печатная плата двухсторонняя, качество весьма высокое, использован стеклотекстолит, а не привычный гетинакс. В одном из узких место сделана защитная прорезь.
Снизу также обнаружилась пара резисторов, предположу, что это примитивная схема защиты от перегрузки, которую иногда добавляют к драйверам на IR2153. Но честно говоря, я бы на нее не рассчитывал.
Также снизу печатной платы присутствует маркировка выходов и варианты выходных напряжений, под которые изготавливаются данные платы. Немного заинтриговали две вещи — два одинаковых варианта +/- 70 Вольт и заказной вариант.
Перед тем, как перейти к тестам, немного расскажу о своем варианте подобного БП.
Примерно три с половиной года назад я выкладывал обзор регулируемого БП, где использовался блок питания собранный примерно по такой же схеме.
В собранном виде он также выглядел довольно похоже, извините за плохое качество фото.
Если убрать из моего варианта все «лишнее», например узел регулировки оборотов вентилятора в зависимости от температуры, а также умощненный драйвер транзисторов и схему дополнительного питания от выхода инвертора, то мы получим схему обозреваемого БП.
По сути это тот же БП, только выходных напряжений больше. Вообще схемотехника данного БП совсем простая, проще только банальный автогенератор.
Кроме того обозреваемый БП снабжен примитивной схемой ограничения выходной мощности, подозреваю что реализована она так, как показано на выделенном участке схемы.
Но посмотрим на что способна данная схема и ее реализация в обозреваемом блоке питания.
Здесь надо отметить, что так как стабилизация основного напряжения отсутствует, то оно напрямую зависит от напряжения в сети.
При входном напряжении 223 Вольта выходное составляет 35.2 в режиме холостого хода. Потребление при этом 3.3 Ватта.
При этом присутствует заметный нагрев резистора питания драйвера транзисторов. Его номинал 150 кОм, что при 300 Вольт дает рассеиваемую мощность порядка 0.6 Ватта. Данный резистор греется независимо от нагрузки блока питания.
Также заметен небольшой нагрев трансформатора, фото сделано примерно через 15 минут после включения.
Для нагрузочного теста была собрана конструкция, состоящая из двух электронных нагрузок, осциллографа и мультиметра.
Мультиметр измерял один канал питания, второй канал контролировался вольтметром электронной нагрузки, которая была подключена короткими проводами.
Не буду утомлять читателя большим перечислением тестов, потому сразу перейду к осциллограммам.
1, 2. Разные точки выхода БП до диодных сборок, и с разным временем развертки. Частота работы инвертора составляет 70 кГц.
3, 4. Пульсации перед дросселем канала 12 Вольт и после него. После КРЕНки вообще все гладко, но есть проблема, напряжение в этой точке всего около 14.5 Вольта без нагрузки основных каналов и 13.6-13.8 с нагрузкой, что мало для стабилизатора 12 Вольт.
Нагрузочные тесты проходили так:
Сначала нагружал один канал на 50%, затем второй на 50%, потом нагрузку первого поднимал до 100%, а затем и второй. В итоге получалось четыре режима нагрузки — 25-50-75-100%.
Сначала что на выходе по ВЧ, на мой взгляд очень даже неплохо, пульсации минимальны, а при установке дополнительного дросселя их вообще можно свести почти до нуля.
А вот на частоте 100 Гц все довольно грустно, маловата емкость по входу, маловата.
Полный размах пульсаций при 500 Ватт выходной мощности составляет около 4 Вольт.
Нагрузочные тесты. Так как напряжение под нагрузкой проседало, то я по мере этого поднимал тока нагрузки чтобы выходная мощность примерно соответствовала ряду 125-250-375-500 Ватт.
1. Первый канал — 0 Ватт, 42.4 Вольта, второй канал — 126 Ватт, 33.75 Вольта
2. Первый канал — 125.6 Ватта, 32.21 Вольта, второй канал — 130 Ватт, 32.32 Вольта.
3. Первый канал — 247.8 Ватта, 29.86 Вольта, второй канал — 127 Ватт, 30.64 Вольта.
4. Первый канал — 236 Ватт, 29.44 Вольта, второй канал — 240 Ватт, 29.58 Вольта.
Вы наверное заметили, что в первом тесте напряжение не нагруженного канала больше 40 Вольт. Это обусловлено выбросами напряжения, а так как нагрузки нет совсем, то напряжение плавно поднималось, даже небольшая нагрузка возвращала напряжение в норму.
Одновременно измерялось потребление, но так как есть относительно большая погрешность при измерении выходной мощности, то расчетные значения КПД я также буду приводить ориентировочно.
1. 25% нагрузки, КПД 89.3%
2. 50% нагрузки, КПД 91.6%
3. 75% нагрузки, КПД 90%
4. 476 Ватт, около 95% нагрузки, КПД 88%
5, 6. Просто ради любопытства измерил коэффициент мощности при 50 и 100% мощности.
В общем-то результаты примерно похожи на заявленные 90%
Тесты показали довольно неплохую работу блока питания и все было бы замечательно, если бы не привычная «ложка дегтя» в виде нагрева. Еще в самом начале я оценил примерно мощность БП в 300-350 Ватт.
В процессе привычного теста с постепенным прогревом и интервалами по 20 минут я выяснил, что при мощности 250 Ватт Бп ведет себя просто отлично, нагрев компонентов примерно такой:
Диодный мост — 71
Транзисторы — 66
Трансформатор (магнитопровод) — 72
Выходные диоды — 75
Но когда я поднял мощность до 75% (375 Ватт), то через 10 минут картина была совсем другая
Диодный мост — 87
Транзисторы — 100
Трансформатор (магнитопровод) — 78
Выходные диоды — 102 (более нагруженный канал)
Попытавшись разобраться с проблемой, я выяснил, что идет сильный перегрев обмоток трансформатора, в следствие этого прогревается магнитопровод, снижается его индукция насыщения и он начинает входить в насыщение в итоге резко увеличивается нагрев транзисторов (позже я регистрировал температуру до 108 градусов), затем я остановил тест. При этом тесты » на холодную» с мощностью в 500 Ватт проходили нормально.
Ниже пара термофото, первое при мощности нагрузки 25%, второе при 75%, соответственно через пол часа (20+10 минут). Температура обмоток достигла 146 градусов и был заметный запах перегретого лака.
В общем теперь подведу некоторые итоги, отчасти неутешительные.
Общее качество изготовления очень хорошее, но есть некоторые конструктивные нюансы, например установка транзисторов без изоляции от радиаторов. Радует большое количество выходных напряжений, например 35 Вольт для питания усилителя мощности, 15 для предварительного усилителя и независимые 12 Вольт для всяких сервисных устройств.
Есть схемные недоработки, например отсутствие термистора по входу и малая емкость входных конденсаторов.
В характеристиках было заявлено что дополнительные каналы 15 Вольт могут выдать ток до 1 Ампера, реально я бы не ждал больше 0.5 Ампера без дополнительного охлаждения стабилизаторов. Канал 12 Вольт скорее всего вообще не выдаст более 200-300мА.
Но все эти проблемы либо не критичны, либо легко решаются. Самая сложная проблема — нагрев. БП может длительно отдавать до 250-300 Ватт, 500 Ватт только относительно кратковременно, либо придется добавлять активное охлаждение.
Попутно у меня возник небольшой вопрос к уважаемой общественности. Есть мысли сделать свой усилитель, соответственно с обзорами. Но какой был бы интереснее, усилитель мощности, предварительный, если УМ, то на какую мощность и т.п. Лично мне он не особо нужен, но вот поковыряться настроение есть. Обозреваемый БП к этому имеет слабое отношение 🙂
Этот БП на алиэкспресс — , и еще одна.
На этом у меня все, надеюсь что информация была полезна и как обычно жду вопросов в комментариях. $34.99

Тороидальный трансформатор

Тороидальные трансформаторы, в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин, имеют несколько преимуществ:

  • меньший объем и вес;
  • более высокий КПД;
  • лучшее охлаждение для обмоток.

Мне оставалось только рассчитать напряжении и количества витков для вторичных обмоток с последующей их намоткой.

Первичная обмотка уже содержала примерно 800 витков проводом ПЭЛШО 0,8мм, она была залита парафином и заизолирована слоем тонкой ленты из фторопласта.

Измерив приблизительные размеры железа трансформатора можно выполнить расчет его габаритной мощности, таким образом можно прикинуть подходит ли сердечник для получения нужной мощности или нет.

Рис. 1. Размеры железного сердечника для тороидального трансформатора.

  • Габаритная мощность (Вт) = Площадь окна (см2) * Площадь сечения (см2)
  • Площадь окна = 3,14 * (d/2)2
  • Площадь сечения = h * ((D-d)/2)

Для примера, выполним расчет трансформатора с размерами железа: D=14см, d=5см, h=5см.

  • Площадь окна = 3,14 * (5см/2) * (5см/2) = 19,625 см2
  • Площадь сечения = 5см * ((14см-5см)/2) = 22,5 см2
  • Габаритная мощность = 19,625 * 22,5 = 441 Вт.

Если вам нужно рассчитать тороидальный трансформатор, то вот небольшая подборка из статей: (1Мб).

Габаритная мощность используемого мною трансформатора оказалась явно меньшей чем я ожидал — где-то 250 Ватт.

Расчет количества витков и намотка


Для питания остальных электронных блоков усилителя было решено намотать несколько отдельных вторичных обмоток. Для намотки катушек медным эмалированным проводом был изготовлен деревянный челнок. Также его можно изготовить из стеклотекстолита или пластмассы.

Рис. 2. Челнок для намотки тороидального трансформатора.

Намотка выполнялась медным эмалированным проводом, который был в наличии:

  • для 4х обмоток питания УМЗЧ — провод диаметром 1,5 мм;
  • для остальных обмоток — 0,6 мм.

Число витков для вторичных обмоток я подбирал экспериментальным способом, поскольку мне не было известно точное количество витков первичной обмотки.
Суть метода:

  1. Выполняем намотку 20 витков любого провода;
  2. Подключаем к сети ~220В первичную обмотку трансформатора и измеряем напряжение на намотанных 20-ти витках;
  3. Делим нужное напряжение на полученное из 20-ти витков — узнаем сколько раз по 20 витков нужно для намотки.

