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

Схема простого блока питания для усилителя мощности Phoenix P-400

Изготовление хорошего источника питания для усилителя мощности (УНЧ) или другого электронного устройства - это очень ответственная задача. От того, каким будет источник питания зависит качество и стабильность работы всего устройства.

В этой публикации расскажу о изготовлении не сложного трансформаторного блока питания для моего самодельного усилителя мощности низкой частоты "Phoenix P-400".

Такой, не сложный блок питания можно использовать для питания различных схем усилителей мощности низкой частоты.

Содержание:

  1. Предисловие
  2. Тороидальный трансформатор 
  3. Подбор напряжений для вторичных обмоток
  4. Расчет количества витков и намотка
  5. Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения
  6. Конструкция
  7. Заключение

Предисловие

Для будущего блока питания (БП) к усилителю у меня уже был в наличии тороидальный сердечник с намотанной первичной обмоткой на ~220В, поэтому задача выбора "импульсный БП или на основе сетевого трансформатора" не стояла.

У импульсных источников питания небольшие габариты и вес, большая мощность на выходе и высокий КПД. Источник питания на основе сетевого трансформатора - имеет большой вес, прост в изготовлении и наладке, а также не приходится иметь дело с опасными напряжениями при наладке схемы, что особенно важно для таких начинающих как я. 

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: Скачать (1Мб).

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

Подбор напряжений для вторичных обмоток

Зная необходимое напряжение на выходе выпрямителя после электролитических конденсаторов, можно приблизительно рассчитать необходимое напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Числовое значение постоянного напряжения после диодного моста и сглаживающих конденсаторов возрастет примерно в 1,3..1,4 раза, по сравнению с переменным напряжением, подаваемым на вход такого выпрямителя.

В моем случае, для питания УМЗЧ нужно двуполярное постоянное напряжение - по 35 Вольт на каждом плече. Соответственно, на каждой вторичной обмотке должно присутствовать переменное напряжение: 35 Вольт / 1,4 = ~25 Вольт.

По такому же принципу я выполнил приблизительный расчет значений напряжения для других вторичных обмоток трансформатора.

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:

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.

Заключение

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 )

ph0en1x.net

Двухполярное питание из однополярного | AUDIO-CXEM.RU

Недавно столкнулся со следующей проблемой, собрал два усилителя НЧ на TDA7294, следующим этапом была сборка импульсного блока двухполярного питания, но как-то не терпелось проверить работоспособность усилителей. Естественно трансформатора с двумя вторичными обмотками на нужное напряжение у меня не оказалось, да и вообще не было у меня трансформатора с двумя вторичными обмотками.

Покопавшись в своем барахле, нашел два не очень мощных трансформатора, каждый имел одну вторичную обмотку, но на разное напряжение. Далее я принял решение собрать плату, которая будет из одной вторичной обмотки делать двухполярное питание.

Устройство, преобразующее двухполярное питание из однополярного, имеет следующую схему:

Схема была найдена в интернете, но в ней нет ничего сложного и объяснять работу данного устройства я не буду.

Компоненты для сборки:

ОБОЗНАЧЕНИЕТИПНОМИНАЛКОЛИЧЕСТВОКОММЕНТАРИЙ
VDS1,VDS2Выпрямительный диодный мостЛюбой на нужное напряжение и ток2Распространенные KBU-610, KBU-810
C1,C5Электролит4700 мкФ 50В2
C2,C6Конденсатор неполярный100 нФ2Пленка или керамика
C3,C4Электролит470 мкФ 100В2

Скачать список компонентов в файле PDF

Описываемый в этой статье преобразователь двухполярного питания из однополярного не работает с постоянным током на входе преобразователя. Работает только с переменным током. Суть устройства такова, что из одной вторичной обмотки можно сделать  двухполярное питание.

 

Диодные мосты выбирайте любые, какие есть, главное, чтобы по напряжению и току подходили. У меня лежали с давней распайки мосты RBA-401, током 4 Ампера, напряжением 95 Вольт. Для питания одной TDA7294 (+-30В) этого достаточно. Распространенные мосты KBU-610, KBU-810 и другие.

Если вы захотите использовать данное устройство на напряжение больше 45 Вольт, то следует заменить конденсаторы C1,C5 на более высоковольтные. У меня не было электролитов ёмкостью 4700 мкФ, но были 2200 мкФ, их я и поставил 4 штуки.

Неполярные конденсаторы C2,C6 я поставил полипропиленовые, с разборки компьютерных блоков питания.

Трансформатор я использовал кольцевой, с одной вторичной обмоткой, напряжением 29 Вольт, мощностью 50 Вт. После выпрямления получил +-41 Вольт на конденсаторах.

При проверке я запитал TDA7294, выжал из не примерно 35 Вт, при этом просадка напряжения составила +-25 Вольт. Большая просадка напряжения произошла из-за слабого трансформатора. На плате преобразователя, все элементы кроме мостов были холодные, мосты теплые.