Например: нам нужно 25В, а из 20-ти витков получилось 5В, 25В/5В=5 — нужно 5 раз намотать по 20 витков, то есть 100 витков.

Расчет длины необходимого провода был выполнен так: намотал 20 витков провода, сделал на нем метку маркером, отмотал и измерил его длину. Разделил нужное количество витков на 20, полученное значение умножил на длину 20-ти витков провода — получил приблизительно необходимую длину провода для намотки. Добавив 1-2 метра запаса к общей длине можно наматывать провод на челнок и смело отрезать.

Например: нужно 100 витков провода, длина 20-ти намотанных витков получилась 1,3 метра, узнаем сколько раз по 1,3 метра нужно намотать для получения 100 витков — 100/20=5, узнаем общую длину провода (5 кусков по 1,3м) — 1,3*5=6,5м. Добавляем для запаса 1,5м и получаем длину — 8м.

Для каждой последующей обмотки измерение стоит повторить, поскольку с каждой новой обмоткой необходимая на один виток длина провода будет увеличиваться.

Для намотки каждой пары обмоток по 25 Вольт на челнок были параллельно уложены сразу два провода (для 2х обмоток). После намотки, конец первой обмотки соединен с началом второй — получились две вторичные обмотки для двуполярного выпрямителя с соединением посередине.

После намотки каждой из пар вторичных обмоток для питания схем УМЗЧ, они были заизолированы тонкой фторопластовой лентой.

Таким образом были намотаны 6 вторичных обмоток: четыре для питания УМЗЧ и еще две для блоков питания остальной электроники.

Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения

Ниже приведена принципиальная схема блока питания для моего самодельного усилителя мощности.

Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя мощности НЧ.

Для питания схем усилителей мощности НЧ используются два двуполярных выпрямителя — А1.1и А1.2. Остальные электронные блоки усилителя будут питаться от стабилизаторов напряжения А2.1 и А2.2.

Резисторы R1 и R2 нужны для разрядки электролитических конденсаторов, в момент когда линии питания отключены от схем усилителей мощности.

В моем УМЗЧ 4 канала усиления, их можно включать и выключать попарно с помощью выключателей, которые коммутируют линии питания платок УМЗЧ с помощью электромагнитных реле.

Резисторы R1 и R2 можно исключить из схемы если блок питания будет постоянно подключен к платам УМЗЧ, в таком случае электролитические емкости будут разряжаться через схему УМЗЧ.

Диоды КД213 рассчитаны на максимальный прямой ток 10А, в моем случае этого достаточно. Диодный мост D5 рассчитан на ток не менее 2-3А,собрал его из 4х диодов. С5 и С6 — емкости, каждая из которых состоит из двух конденсаторов по 10 000 мкФ на 63В.

Рис. 3. Принципиальные схемы стабилизаторов постоянного напряжения на микросхемах L7805, L7812, LM317.

Расшифровка названий на схеме:

  • STAB — стабилизатор напряжения без регулировки, ток не более 1А;
  • STAB+REG — стабилизатор напряжения с регулировкой, ток не более 1А;
  • STAB+POW — регулируемый стабилизатор напряжения, ток примерно 2-3А.

При использовании микросхем LM317, 7805 и 7812 выходное напряжение стабилизатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

Uвых = Vxx * ( 1 + R2/R1 )

Vxx для микросхем имеет следующие значения:

  • LM317 — 1,25;
  • 7805 — 5;
  • 7812 — 12.

Пример расчета для LM317: R1=240R, R2=1200R, Uвых = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Конструкция

Вот как планировалось использовать напряжения от блока питания:

  • +36В, -36В — усилители мощности на TDA7250
  • 22В — схемы задержки включения и защиты акустических систем
  • 12В — электронные регуляторы громкости, стерео-процессоры, индикаторы выходной мощности, схемы термоконтроля, вентиляторы, подсветка;
  • 14В — электронные регуляторы тембра.
  • 5В — индикаторы температуры, микроконтроллер, панель цифрового управления.

Микросхемы и транзисторы стабилизаторов напряжения были закреплены на небольших радиаторах, которые я извлек из нерабочих компьютерных блоков питания. Корпуса крепились к радиаторам через изолирующие прокладки.

Печатная плата была изготовлена из двух частей, каждая из которых содержит двуполярный выпрямитель для схемы УМЗЧ и нужный набор стабилизаторов напряжения.

Рис. 4. Одна половинка платы источника питания.

Рис. 5. Другая половинка платы источника питания.

Рис. 6. Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности.

Позже, при отладке я пришел к выводу что гораздо удобнее было бы изготовить стабилизаторы напряжений на отдельных платах. Тем не менее, вариант «все на одной плате» тоже не плох и по своему удобен.

Также выпрямитель для УМЗЧ (схема на рисунке 2) можно собрать навесным монтажом, а схемы стабилизаторов (рисунок 3) в нужном количестве — на отдельных печатных платах.

Соединение электронных компонентов выпрямителя показано на рисунке 7.

Рис. 7. Схема соединений для сборки двуполярного выпрямителя -36В+36В с использованием навесного монтажа.

Соединения нужно выполнять используя толстые изолированные медные проводники.

Диодный мост с конденсаторами на 1000pF можно разместить на радиаторе отдельно. Монтаж мощных диодов КД213 (таблетки) на один общий радиатор нужно выполнять через изоляционные термо-прокладки (терморезина или слюда), поскольку один из выводов диода имеет контакт с его металлической подкладкой!

Для схемы фильтрации (электролитические конденсаторы по 10000мкФ, резисторы и керамические конденсаторы 0,1-0,33мкФ) можно на скорую руку собрать небольшую панель — печатную плату (рисунок 8).

Рис. 8. Пример панели с прорезями из стеклотекстолита для монтажа сглаживающих фильтров выпрямителя.

Для изготовления такой панели понадобится прямоугольный кусочек стеклотекстолита. С помощью самодельного резака (рисунок 9), изготовленного из ножовочного полотна по металлу, прорезаем медную фольгу вдоль по всей длине, потом одну из получившихся частей разрезаем перпендикулярно пополам.

Рис. 9. Самодельный резак из ножовочного полотна, изготовленный на точильном станке.

После этого намечаем и сверлим отверстия для деталей и крепления, зачищаем тоненькой наждачной бумагой медную поверхность и лудим ее с помощью флюса и припоя. Впаиваем детали и подключаем к схеме.

Вот такой, не сложный блок питания был изготовлен для будущего самодельного усилителя мощности звуковой частоты. Останется дополнить его схемой плавного включения (Soft start) и ждущего режима.

UPD: Юрий Глушнев прислал печатную плату для сборки двух стабилизаторов с напряжениями +22В и +12В. На ней собраны две схемы STAB+POW (рис. 3) на микросхемах LM317, 7812 и транзисторах TIP42.

Рис. 10. Печатная плата стабилизаторов напряжения на +22В и +12В.

Скачать — (63 КБ).

Еще одна печатная плата, разработанная под схему регулируемого стабилизатора напряжения STAB+REG на основе LM317:

Рис. 11. Печатная плата для регулируемого стабилизатора напряжения на основе микросхемы LM317.

Скачать — (7 КБ).

Начало цикла статей: Усилитель мощности ЗЧ своими руками ( Phoenix-P400 )

Усилитель с трансформаторной связью – CoderLessons.com

Мы заметили, что основным недостатком RC-связанного усилителя является то, что эффективное сопротивление нагрузки уменьшается. Это потому, что входной импеданс усилителя низкий, а его выходной импеданс высокий.

Когда они соединены для создания многоступенчатого усилителя, высокий выходной импеданс одного каскада идет параллельно с низким входным сопротивлением следующего каскада. Следовательно, эффективное сопротивление нагрузки уменьшается. Эту проблему можно решить с помощью усилителя с трансформаторной связью .

В трансформаторном усилителе каскады усилителя соединяются с помощью трансформатора. Давайте рассмотрим конструкционные и эксплуатационные детали усилителя с трансформаторной связью.

Строительство трансформаторного усилителя

Схема усилителя, в которой предыдущая ступень подключена к следующей ступени с использованием трансформатора связи, называется усилителем с трансформаторной связью.

Трансформатор связи T 1 используется для подачи выхода 1- й ступени на вход 2- й ступени. Нагрузка коллектора заменяется первичной обмоткой трансформатора. Вторичная обмотка подключена между делителем потенциала и основанием 2- й ступени, который обеспечивает вход для 2- й ступени. Вместо конденсатора связи, как в усилителе с RC-соединением, трансформатор используется для соединения любых двух каскадов в цепи усилителя с трансформатором.

На рисунке ниже показана принципиальная схема усилителя с трансформаторной связью.

Сеть R 1 и R 2 делителя потенциала и резистор R e вместе образуют сеть смещения и стабилизации. Обходной конденсатор эмиттера C e предлагает путь с низким реактивным сопротивлением для сигнала. Резистор R L используется в качестве импеданса нагрузки. Входной конденсатор С, присутствующий на начальной ступени усилителя, связывает переменный сигнал с базой транзистора. Конденсатор C C является конденсатором связи, который соединяет две ступени и предотвращает помехи постоянного тока между ступенями и контролирует смещение рабочей точки.

Работа трансформаторного усилителя

Когда сигнал переменного тока подается на вход базы первого транзистора, он усиливается транзистором и появляется на коллекторе, к которому подключена первичная обмотка трансформатора.

Трансформатор, который используется в качестве соединительного устройства в этой схеме, обладает свойством изменения импеданса, что означает, что низкое сопротивление ступени (или нагрузки) может быть отражено как сопротивление высокой нагрузки по сравнению с предыдущей ступенью. Следовательно, напряжение на первичной обмотке передается в соответствии с отношением витков вторичной обмотки трансформатора.

Эта трансформаторная связь обеспечивает хорошее согласование импедансов между каскадами усилителя. Усилитель с трансформаторной связью обычно используется для усиления мощности.

Частотная характеристика усилителя с трансформаторной связью

На рисунке ниже показана частотная характеристика усилителя с трансформаторной связью. Усиление усилителя является постоянным только для небольшого диапазона частот. Выходное напряжение равно току коллектора, умноженному на реактивное сопротивление первичной обмотки.

На низких частотах реактивное сопротивление первичного начинает падать, что приводит к уменьшению усиления. На высоких частотах емкость между витками обмоток действует как перепускной конденсатор для уменьшения выходного напряжения и, следовательно, усиления.

Таким образом, усиление аудиосигналов не будет пропорциональным, и также будут вводиться некоторые искажения, которые называются частотными искажениями .

Преимущества усилителя с трансформаторной связью

Ниже приведены преимущества усилителя с трансформаторной связью:

  • Обеспечивается превосходное согласование импеданса.
  • Полученная прибыль выше.
  • Не будет потерь мощности в коллекторе и базовых резисторах.
  • Эффективен в эксплуатации.

Недостатки усилителя с трансформаторной связью

Ниже перечислены недостатки усилителя с трансформаторной связью.

  • Хотя усиление велико, оно значительно меняется с частотой. Отсюда плохая частотная характеристика.

  • Частота искажений выше.

  • Трансформаторы, как правило, издают гул.

  • Трансформаторы громоздки и дороги.

Хотя усиление велико, оно значительно меняется с частотой. Отсюда плохая частотная характеристика.

Частота искажений выше.

Трансформаторы, как правило, издают гул.

Трансформаторы громоздки и дороги.

Приложения

Ниже приведены применения усилителя с трансформаторной связью:

«Незаметное обновление»: выходные трансформаторы для гитарных усилителей

Один из распространенных вопросов, которые мы здесь получаем: «Как я могу добиться того, чтобы мой (заполните пустое поле, указав название вашей любимой марки) переизданный усилитель звучал так же, как оригинал?» Часто вопрос будет содержать дополнительную информацию о том, что уже было сделано. «Я заменил предусилитель и усилители лампы и сделал его смещенным, но по-прежнему звучит холодно и хрупко…»

Обычно я отвечаю, что исследую установку гитариста, применяя «системный» подход при поиске определенного тона.Часто на усилитель возлагается слишком большой вес (, т.е. !), Возможно, потому, что это самый сложный в электронном отношении элемент в типичной сигнальной цепи. Бесчисленное количество раз я лично играл с изменениями в усилителе, будь то модификация, замена ламп, и т. Д. . и по-прежнему плохие результаты в общем тоне! Теперь, если у вас неправильный звукосниматель или динамики для ваших нужд, то очевидно, что никакие изменения в усилителе не помогут …

Но если предположить, что все остальные части вашей гитарной установки / системы охвачены, то давайте вернемся к самому усилителю и поговорим о конкретном обновлении, которое не привлекло того внимания, которого оно заслуживает: выходной трансформатор.На самом деле, осмелюсь сказать, что во многих случаях – например, при переиздании усилителя – переход на более качественный выходной трансформатор будет иметь большее влияние на улучшение общего тона, чем игра с лампами разных производителей. По сути, если у вас есть лучшие лампы или худшие лампы, но если ваш выходной трансформатор – низкокачественная модель, ваш тон пострадает, что бы вы ни делали.

«Что это за выходной трансформатор?» – спросите вы. С точки зрения непрофессионала, это последнее соединение в вашем ламповом усилителе, которое принимает сигнал с ламп и преобразует их в импедансы и мощность, подходящие для ваших динамиков.Проще говоря, это один из больших «металлических блоков», который прикреплен к шасси типичного лампового усилителя и является связующим звеном между лампами и динамиками. Чаще всего в усилителе есть два больших трансформатора. Другой, помимо выходного трансформатора, называется силовым трансформатором – он отвечает за принятие тока стены и преобразование его в мощность постоянного тока, используемую вашим усилителем. Хотя силовой трансформатор напрямую отвечает за такие области, как подача именно того напряжения, которое подается на ваши лампы, и, следовательно, может влиять на отклик или «ощущения» усилителя, именно выходной трансформатор может существенно повлиять на тон вашего усилителя, поскольку аудиосигнал фактически проходит через это.

Подобно лампам, трансформаторы могут искажать и окрашивать звук, но отчасти потому, что они подключены к усилителю, а не просто являются «подключаемыми» устройствами, я чувствую, что им уделяется очень мало внимания относительно того, насколько или они могут влияют на тон. Фактически, выходные трансформаторы раньше считались просто предметами, подлежащими замене в случае их выхода из строя. Тем не менее, я могу лично засвидетельствовать, что во многих случаях замена выходного трансформатора на качественное устройство в качестве обновления может иметь огромное значение в звучании – особенно с теми популярными переизданными усилителями Fender, Marshall и Vox, которые в настоящее время производятся.

Недавно мне посчастливилось опробовать некоторые устройства, изготовленные Mercury Magnetics (www.MercuryMagnetics.com), с идеей установить и прослушать различные тоны некоторых моделей выходных трансформаторов. В первом случае в качестве тестового макета использовался стандартный усилитель Marshall JMP 50 Вт 1974 года выпуска, модель 1987 года со свинцом – он недавно взорвал свой выходной трансформатор после того, как лампа замкнула соединение между двумя контактами лампового патрона, так что это был идеальный кандидат. .Стандартный трансформатор все еще «работал», но выходная мощность была очень низкой, вероятно, около 1/5 от того, что должен был производить усилитель.

Mercury Magnetics предлагает три варианта замены выходных трансформаторов мощностью 50 Вт, и у меня была возможность попробовать два из них. Эти блоки являются частью серии Axiom® или ToneClone ™ , которые представляют собой собранные вручную копии оригинальных трансформаторов, использовавшихся в маршаллах различных эпох.В дополнение к заменяющим трансформаторам Marshall, Mercury Magnetics также производит различные другие модели Axiom® для классических усилителей Vox и Fender в дополнение к другим тональным усилителям, таким как Ampeg, Gibson, Hiwatt и многим другим.

Я тестировал модели Axiom® 050JM , модель выходного трансформатора мощностью 50 Вт, основанную на самых первых «плексигласовых» Marshall, и Axiom® 050JM-SL , аналогичную модель с опцией «Самоподводы».Оба стоят по 150 долларов. Модель SL отличается от стандартной 050JM тем, что она сделана так же, как и самые ранние оригинальные трансформаторы из плексигласа, где сплошной медный сердечник, намотанный внутри трансформатора, продолжается за пределами трансформатора и также является тем же проводом, который используется для Подключите к трубкам и вилке импеданса, и т. д. . Сплошные медные провода SL снаружи трансформатора покрыты стеклотканью, как и в оригинальных моделях 60-х годов.Обычные трансформаторы (включая версию 050JM , отличную от SL) используют другой тип провода, часто тефлон, который сращивается на конце одножильного провода, который затем наматывается на трансформатор внутри. Так в чем же особенность типа провода? Как ни странно, похоже, что это действительно влияет на тон выходного трансформатора – подробнее об этом чуть позже.

Mercury Magnetics также производит другую модель, 050JM-M (175 долл. США), которая предназначена для использования вместе с модифицированными трансформаторами Marshall, которые требуют более мощного выходного трансформатора, чтобы лучше соответствовать более высоким характеристикам. Напряжение на пластине B + и другие модификации или изменения, которые увеличивают нагрузку на усилители.Поскольку морская свинка ’74 JMP Marshall была стандартной моделью, я сосредоточился на двух вариантах модели из плексигласа: 050JM и 050JM-SL .

Первым был установлен 050JM-SL . Поскольку Marshalls лучше всего звучат при сильном воздействии на ламповые искажения, я использовал именно такую ​​среду прослушивания. Голова пропускалась через шкаф Маршалла из плетеного плетения ’71 с гринбэками G12M-25 . Это была моя верная гитара Les Paul Classic со специально подобранным звукоснимателем Seymour Duncan Seth Lover PAF.Тембр усилителя с установленным 050JM-SL был ярче как на верхних средних, так и на высоких частотах. Прирост был немного ниже, чем у штатного выходного трансформатора Marshall (когда он работал нормально), но четкость нот и аккордов определенно улучшилась. 050JM-SL хорошо подходит для музыкантов, которые любят классический рок и блюз и, возможно, нуждаются в более высококлассном миксе. Обычно дополнительные высокие частоты – это последнее, что нужно с Marshall, особенно усилители и кабинеты, сделанные примерно с середины 70-х годов.Однако, если вы играете более раннюю модель Marshall, загруженную в плетеную кабину с G12-25, «чрезмерная яркость» действительно не проблема, и O50JM-SL идеально подходит для этого плекситона самого раннего типа. Если вы используете более позднюю версию кабинета с шахматной доской и JMP Marshall 70-х годов, как наша тестовая модель, O50JM-SL может оказаться более высококлассным, чем вам хотелось бы.

Переходя к O50JM , я был поражен тем, насколько по-другому звучал этот трансформатор, хотя, кроме выводных проводов, выходящих из трансформатора, он имеет те же характеристики и детали, что и в O50JM-SL! После его установки я понял, что O50JM – лучший выбор для любителей хард-рока, независимо от того, использует ли он плексигласовую или металлическую переднюю панель Marshall.У O50JM больше искажений, грязи и шлифовки в тоне. Оба трансформатора способствовали очень плавному отклику от Marshall, но O50JM уступил верхнюю частоту и некоторую часть четкости, обнаруженную в модели SL, на то, что с точки зрения звука привело к ее увеличенным искажениям и компрессии.

У меня также была возможность услышать разницу в 100-ваттном переиздании Marshall SLP после установки Mercury Magnetics O100JM (250 долларов: их 100-ваттная модель с выходом «плексиглас»), и результаты были равными ошеломительнее, чем разница между стоковым и модернизированным Marshall 1974 года на 50 Вт.Я напрямую связал это с явно низкокачественным выходным трансформатором, использованным в переиздании Marshall. Включите стандартное переиздание Marshall SLP, и трансформатор действительно маскирует тон – яркие, зернистые и холодные – вот слова, которые приходят на ум, а также чистое отсутствие точности. O100JM вернул теплоту низких частот, сделал верхние части гладкими, а знаменитый хруст средних частот Marshall вернулся в уравнение, как и оригинальные модели. Это тон, чистый и простой – и переиздание SLP не уступает моему оригинальному 100-ваттному Plexi Marshall 1968 года.