Сделаю вывод, что данный преобразователь двухполярного питания из однополярного, работает стабильно, и может использоваться для запитывания усилителей НЧ.

Минус данного устройства заключается в использовании на его входе только переменного тока.

Список компонентов в файле PDF СКАЧАТЬ

Печатная плата СКАЧАТЬ


Похожие статьи

audio-cxem.ru

500 Ватт импульсный блок питания для аудиоусилителей. Блок питания для аудио усилителя

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 - ссылка, и еще одна.

На этом у меня все, надеюсь что информация была полезна и как обычно жду вопросов в комментариях.

www.kirich.blog

Блок питания для настройки усилителей

Тем, кто профессионально занимается изготовлением или ремонтом УНЧ, рекомендуем собрать эту схему безопасного источника двухполярного питания с защитой от перегрузки по току, который специально предназначен для запуска большинства схем усилителей, особенно транзисторных.

Принципиальная схема блока питания

Схема двухполярного БП с защитой, для настройки усилителей

Внимание! При питании выше +/-80В, следует вместо транзисторов BC546/556 применять их аналоги на более высокое напряжение.

Характеристики БП

  • Два симметричных, независимых выхода регулируются в диапазоне +/-15-100V
  • Полная защита по току 100-700 мА
  • Стабилизация питания с хорошей фильтрацией
  • Светодиодные индикаторы выходного напряжения, короткого замыкания и ограничения тока
  • Функция подачи переменного напряжения сети (50 Гц) для измерения PSRR
Испытание и настройка

Варианты исполнения

Также есть возможность независимой работы в связке блок питания с трансформатором или сам стабилизатор, как электронный предохранитель для безопасного запуска усилителей мощности.

Блок питания в корпусе — передняя панель

Что касается корпуса — тут кому как понравится. В авторском варианте БП был собран как приставка-переходник между трансформатором (или вот таким импульсным ИП) и схемой, в пластиковой коробке, внутри которой разместились платы стабилизаторов и радиаторы, а на переднюю панель выведены стрелочные индикаторы тока и напряжения обоих каналов. Думаем не нужно объяснять, насколько удобно видеть сразу все эти 4 параметра в процессе настройки УНЧ. Вот файлы с печатными платами. Всем успешного аудиостроя и чистого звука!

2shemi.ru

Простой стабилизированный БП для УМЗЧ.

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Простой стабилизированный БП для УМЗЧ.

Хочу представить вашему вниманию схему стабилизированного двуполярного блока питания.
Собирая УМЗЧ на двух микросхемах TDA7294, передо мной встал вопрос какой блок питания выбрать. Со схемой помог друг Миронов А., за что ему отдельное спасибо. Стабилизацию напряжения обеспечивают две микросхемы 78L27, но их выходной ток не превышает 0,1 А, что мало для мощного усилителя. Для усиления тока служат транзисторы. Схема блока питания- доработанная типовая схема включения стабилизаторов КРЕН с внешним транзистором.
В данной схеме используется два одинаковых БП с последующим соединением в один двуполярный (трансформатор должен иметь ДВЕ вторичных обмотки, а не с отводом от середины).

В качестве диодно моста можно использовать любой мост рассчитанный на ток 5-10А (в зависимости от требуемой мощности) и обратное напряжение не менее 2Uвых. Конденсаторы С1, С7 электролитические емкостью 10000 мкФ и рассчитанные на напряжение 50-63В. Остальные конденсаторы на напряжение не меньше Uвых. Резисторы R1, R3 можно заменить перемычками. Резисторы R6, R10 использовал 100 Ом. Составной транзистор (обведен рамкой) можно заменить одним, например КТ865А, которого достаточно для питания 5 канального усилителя на TDA7294. Транзисторы необходимо установить на теплоотвод через изолирующюю прокладку. В усилителе на двух TDA2050 транзисторы установил прямо на корпус. В случае, если требуется другое выходное напряжение, следует заменить стабилизаторы на другие, с необходимым напряжением стабилизации. Если необходимых стабилизаторов нет, то можно в разрыв общего вывода стабилизатора включить стабилитрон как показано на схеме. Напряжение на стабилитроне суммируется с напряжением стабилизатора. Мной проверен БП со стабилизатором на 24В и стабилитроном 11В. Выходное напряжение при входном 29 В составило 35В. Стабилизаторы КРЕН ставить на теплоотвод не нужно. На ощупь они чуть теплые. Представленная плата разработана для диодов Д242 или аналогичных. Так как использовались не составные транзисторы, то на плате обозначено место подключения транзисторов. В этом случае R4, R8 не ставятся, а вместо R5, R9 установлены перемычки.

Файлы:
Печатная плата в формате SL 5.0.

Вопросы, как всегда в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Блок питания УМЗЧ

     Изготовление источника питания для качественного усилителя мощности (УМЗЧ класса Hi-End) очень ответственная задача. От него зависит качество и стабильность работы всего устройства.