Стоит упомянуть, что Mercury Magnetics также может перематывать оригинальные старинные трансформаторы, если вы не хотите заменять сгоревший оригинальный старинный трансформатор. Mercury Magnetics заменяет внутренние обмотки и необходимые детали, но использует оригинальный сердечник и крышки, а затем возвращает трансформатор к исходным спецификациям. Это идеальный вариант для человека, который хочет поддерживать свой усилитель в максимально оригинальной форме.Эта услуга более дорогостоящая, чем простая замена выходного трансформатора, но она также поможет сохранить мощность усилителя, так что это будет жизнеспособный выбор.

При замене выходного трансформатора, хотя это не так уж сложно, лучше всего поручить эту работу квалифицированному профессиональному технику, поскольку ламповые усилители содержат смертоносные напряжения, которые сохраняются внутри усилителя, даже когда он не подключен. Это Работа может занять немного времени, так как вам придется залезть под компоновку / печатную плату усилителя, поэтому средняя стоимость снятия и замены старого трансформатора новым, как правило, составляет около 100 долларов США или около того.

Магазин трансформеров гитарных усилителей

Опубликовано в Последние новости, Новости | Комментарии отключены на «Незаметное обновление»: выходные трансформаторы гитарного усилителя

тороидальный трансформатор аудиоусилителя – Купить тороидальный трансформатор аудиоусилителя

с бесплатной доставкой на AliExpress

Отличные новости !!! Вы обратились по адресу, где купить тороидальный трансформатор аудиоусилителя.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально есть тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот тороидальный трансформатор высшего качества для усилителя звука вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели тороидальный трансформатор аудиоусилителя на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в тороидальном трансформаторе усилителя звука и думаете о выборе аналогичного продукта, AliExpress – отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово – просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны – и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести toroid transformer аудиоусилителя по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Трансформаторы усилителя

Высококачественный ламповый усилитель для бытовых потребителей с нашими трансформаторами

Как и вакуумные лампы, трансформаторы

жизненно важны для

звук и тон усилителя

9000 СДЕЛАНО В США

Один из наших высококачественных трансформаторов бытовых аудиоусилителей с полностью закрытыми торцевыми крышками с порошковым покрытием

Это лишь некоторые из поддерживаемых моделей усилителей Marshall *

Поддерживаемые типы усилителей включают:

Ламповые усилители высокого класса для бытовых потребителей (пожалуйста, свяжитесь с нами
, чтобы уточнить ваши индивидуальные спецификации!)
Пользовательские усилители для музыкальных инструментов Трансформаторы для ламп и
Твердотельные усилители для следующих (пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы получить индивидуальную спецификацию
!):

Усилители для электрогитары и акустической гитары

Усилители для бас-гитары

Специальные музыкальные инструментальные усилители)

Что вам нужно? …. свяжитесь с нами!

Magnetic Components, Inc.

Качественные коммерческие и военные трансформаторы

Подробности см. На нашем веб-сайте трансформаторов ClassicTone!

Copyright 2008-2021 Magnetic Components, Inc. Все права защищены.

ClassicTone является зарегистрированным товарным знаком компании Magnetic Components, Inc.

Наш ClassicTone # 40-18028

Модернизированный многофункциональный силовой трансформатор мощностью 20 Вт в стиле Fender Deluxe с покрытием из черного оксида

* Отказ от ответственности: Magnetic Components, Inc. не является аффилированным лицом Fender Musical Instruments Corp. , Marshall Amplification, Vox Amplification, Ltd., Leslie & Valco

** Все вышеперечисленные модели усилителей являются товарными знаками Fender Musical Instrument Corp., Marshall Amplification, Vox Amplification Ltd., Hammond Suzuki USA, Ltd. (Leslie) & Eastwood Guitars (Valco)

Наш ClassicTone # 40-18083

Выходной трансформатор 50 Вт Fender Tweed Bassman с оригинальным смещением , приподнятые и оцинкованные монтажные детали

Наш ClassicTone # 40-18084

Силовой трансформатор Marshall JCM2000 мощностью 100 Вт в модернизированном стиле

Classic Трансформаторы Amplified

Classic

Аудио трансформаторы

  • Изучив этот раздел, вы сможете описать:
  • • Трансформаторы AF
  • • Трансформаторы микрофонов.
  • • Согласование импеданса.
  • • Линейные трансформаторы 100 В.

Трансформаторы AF.

Рис. 11.4.1 Малый аудиопреобразователь.

Трансформаторы звуковой частоты (AF) работают на частотах примерно от 20 Гц до 20 кГц и используются в схемах звуковых усилителей, они были важны в конструкциях клапанов (ламп) для согласования выходов с высоким импедансом этих усилителей с громкоговорителями с низким сопротивлением, но транзисторные усилители имеют гораздо меньше потребности в выходных трансформаторах.Трансформаторы AF по-прежнему производятся для ряда аудиофункций; многие из них аналогичны по конструкции силовым трансформаторам, описанным в Модуле 11.3, но часто намного меньше, см. Рис. 11.4.1.

Рис. 11.4.2 Принципиальные схемы трансформатора AF с указателями фаз.

Некоторые общие схемы обмоток звукового трансформатора показаны на рис. 11.4.2.

Пример a.) Показывает вторичную обмотку с центральным отводом, которую можно использовать для выбора различных соотношений витков.Некоторые трансформаторы могут также иметь первичные обмотки для еще более широкого диапазона соотношений. В аудиоусилителях важна фаза / противофаза сигналов, и для получения двух противофазных сигналов можно использовать фазоразделительные трансформаторы с центральными вторичными обмотками. Точки возле обмоток на схематических диаграммах указывают относительную полярность сигналов на разных обмотках, и в этом примере показывают, что сигнал от верхней вторичной обмотки (A) будет синфазен с первичным сигналом, в то время как нижняя вторичная обмотка ( B) обеспечит сигнал в противофазе с первичным сигналом.

Пример b.) Показывает два выходных трансформатора, используемых для соединения выходного каскада мощности аудиоусилителя с громкоговорителем.

Аудиопреобразователи часто выполняют сразу несколько функций:

  • Там, где они используются, они позволяют звуковому сигналу переменного тока достигать громкоговорителя, предотвращая при этом любой постоянный ток от усилителя, влияющий на работу громкоговорителя.
  • Они обеспечивают изолированное внешнее соединение для громкоговорителей, повышая безопасность.
  • Они могут согласовывать низкое входное сопротивление громкоговорителя (обычно несколько Ом) с гораздо более высоким выходным сопротивлением усилителя, позволяя передавать максимальную мощность от усилителя к динамику.

Рис. 11.4.3 Сбалансированный микрофонный кабель.

Микрофонные трансформаторы.

Аудиопреобразователи также могут использоваться для согласования микрофонов со входами усилителя. Основное назначение трансформатора на входе усилителя – согласование импеданса между микрофонами, соединительными кабелями и входом усилителя. Это важно для предотвращения снижения сигнала из-за несоответствия импеданса.

Для предотвращения электромагнитных помех, часто в виде низкочастотного гула, в длинных микрофонных кабелях обычно используется симметричный кабель, аналогичный показанному на рис.11.4.3. Он состоит из двух скрученных вместе проводников, окруженных проводящим экраном из металлической фольги или оплетки. Поскольку проводники скручены вместе, эффективно меняя свое относительное положение друг к другу, магнитные поля, создаваемые каждым проводником в другом, имеют тенденцию к нейтрализации. Окружающая заземленная проводящая фольга помогает предотвратить воздействие внешних магнитных полей на проводники.

Рис. 11.4.4 Балун.

Трансформатор с одной первичной обмоткой и вторичной обмоткой с отводом от центра используется для подключения микрофона (двухпроводного несимметричного устройства) к симметричному кабелю.Поскольку кабель питается от трансформатора с центральным отводом, сигналы на двух проводниках находятся в противофазе.

Вход усилителя использует разницу между этими двумя сигналами для создания сигнала с удвоенной амплитудой. Любой шум, возникший в кабеле после трансформатора, будет одинаковым по фазе на обоих проводниках, поэтому комбинация вычитания (разности), возникающая на входе усилителя, нейтрализует эти шумовые сигналы.

Комбинирование сигналов на усилителе может быть выполнено либо с помощью дифференциального усилителя (усилитель с двумя противофазными входами), либо с помощью устройства симметрии (от балансного до несимметричного).Это тип трансформатора для согласования симметричных линий передачи или кабелей с несимметричным входом или выходом или от них (устройство обратимо). Упрощенная схема балуна показана на рис. 11.4.4.

На рис. 11.4.5 показан типичный микрофонный трансформатор, который подключается непосредственно к несимметричному входу высокоомного усилителя. Разъем XLR на другом конце устройства позволяет подключить микрофон с низким сопротивлением через длинный провод. Трансформатор в металлическом экранирующем корпусе действует как балун, устройство согласования импеданса и входной изолятор для микрофона.

Рис. 11.4.5. Согласующий трансформатор микрофона.

Согласование импеданса.

Когда с выхода одной цепи или устройства подается сигнал переменного тока на вход другой цепи или устройства, важно, чтобы входные и выходные импедансы были правильно согласованы. В большинстве случаев согласование импеданса требует, чтобы максимальное НАПРЯЖЕНИЕ передавалось от одной цепи или устройства к следующему, а для передачи максимального напряжения это достигается с помощью простых резистивных цепей.

Если требуется передать максимальную мощность переменного тока между цепями, можно использовать трансформаторы. Это связано с тем, что трансформатор может «преобразовывать» или изменять кажущееся сопротивление входа или выхода схемы. Из-за этого низкий импеданс может казаться намного выше, а высокий импеданс – намного ниже.

Предположим, трансформатор имеет соотношение первичной и вторичной обмотки 10: 1, а сопротивление нагрузки Z L 8 Ом подключено ко вторичной обмотке. Если к первичной обмотке приложено 20 вольт, то напряжение на импедансе нагрузки будет:

20 × N S / N P = 20 (1/10) = 2 вольта

Следовательно, ток в сопротивлении нагрузки Z L будет:

I L = V L / Z L = 2/8 = 0.25 = 250 мА

Таким образом, ток в первичной обмотке должен составлять 1/10 от этой суммы:

Таким образом, кажущееся сопротивление первичной обмотки должно быть:

R P = V P / I P = 20 В / 25 мА = 800 Ом

Таким образом, трансформатор 10: 1 «увеличивает» полное сопротивление Z L нагрузки, так что усилителю кажется, что он питает нагрузку с сопротивлением 800 Ом вместо фактического сопротивления 8 Ом. Кажущаяся нагрузка на усилитель была увеличена в 100 раз из-за наличия трансформатора.Обратите внимание на количество видимого увеличения; 100 раз. Поскольку отношение витков трансформатора составляет 10: 1, увеличение кажущегося сопротивления (или импеданса) является квадратом отношения витков. Эта связь описывается формулой;

Обеспечение правильного согласования выходного каскада усилителя с его нагрузкой.

Линейный трансформатор 100 В.

Рис. 11.4.6 Линейный трансформатор 100 В.

Другой аудиопреобразователь, используемый для систем громкоговорящей связи с несколькими громкоговорителями, – это линейный трансформатор на 100 В, используемый для подключения нескольких громкоговорителей в системах громкой связи к одному усилителю.Слово «Линия» в названии не следует путать с общественным электроснабжением США. В линейной акустической системе 100 В трансформатор увеличивает напряжение выходного аудиосигнала до 100 В, чтобы выходной ток для заданной мощности был низким. Сопротивление на длинных кабелях между усилителем и громкоговорителями будет ослаблять этот слаботочный сигнал намного меньше, чем если бы ток оставался на его обычно высоком уровне. Понижающий трансформатор согласования импеданса (показанный на рис. 11.4.6) используется на каждом громкоговорителе для уменьшения напряжения и повторного увеличения тока, а также для согласования линии с низким импедансом громкоговорителя.Множественные подключения на первичном звене позволяют выбрать подходящий уровень мощности (и, следовательно, громкость звука) для каждого громкоговорителя, а вторичный имеет возможность выбора импеданса для соответствия диапазону громкоговорителей.

Знай своих трансформаторов | Hi-Fi Новости

Они очень важны для Hi-Fi, но как они работают? Кейт Ховард объясняет все …

В современной Hi-Fi системе не так много всего, что было бы знакомо великому английскому физику XIX века Майклу Фарадею. Но путешествующий во времени Фарадей, ошеломленный радиочастотной связью, лазерами и звуковоспроизведением в целом, нашел бы в трансформаторе что-то успокаивающе знакомое.Ведь именно он первым продемонстрировал, что электромагнитная индукция может использоваться для соединения одной электрической цепи с другой.

Большинство элементов аудиооборудования с питанием от сети содержат сетевой трансформатор, а некоторые другие элементы – хотя и менее пяти десятилетий назад – также содержат сигнальные трансформаторы, обычно на их входе или выходе. Трансформаторы в трактах аналоговых сигналов сегодня, как правило, не одобряются, и предпочтение отдается дифференциальным усилителям. Но подавляющее большинство ламповых усилителей мощности имеют выходной трансформатор – ламповые усилители OTL (выходные бестрансформаторные) всегда были экзотической редкостью.

Великолепная изоляция
На противоположном конце шкалы размеров трансформаторы часто используются в интерфейсах цифровых сигналов, таких как S / PDIF, для обеспечения гальванической развязки (т. Е. Для разделения цепей заземления отправителя и приемника) и для создания сбалансированного соединения, которое улучшает отказ от внешних электромагнитных помех.

Если вы столкнулись с глушителями, которые используются как внутри страны, так и в профессиональной сфере как быстрое средство устранения проблем с контуром заземления, – они тоже содержат трансформаторы, гальваническая развязка которых предотвращает протекание индуцирующих гудение токов заземления.

Другими словами, хотя трансформаторы не могут быть настолько распространены, как когда-то были в аудио, они все еще существуют и, безусловно, важны. А это значит, что каждому аудиофилу лучше знать о них самое главное. Вернемся к Фарадею. Во время одной из своих знаменитых демонстраций, которая состоялась в Королевском институте 29 августа 1831 года, он показал, что если два отдельных провода намотаны на тороид – кольцо – из железа, причем оба конца одного провода соединены через гальванометр и концы другого провода, подключенного к батарее (см. Рис. 1, внизу слева), то замыкание или разрыв соединения с батареей приведет к подергиванию стрелки гальванометра в другой цепи.Игла двигалась в одном направлении при подключении батареи, а в другом – при разрыве соединения. Каким-то образом изменение электрического тока в одной цепи отражалось на изменении тока в другой.

На рис. 1 показана демонстрация электромагнитной индукции Фарадеем. Открытие или замыкание переключателя в первичной цепи приводит к перемещению стрелки гальванометра во вторичной цепи

Основные ценности
Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, от которой зависят все трансформаторы.Изменение тока в первой цепи, известной на языке трансформаторов как первичная, вызвало изменение намагниченности железного кольца (терминология трансформатора: сердечник). Это привело к тому, что силовые линии магнитного поля «разрезали» катушку вторичной цепи, вызвав в ней электрический ток, который заставил стрелку гальванометра среагировать соответствующим образом.

Большинство современных трансформаторов имеют те же основные элементы, что и грубый «прибор с кольцевой катушкой» Фарадея с ручным заводом.Короче говоря, сердечник из ферромагнитного материала, вокруг которого намотаны две электрически изолированные катушки с проволокой.

Однако есть одно заметное исключение – автотрансформатор (иногда называемый в радиолюбителях «ун-ун»). Здесь одна обмотка действует как первичная и вторичная, но это большая редкость. Как и в первом грубом примере Майкла Фарадея, большинство трансформаторов имеют электрически разделенные первичную (входную) и вторичную (выходную) обмотки.

По очереди
Обозначение такого трансформатора в одной из его более простых форм показано на рис. 2а.Что касается электрических символов, это один из наиболее наглядных, поскольку изображены первичная обмотка, сердечник и вторичная обмотка. Двойные вертикальные линии, обозначающие сердечник, показывают, что в большинстве трансформаторов это не сплошной кусок ферромагнитного материала, а скорее набор тонких пластин, которые используются для уменьшения потерь на вихревые токи.

На рис. 2а показан базовый символ схемы трансформатора с изображением первичной и вторичной катушек и ферромагнитного сердечника

.

Рис. 2b – трансформатор, имеющий вторичную обмотку с центральным отводом, обычно используется в сетевых блоках питания

.

На рис. 2в показан выходной каскад лампового усилителя мощности (фактически классический Quad II).Вторичная обмотка разделена для обеспечения различных сопротивлений нагрузки

Более сложные трансформаторы имеют дополнительные соединения, известные как ответвители, в точках вдоль первичной и / или вторичной обмотки, кроме обоих концов. Два примера показаны на рис. 2b и 2c. На рис. 2b изображен трансформатор с вторичной обмоткой с центральным отводом, т. Е. Имеется третье выходное соединение на полпути вдоль вторичной обмотки. Трансформаторы этого типа обычно используются в сетевых источниках питания.

На рис. 2c показан трансформатор – фактически, весь выходной каскад почтенного Quad II – с несколькими вторичными обмотками, как это было обычно в ламповых усилителях мощности, предназначенных для размещения динамиков с номинальным сопротивлением 4 Ом, 8 Ом или 15 Ом.(Поскольку динамики на 15 Ом сейчас встречаются редко, ламповые усилители часто обходятся двумя выходами, чтобы обеспечить хорошее согласование с динамиками на 4 или 8 Ом.)

Ламповый усилитель ARC REF 160M [HFN Aug ’18] имеет два нестандартных трансформатора – один для блока питания с тремя второстепенными [самыми дальними], другой с двумя первичными и тремя выходными ответвлениями для динамиков

Как обнаружил Фарадей, трансформатор передает изменения первичного тока. Когда такого изменения нет, во вторичной цепи ничего не происходит.Итак, трансформаторы – это устройства переменного тока (переменного тока) – они не пропускают постоянный ток (постоянный ток). В сетевом трансформаторе сигнал переменного тока представляет собой форму волны сети 50 Гц (или 60 Гц), в то время как в трансформаторах сигналов в звуковом оборудовании это сама форма звуковой волны. Трансформаторы используются в аудио для четырех основных целей:

1. Повышение или понижение переменного напряжения.
2. Согласование импеданса.
3. Преобразование симметричное / несимметричное.
4. Гальваническая развязка.

Иногда трансформатор сочетает в себе более одной из этих ролей.

Начнем с повышения / понижения напряжения. Во многих, но далеко не во всех трансформаторах количество витков катушки в первичной и вторичной обмотках заметно различается. Давайте рассмотрим простой пример трансформатора, у которого во вторичной обмотке вдвое больше витков, чем в первичной. Если мы подадим переменное напряжение, скажем, 10 В на первичную обмотку, то напряжение холостого хода на вторичной обмотке – в соответствии с соотношением витков 1: 2 – будет вдвое больше, или 20 В.

Хорошим примером повышающего трансформатора в аудиосистеме является трансформатор с подвижной катушкой, используемый для повышения выходного напряжения маломощного звукоснимателя с подвижной катушкой до уровня, подходящего для подключения к фонокорректору с подвижным магнитом. Вход. Типичным здесь является усиление 24 дБ (16x), которое также снижает нагрузку, «видимую» картриджем, со стандартного входного значения MM 47 кОм до менее 200 Ом (см. Ниже).

Уступая
Чаще всего в трансформаторах, которые мы встречаем в аудиосхемах – будь то сетевые трансформаторы в блоке питания или выходные трансформаторы в ламповых усилителях мощности – трансформатор не увеличивает напряжение, а вместо этого понижает его.Другими словами, у первичной обмотки больше витков, чем у вторичной.

В случае сетевых трансформаторов это связано с тем, что напряжение сети – номинальное 230 В в Великобритании – намного выше, чем внутреннее напряжение постоянного тока. Таким образом, сетевой трансформатор понижает сетевое напряжение, после чего форма волны переменного тока выпрямляется и сглаживается, чтобы создать источник постоянного тока для питания аудиосхем.