     При духполупериодной схеме выпрямления со средней точкой при наличии в потребляемом токе составляющих с частотой, кратной Fсети/2 (25 Гц) в обмотке трансформатора появляется постоянная составляющая. Подмагничивание сердечника наиболее неприятно для тороидального трансформатора. Разумный выход — применять отдельные мосты для положительного и отрицательного плеча. С учетом этого, для высококачественного усилителя мощности был разработан следующий блок питания:


      Особенностью данного блока питания УМЗЧ является использование отдельных трансформаторов для питания каждого из каналов стереофонического усилителя мощности звуковой частоты. Возможно использование одного более мощного трансформатора с 4-мя отдельными вторичными обмотками.

Керамические резисторы R3 и R4, мощностью 5 W, необходимы для гашения импульса тока, часто выводящего из строя сетевые предохранители, при включении усилителя мощности. 

     В качестве выпрямительных диодов могут использоваться диоды Шотки с предельным напряжением от 100 В и током более 10 А. Это значительно снизит нагрев диодов при работе усилителя на максимальной мощности. Неполярные конденсаторы С7, С8, а также С7b и С8b (во втором канале), стоящие сразу после диодного моста, гасят высокочастотные помехи. Сглаживающие конденсаторы С5, С6 (С5b и С6b) могут быть недорогие, типа CapXon/Jamicon, рассчитанные на напряжение, превышающее +V. За ними установлены RC-цепочки (R1 и C3,  R2 и C4, а также аналогичные во втором канале), значительно гасящие переменную составляющую питающего напряжения в плечах. Во многом качество блока питания зависит от конденсаторов С3 и С4. Поэтому в качестве этих конденсаторов целесообразно использовать высококачественные аудио конденсаторы. Конденсаторы С3 и С4 рекомендуется шунтировать пленочными (С1 и С2), что положительно сказывается на воспроизведении частот верхнего звукового диапазона.

 

audiohobby.ru

Двухполярный источник питания для усилителя мощности низкой частоты

Интересная особенность двухканального сетевого источника питания, описанного автором в [1, рис. 7], — изолированные одна от другой вторичные обмотки сетевого трансформатора. Это натолкнуло на идею соединить выходы стабилизаторов напряжения разной полярности так, чтобы их регулирующие элементы (полевые транзисторы) находились в цепи общего провода нагрузки.

Это позволило добавить к напряжению питания ОУ, помимо входного напряжения одного стабилизатора, ещё и входное напряжение другого. Их сумма даже после дополнительной стабилизации с помощью интегрального стабилизатора значительно превышает значение, необходимое, чтобы надёжно открывать и закрывать регулирующий полевой транзистор при условии, что нестабилизированное входное напряжение подано на его сток.

Это легко обеспечить, применяя в каждом канале стабилизации полевой транзистор с соответствующим типом проводимости канала. Однако, как это часто бывает, такая идея пришла в голову не только автору. Как оказалось, она хорошо известна, и стабилизаторы на её основе уже разработаны и опубликованы в [2] и [3]. Причём в [2] регулирующие транзисторы стабилизаторов биполярные, а в [3] — полевые. Правда, стабилизаторы собраны из дискретных компонентов без микросхем ОУ. Автор решил проверить эту идею с использованием ОУ.

В [3] устранены недостатки стабилизатора, описанного в [2], — высокий уровень пульсаций выходного напряжения при малом токе нагрузки, нестабильность запуска, ненормированный порог защиты от перегрузки по току. Основной недостаток описанного в [3] стабилизатора — сложность схемы, что привело к огромным размерам платы устройства (175×80 мм). К тому же печатные проводники размещены на обеих её сторонах.

Изготовить такую плату в домашних условиях весьма проблематично. Печатные платы стабилизаторов, которые я предлагаю в настоящей статье, значительно меньше (51×16,5 мм и 40×16 мм). Печатный монтаж на них односторонний, они вполне могут быть изготовлены своими силами.

Принципиальная схема предлагаемого источника питания изображена на рис. 1. Он содержит сетевой понижающий трансформатор Т1 с двумя изолированными вторичными обмотками и два выпрямительных моста на сборках диодов Шотки VD1 —VD8 со сглаживающими конденсаторами C1—С4.

Схемы стабилизаторов напряжения +14В и -14В на рис. 1 упрощены Показаны только регулирующие транзисторы VT1 и VT2, управляющие ими ОУ DA3.1 и DA6.1, стабилизаторы напряжения питания этих ОУ DA2 и DA5. Стабилизатор напряжения +14В выполнен по классической схеме с регулирующим транзистором VT1 в минусовом проводе, а напряжения -14В — по такой же схеме с регулирующим транзистором VT2 в плюсовом проводе.

Узел питания ОУ DA3.1 от интегрального стабилизатора отрицательного напряжения 24В DA2