Основным исключением из этого правила являются сетевые трансформаторы, используемые в клапанном оборудовании, где требуется гораздо более высокое внутреннее напряжение, чем в твердотельных альтернативах.

Источник питания

для усилителей мощности

Источник питания для усилителей мощности
Elliott Sound Products пр. 04

© 1999, Род Эллиотт – ESP


Я настоятельно рекомендую читателю взглянуть на статью о конструкции источника питания, чтобы получить дополнительные сведения и гораздо больше информации, чем здесь.

ВНИМАНИЕ:

В некоторых странах может потребоваться, чтобы подключение к электросети выполнял квалифицированный электрик. Не пытайтесь подключать питание без соответствующей квалификации.Неисправная или неподходящая сеть электропроводка может привести к смерти или серьезным травмам. Для всей сетевой проводки должен использоваться сетевой кабель, отделенный от входной и низковольтной проводки в соответствии с местными нормативами.

Источник питания, подходящий для использования с усилителем мощностью 60 Вт, представленным в статье P3A, совершенно прост, и для его создания (или проектирования) не требуется особых навыков. Есть несколько вещей, с которыми следует быть осторожными, например, прокладка сильноточных выводов, но это легко сделать.В этой статье показан общий вид безобъектной версии, но ее можно упростить.

Первое, что нужно выбрать – это подходящий трансформатор. Я предлагаю тороидальные трансформаторы, а не традиционные многослойные трансформаторы EI, потому что они излучают меньше магнитного потока и более плоские, что позволяет устанавливать их в более тонких корпусах. У них действительно есть некоторые проблемы, такие как более высокий пусковой ток при включении, что означает необходимость использования плавких предохранителей с задержкой срабатывания.

Для усилителя мощностью 60 Вт требуется номинальное напряжение (при полной нагрузке) ± 35 В, поэтому вторичная обмотка 25-0-25 обычно идеальна.Схема источника питания показана ниже, и для каждого канала используются отдельные выпрямители и конденсаторы. Используется только трансформатор, поэтому взаимодействие каналов сведено к минимуму. Один источник питания ± 35 В (т. Е. С использованием только одного моста и набора конденсаторов фильтра) будет работать так же хорошо в большинстве случаев.


Рисунок 1 – Блок питания ± 35 В

Показанный плавкий предохранитель с задержкой срабатывания 5 А подходит для трансформатора на 300 ВА, если используется трансформатор на 120 ВА, его следует уменьшить до 2.5А (или 3А, если 2,5А получить слишком сложно). Если вас хоть немного беспокоит номинал предохранителя, обратитесь к производителю трансформатора, чтобы узнать рекомендованное значение для трансформатора, который вы будете использовать. Правильный предохранитель имеет решающее значение для защиты от электрического сбоя, который может привести к тому, что оборудование станет небезопасным или вызовет пожар. Значение также зависит от напряжения питания в месте вашего проживания. Может потребоваться более высокий рейтинг для сети 120 В.

C2 (номинал 100 нФ X2) предназначен для минимизации EMI (электромагнитных помех) и, в частности, кондуктивных помех.Если хотите, это может быть более высокое значение, но больше 470 нФ не обязательно. Некоторым людям нравится добавлять конденсаторы с малым номиналом параллельно диодам в мосту, но в этом нет необходимости. Они не причиняют вреда, но убедитесь, что используемые вами колпачки безупречно справятся с колебаниями переменного тока.

Используемая емкость не критична и в некоторой степени зависит от бюджета. Я предлагаю конденсаторы емкостью 10 000 мкФ, но они довольно дороги, поэтому в крайнем случае конденсаторы емкостью 4700 мкФ подойдут, особенно в показанной схеме.В качестве альтернативы можно использовать (скажем) 5 конденсаторов по 2200 мкФ параллельно для каждой основной крышки фильтра. Часто это дешевле, а во многих случаях действительно дает лучшую производительность.

В ненагруженном состоянии (или при небольшой нагрузке) напряжение обычно несколько выше 35 вольт. Это нормально и не должно вызывать проблем с усилителем. Напряжение будет падать по мере увеличения тока и может упасть ниже 35 В, если используется небольшой трансформатор (или трансформатор с необычно плохой стабилизацией).


Рисунок 2 – Двойной источник питания ± 35 В

Некоторые конструкторы могут предпочесть «двойной моно» источник питания, но с использованием обычного трансформатора.Это показано выше. Одна вещь, которая жизненно важна для , – это обеспечить, чтобы земля / земля между двумя наборами конденсаторов была как можно более твердой (электрически). Если между точками заземления имеется заметный импеданс, это может привести к образованию контура заземления, и результатом будет гудение / гудение. Заземление между конденсаторами фильтра очень важно!


Две части этих цепей критичны:

  • Электропроводка должна быть проложена с использованием утвержденного изолированного кабеля с номиналом 240 В, а все выводы должны быть изолированы для предотвращения случайного контакта.Заземление сети должно быть надежно крепится к шасси после удаления краски или другого покрытия, которое может помешать надежному контакту.
  • Центральный отвод трансформатора и точки заземления каждого конденсатора должны быть подключены к точке заземления основного сигнала через усиленный медный провод или (предпочтительно) медный провод. шина. В этой части цепи протекают большие токи, содержащие неприятные формы волны тока, которые вполне могут проникнуть в ваш усилитель. Напряжения питания должны быть сняты от конденсаторов (, , не , , мостовые выпрямители), чтобы предотвратить нежелательный фон и шум.

При подключении мостовых выпрямителей к трансформатору выполняйте подключение точно так, как показано, чтобы гарантировать, что пульсации напряжения (и токи) совпадают по фазе для каждого усилителя. В противном случае в тракт прохождения сигнала усилителя могут попасть загадочные гудящие сигналы от байпасных конденсаторов и т.п. Это маловероятно, если на плате (ах) усилителя не используются огромные колпачки – кстати, не рекомендуется – но зачем рисковать?

Мостовые выпрямители

должны быть типа 35A с большим болтовым креплением (или чего-то подобного), чтобы обеспечить минимально возможные потери (для них не потребуется дополнительный радиатор – шасси обычно будет вполне достаточно).Первичное напряжение трансформатора, очевидно, будет определяться напряжением питания в вашем регионе (например, 120, 220 или 230) и соответствовать частоте местной электросети. Обратите внимание, что все трансформаторы с частотой 50 Гц будут нормально работать с частотой 60 Гц, но некоторые устройства с частотой 60 Гц будут перегреваться при использовании на частоте 50 Гц.

Трансформатор должен иметь номинальную мощность не менее 120 ВА (вольт-ампер) для домашнего использования, но рекомендуется трансформатор на 300 ВА из-за его превосходной стабилизации. Превышение 300 ВА не принесет никакой пользы, кроме как приглушать свет при его включении.

Там, где это возможно, заземление сигнала и питания должно быть одинаковым (это предотвращает возможность поражения электрическим током, если в трансформаторе возникнет короткое замыкание между первичной и вторичной обмотками. Это приведет к возникновению контуров заземления и гудению в другом оборудовании. , используйте показанный метод.

Резистор R1 (рекомендуется резистор с проволочной обмоткой 5 Вт) изолирует низковольтную сильноточную цепь заземления, а диоды D1 и D2 обеспечивают защитную схему в случае серьезной проблемы.Эти диоды должны быть только низкого напряжения, но при этом требуется номинальный ток 5А или выше. Конденсатор емкостью 100 нФ (C1) действует как короткое замыкание на радиочастотные сигналы, эффективно заземляя их. Это должно быть устройство с очень хорошей высокочастотной характеристикой, и рекомендуется «монолитная» керамика.

В некоторых случаях вторичное напряжение трансформатора может быть выше, чем описано выше. Я протестировал некоторые стандартные и нестандартные трансформаторы, которые у меня есть, и обнаружил, что, если трансформатор не имеет исключительно хорошего регулирования, можно использовать номинальную вторичную обмотку 28-0-28.Это обеспечит напряжение на шинах питания около ± 40 В, что является максимальным значением, рекомендованным для P3A (например). Будьте осторожны при тестировании, поскольку относительно небольшое (10%) изменение сетевого напряжения имеет большое значение для измеряемой выходной мощности – вторичное напряжение также падает на 10%, поэтому 60 Вт превращается в 48 Вт, если напряжение в сети ниже 10%.

Также необходимо помнить, что выходное напряжение трансформаторов обычно указывается при полной мощности с резистивной нагрузкой. Это означает две вещи:

1.Напряжение холостого хода будет выше ожидаемого.
2. Напряжение нагрузки будет ниже ожидаемого.

Первая точка верна, потому что нет нагрузки, поэтому выходное напряжение должно возрасти. Второй вариант более сложный, но происходит потому, что в обычной схеме выпрямителя используется конденсаторный входной фильтр (выпрямитель питается непосредственно от конденсатора (ей)). Поскольку диоды проводят только на пике формы волны, ток намного выше, поэтому сопротивление трансформатора и линии питания приведет к падению пикового напряжения, а напряжение постоянного тока не может превышать пиковое выходное напряжение (меньше двух падений прямого напряжения на диодах). ).



Указатель проектов
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Силовые трансформаторы для аудиооборудования

В этой статье автор Пит Миллетт исследует различные типы силовых трансформаторов и почему вы можете использовать каждый из них в звуковом оборудовании. В статье рассматриваются проблемы с низкочастотными (50–60 Гц) линейными трансформаторами, но многие из тех же проблем относятся и к трансформаторам звуковой частоты.

Новички в искусстве проектирования аудиооборудования (вы же не верите, что это наука, не так ли?) Могут подумать, что любой силовой трансформатор, обеспечивающий необходимые номинальные значения напряжения и тока, подойдет для их конструкции.Как вы, возможно, убедились на собственном опыте, это далеко от истины. В этой статье рассматриваются проблемы с низкочастотными (50–60 Гц) линейными трансформаторами, но многие из тех же проблем относятся и к трансформаторам звуковой частоты. Фото 1: Ассортимент силовых трансформаторов. По часовой стрелке сверху: пластинчатый трансформатор с электронным сердечником / нитью накала, тороидальный трансформатор, монтируемый на ПК трансформатор с сердечником UI и трансформатор с С-образным сердечником.
Как работают трансформаторы: краткий обзор
Если упрощенно, трансформатор работает путем преобразования переменного тока в переменное магнитное поле, а затем обратно в переменный ток.Сворачивание проволоки в «обмотку» и пропускание через нее тока создает магнитное поле. И наоборот, поле, проходящее через другую обмотку, индуцирует в ней ток, который используется для управления нагрузкой.

В силовом трансформаторе «первичная» обмотка приводится в действие сетевым напряжением переменного тока – мощностью, исходящей из стены. Напряжения, необходимые для остальной части системы, генерируются во «вторичных» обмотках. Все обмотки размещены на «сердечнике» из сплава железа. Это происходит потому, что проницаемость или магнитная проводимость железа намного выше, чем у воздуха, что позволяет трансформатору работать намного эффективнее.

Существует много разных способов создания сердечника с использованием различных материалов, процессов и форм. Чуть позже я подробно опишу ряд наиболее распространенных типов (фото 1).

Магнитно-индуцированный шум и рассеянный поток
Если вы создали много аудиооборудования, есть вероятность, что в какой-то момент вы столкнетесь с проблемой, когда шум линейной частоты попадает в тракт аудиосигнала. Иногда эта проблема является просто результатом недостаточной фильтрации или регулирования источника питания постоянного тока или, возможно, контура заземления во входной цепи.

Но часто причиной является магнитная муфта силового трансформатора переменного тока. В идеальном трансформаторе все магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, будет полностью содержаться внутри трансформатора и проходить через вторичную обмотку (и). Конечно, нет ничего идеального, и всегда есть хоть какая-то часть магнитного поля, выходящая из трансформатора.

Это поле, называемое «паразитный поток», является основным фактором при выборе трансформатора для звукового оборудования.Если магнитное поле переменного тока, которое выходит из силового трансформатора, пересекает провод (или дорожку на печатной плате), оно индуцирует небольшой ток в этом проводе, как если бы это была вторичная обмотка трансформатора. Результирующее шумовое напряжение, как правило, очень мало, но в звуковом оборудовании могут быть слышны даже несколько милливольт шума в чувствительной цепи.

Фото 2 (слева): Диаграмма осциллографа, показывающая выходной шум (верхняя кривая) и ток через пластинчатую обмотку с использованием вертикального трансформатора с EI-сердечником.
Фото 3 (справа): Диаграмма осциллографа, показывающая выходной шум (верхняя кривая) и ток через пластинчатую обмотку с использованием горизонтального трансформатора с сердечником EI. Обратите внимание на всплески от обратного восстановления диода. Ламповые цепи, в частности, с их высоким импедансом, очень чувствительны к шуму от паразитного потока силового трансформатора. Проблемы с рассеянным потоком обычно проявляются в виде шума на частоте сети – скорее гудения, чем гудения – который не связан с пульсациями или фильтрацией источника питания.

Форма волны шума на осциллографе обычно не является синусоидальной – вместо этого она больше похожа на комбинированную форму волны тока, потребляемого от вторичной (-ых) вторичной обмотки (-ов), которая имеет гораздо более острый пик, возникающий в результате зарядки конденсаторов фильтра на переднем фронте форма волны переменного тока. Часто можно увидеть большие выбросы, соответствующие току обратного восстановления в твердотельных выпрямителях, что, вероятно, является предметом отдельной статьи.

На фотографиях 2 и 3 показаны осциллограммы паразитных шумов в ламповом усилителе для наушников, о которых я расскажу позже.Самый простой способ узнать, есть ли у вас проблема с паразитным потоком, – это отодвинуть трансформатор от остальной схемы. Поскольку сила магнитного поля быстро падает с увеличением расстояния от источника, часто перемещение трансформатора всего на дюйм или два значительно снижает шум.

Иногда – особенно в усилителях мощности – простое удаление трансформатора от цепей низкого уровня является эффективным методом борьбы с паразитным потоком. Но в других ситуациях, как в фонокорректоре, необходимо изменить конструкцию самого трансформатора, чтобы обеспечить приемлемо низкий уровень шума в готовом продукте.
Фото 4: Типовой трансформатор с EI-сердечником и
чехол снят.

Фото 5: Крупный план зазоров ламинирования
в трансформаторе с сердечником EI.

Тип сердечника – множество различных способов создания трансформатора
Вы можете создавать силовые низкочастотные трансформаторы самых разных форм и конфигураций. Я подробно расскажу о некоторых из них, начав с наиболее часто используемых типов, опишу их конструкцию и пригодность для использования в звуковом оборудовании.

Практически все силовые трансформаторы обладают некоторыми общими характеристиками. Как правило, они наматываются на сердечники, сделанные из тонких секций сплава железа, обычно из стали, сделанной специально для этого применения. Тонкие секции используются вместо сплошной детали, чтобы предотвратить наведение токов в самом сердечнике – в конце концов, железо является проводником электричества, а также проводником магнитного потока.

Различные физические конфигурации и методы производства трансформаторов развивались на протяжении многих лет в попытке создать лучший продукт.Одна из целей – разработать трансформатор с КПД почти на 100 процентов – это означает, что вся энергия первичной обмотки передается на вторичную и не тратится впустую из-за нагрева сердечника или обмоток или утечки магнитного потока за пределы сердечника. Другая цель – разработать недорогие в производстве трансформаторы. Как и следовало ожидать, эти две цели обычно противоречат друг другу, и чем лучше трансформатор, тем дороже его построить.

Трансформатор EI-Core
Самый распространенный тип силового трансформатора переменного тока называется трансформатором с сердечником EI, потому что ламинированный железный сердечник, на который он наматывается – перед сборкой – выглядит точно так же, как буквы «E» и «I.На фото 4 показан трансформатор с электронно-импульсным сердечником со снятым внешним кожухом.

В трансформаторе с сердечником EI обмотки намотаны вокруг центральной ветви сердечника E-образной формы, а часть I-образной формы соединена с EI, образуя замкнутый магнитный путь. На самом деле тонкие штампованные листы «E» и «I» складываются в чередующихся направлениях и собираются в форму, или «бобину», содержащую заранее изготовленные обмотки. Соединение между буквами «E» и «I» чередуется между двумя сторонами трансформатора для придания сердечнику большей механической прочности.

В то время как трансформатор EI является наименее дорогим и наиболее распространенным типом трансформатора, он также является одним из худших с точки зрения его паразитного потока. Проблема в том, что все эти интерфейсы «E» и «I» – всегда есть воздушный зазор, даже самый маленький, между пластинами. Каждый из этих зазоров (по три на каждую пластину), видимый крупным планом (фото 5), дает возможность магнитному потоку покинуть сердечник.

Несколько «исправлений», примененных к трансформаторам EI, помогают снизить паразитный поток.Наиболее распространенным является размещение вокруг трансформатора проводящей «магнитной ленты». Эта полоса, обычно сделанная из тонкого листа меди, наматывается на трансформатор в той же ориентации, что и обмотки, но полностью вне сердечника. Он спаян вместе, образуя непрерывную петлю.

Магнитная полоса работает как закороченный виток вокруг трансформатора. Любые силовые линии, которые пересекают полосу, индуцируют вихревой ток, который создает противоположное магнитное поле, которое имеет тенденцию нейтрализовать исходный магнитный поток.Еще одно часто используемое решение – приварить железную ленту по внешнему периметру сердечника. Это имеет тенденцию сдерживать, а не нейтрализовать паразитный поток, поскольку железная лента имеет гораздо более высокую проницаемость, чем воздух вокруг нее. Точно так же весь трансформатор может быть помещен или залит в емкость из черного металла.
Фото 6. Маленький тороидальный трансформатор
для лампового усилителя для наушников.

Тороидальный трансформатор
Тороидальный трансформатор или «тороид» – привычное зрелище внутри высококачественного аудиооборудования.Тороид выглядит как бублик с обмотками, равномерно распределенными по диаметру трансформатора (фото 6). Также доступны тороиды, залитые внутри металлических или пластиковых банок или отлитые внутри пластмассовой смолы и оснащенные штырями для установки непосредственно на печатную плату.

Как и трансформатор с сердечником EI, сердечник тороидального трансформатора изготовлен из сплава железа, но вместо того, чтобы состоять из нескольких, уложенных друг на друга пластин, он намотан из одной полосы металла, как на рулоне ленты.Тот факт, что в сердечнике нет разрывов, делает тороид очень эффективным и снижает паразитный поток примерно до 10% по сравнению с аналогичным трансформатором с ЭУ.

Тороидальные трансформаторы по-прежнему излучают магнитные поля, в основном из-за несимметричности обмоток – провода расположены дальше друг от друга по внешнему диаметру сердечника, чем по внутреннему. Как правило, тороидальные трансформаторы меньше (до 50%), тише (магнитно и акустически) и более эффективны (95% против 80%), чем сопоставимые трансформаторы с сердечником EI.Если они намного лучше, вы можете задаться вопросом, почему не все ими пользуются? Ответ, как вы можете догадаться, заключается в том, что при уровнях мощности менее 500 Вт они намного дороже. Эта надбавка к стоимости главным образом связана с тем, что их намного сложнее производить.

Поскольку у тороидального сердечника нет «открытого конца», вы не можете намотать провод на бобину и надеть его на сердечник, как это делается для трансформатора EI. На каждый виток провода вся обмотка должна проходить через отверстие в сердечнике, что значительно усложняет намотку тороидального трансформатора и требует много времени.


Фото 7: Небольшой «полутороидальный» монтаж на печатной плате
Преобразователь UI-core.
Преобразователь ядра пользовательского интерфейса
Ядра пользовательского интерфейса аналогичны ядрам EI, без средней ножки буквы «E». Также, как сердечники EI, сердечники UI сделаны из многослойных пластин, поэтому они страдают от тех же зазоров на магнитном пути, что и сердечники EI. Эти неоднородности приводят к тому, что поток выходит из зазоров в сердечнике.

Трансформаторы с сердечником UI иногда изготавливаются с обмотками на одном плече сердечника (обычная конструкция для трансформаторов очень высокого напряжения), но обычно первичная и вторичная обмотки размещаются на отдельных катушках на противоположных сторонах сердечника.В результате получается «полутороидальная» конструкция с обмотками, ориентированными так, чтобы помочь нейтрализовать любые паразитные магнитные поля.

Чаще всего сердечники этого типа для силовых трансформаторов в звуковом оборудовании используются в небольших трансформаторах на печатной плате (Фото 7). Небольшой трансформатор с сердечником пользовательского интерфейса, устанавливаемый на печатной плате, часто является лучшим выбором, чем обычный трансформатор с сердечником EI для использования в маломощном звуковом оборудовании. Эти недорогие и компактные типы обычно излучают немного меньше магнитных помех, чем сопоставимые трансформаторы с EI-сердечником.У них по-прежнему гораздо больше паразитного потока, чем у тороидального трансформатора, поэтому держите их на достаточном расстоянии от цепей низкого уровня.
Фото 8: Силовой трансформатор с С-образным сердечником.

Трансформаторы C-Core
Трансформаторы с С-образным сердечником изготавливаются на сердечнике, намотанном из цельной полосы материала, например, тороиде. Сердечник намотан с двух прямых сторон, поэтому он больше похож на овал, чем на круг. После того, как сердцевина намотана и пропитана клеем, чтобы скрепить ее, ее разрезают на две части, каждая из которых имеет форму буквы «C.Это позволяет собирать предварительно изготовленные обмотки на сердечник, который затем собирают вместе.

Трансформаторы с С-образным сердечником могут быть изготовлены с одним сердечником (одна магнитная «петля») или с двумя (часто называемыми «двойным С-образным трансформатором»). Как и трансформаторы с сердечником UI, они также могут быть сконструированы с обмотками, намотанными с одной стороны или с двух противоположных сторон сердечника.

Что касается производительности, вы можете рассмотреть трансформаторы с С-образным сердечником между тороидальными трансформаторами и трансформаторами с сердечником EI.Хотя у них все еще есть перерыв на магнитном пути, их всего два, что можно свести к минимуму, если тщательно обработать сердечник. Намотанная конструкция сердечника также обеспечивает более высокий магнитный КПД, чем многослойный сердечник. При наличии обмоток на противоположных сторонах сердечника симметричная конструкция также помогает гасить паразитные магнитные поля.

Хотя звуковые трансформаторы с C-образным сердечником для ламповых усилителей получили довольно широкое распространение (по крайней мере, в Европе и Японии), силовые трансформаторы с C-образным сердечником не распространены в звуковом оборудовании.На фото 8 показан силовой трансформатор средней мощности с С-образным сердечником, одноконтурный трансформатор с обмотками на обеих ветвях сердечника.

Трансформаторы R-Core
Более поздней разработкой является сердечник «R», который можно рассматривать как нечто среднее между C-образным сердечником и настоящим тороидальным сердечником. R-сердечники намотаны из непрерывной полосы металла и имеют форму с двумя прямыми сторонами, как у С-образного сердечника.
Вместо использования металлической полосы постоянной ширины, R-образный сердечник наматывается из полосы различной ширины, так что готовый сердечник наматывается с круглым поперечным сечением.В отличие от С-образного сердечника, R-образный сердечник не разрезается для сборки обмоток – вместо этого намотка выполняется на бобине, которая собирается по круглому поперечному сечению сердечника, а затем вращается для намотки на провод.

Трансформатор с R-сердечником почти так же хорош, как тороид, с точки зрения паразитного потока. Он имеет преимущество перед тороидом, потому что витки провода равномерно расположены вокруг сердечника, поскольку они намотаны на прямой участок сердечника.
Обмотки на тороиде расположены ближе к внутренней части сердечника и шире снаружи.Тот факт, что намотка выполняется на катушке на прямом участке сердечника, значительно упрощает намотку R-образного сердечника, что снижает стоимость готового трансформатора.

Трансформаторы с R-сердечником в настоящее время используются в японском оборудовании для бытовой электроники среднего и высокого класса. В США они по-прежнему довольно редки и почти такие же дорогие, как тороиды, но я надеюсь, что это изменится, когда они станут здесь более популярными. Трансформатор с R-сердечником потенциально может стать преобладающим выбором для использования в звуковом оборудовании, обеспечивая все преимущества тороидальных трансформаторов при более низкой стоимости.

EI в сравнении с тороидальными трансформаторами – пример из практики
Я провел несколько реальных сравнений ЭУ и тороидальных трансформаторов в недавней конструкции лампового усилителя для наушников. У меня были изготовленные на заказ трансформаторы с сердечником EI и тороидальные силовые трансформаторы для усилителя, оба с одинаковыми номиналами. Трансформаторы имеют две вторичные обмотки – накаливную 6,3 В и пластинчатую обмотку напряжения.

Я также рассматривал трансформатор с R-сердечником, но я смог найти только одного или двух поставщиков в США, которые могли бы произвести такой трансформатор, и их цены и сроки поставки были неприемлемыми.Мой первый подход заключался в установке трансформатора EI на шасси усилителя в его «нормальной» вертикальной ориентации (Фото 9). Как только усилитель прогрелся, стало очевидно, что возникла проблема: заметное жужжание на линейной частоте, исходящее от обоих каналов.

Осциллограмма формы сигнала шума с использованием вертикально установленного трансформатора показана на фото 2. Нижняя осциллограмма – это ток в обмотке пластины трансформатора (измеренный с помощью небольшого трансформатора тока), а верхняя кривая – это шум, наблюдаемый в выход усилителя.Обратите внимание на грубую корреляцию между двумя сигналами.

Форма сигнала шума довольно сложная – она ​​далека от синусоидальной формы и не похожа на пульсации источника питания. При перемещении трансформатора от печатной платы шум исчез, поэтому было очевидно, что возникла проблема с паразитным потоком. Если я отодвинул трансформатор примерно на 2 дюйма, шум уменьшился до такой степени, что его не было слышно, а если я переместил его ближе к входному каскаду усилителя, шум стал намного хуже.

Экспериментально я обнаружил, что если я разместил трансформатор горизонтально (фото 10), шум был намного менее заметен.По-видимому, паразитный поток от трансформатора ЭУ больше всего излучается в плоскости обмоток.

Фото 9: Ламповый усилитель для наушников с вертикальным силовым трансформатором с EI-сердечником (справа).
Выходной шум, вызванный утечкой магнитного потока силового трансформатора, составил -54 дБм. Фото 10: Усилитель наушников с трансформатором с сердечником EI, установленным горизонтально на кронштейне. Выходной шум из-за рассеяния потока в этой конфигурации составлял -58 дБм.
Если оставить трансформатор в вертикальном положении и повернуть его, уровень шума будет незначительным.На фото 3 показана диаграмма шума осциллографа с трансформатором, установленным горизонтально. Амплитуда шума немного ниже, чем при вертикальном монтаже трансформатора, и несколько отличается по форме. Обратите внимание на большие выбросы, которые соответствуют току обратного восстановления диода – а использованные диоды были диодами с мягким восстановлением! Интересно, что в вертикальной ориентации эти шипы были не так заметны.

Поскольку уровень шума все еще был неприемлемым, я экспериментировал со всеми видами магнитного и электростатического экранирования вокруг трансформатора (включая магнитную полосу), но без особого успеха.Независимо от того, что я сделал, трансформатор EI вызвал неприемлемые уровни индуцированного паразитным потоком шума в секции низкого уровня схемы. Единственный способ снизить уровень шума – переместить трансформатор, что было невозможно, поскольку корпус уже был спроектирован и построен.

Хотя я предпочел не тратить деньги на изготовление тороидального трансформатора, идеи у меня заканчивались, поэтому я обратил свое внимание на тороид. Трансформатор был установлен с помощью стального кронштейна в том же пространстве, что и трансформатор EI (Фото 11).

В наушниках сразу была очевидна разница между трансформаторами. С тороидальным трансформатором не было слышно шума. Как показано на фото 12, оставшийся (неслышный) шум состоял из комбинации небольшого компонента 60 Гц (что интересно, а не 120 Гц, как можно было бы ожидать от пульсации источника питания) и случайного шума, создаваемого компонентами. Также присутствовал некоторый радиочастотный шум, вероятно, исходящий от расположенного поблизости передатчика AM.Этот шум был ниже уровня -60 дБм, который я мог осмысленно измерить с помощью своего испытательного оборудования.


Сравнение трех вариантов трансформатора приведено в таблице 1. Общая стоимость трех показанных вариантов включает монтажные кронштейны и оборудование. Несмотря на то, что тороидальный трансформатор оказался в два раза дороже трансформатора EI, это было единственное приемлемое решение для этого приложения.
Фото 11: Окончательное решение с использованием тороидального трансформатора на стальном кронштейне.Результирующий выходной шум из-за трансформатора был неизмеримым. Фото 12: Образец осциллографа, показывающий
выходной шум (верхний график) и
ток через пластинчатую обмотку, используя
тороидальный трансформатор. Шум
из трансформатора исчезнет паразитный поток.

Заключение
Если вы разрабатываете или собираете качественное звуковое оборудование, тщательно продумайте свой выбор силового трансформатора. Необходимо найти компромисс между стоимостью и производительностью самого трансформатора, а также соображениями в остальной части вашего проекта (например, где разместить силовой трансформатор), о которых вам нужно подумать.

Конечно, если стоимость не является решающим фактором, тороидальный трансформатор в звуковом оборудовании обеспечит превосходные характеристики почти во всех отношениях по сравнению с обычным трансформатором с сердечником EI. Но если вы будете осторожны с размещением трансформатора, вы обычно можете получить адекватную производительность с трансформаторами EI во всех областях, кроме наиболее критичных к шуму или ограниченного пространства.

Я надеюсь, что больше производителей (особенно за пределами Азии) будут вкладывать средства в производственное оборудование для производства трансформаторов с R-сердечником, и стоимость этой превосходной технологии снизится настолько, что сделает ее использование привлекательным.Другие технологии трансформаторов также продолжают разрабатываться ведущими компаниями, производящими бытовую электронику, всегда стремясь создавать более качественные, компактные и менее дорогие аудиопродукты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *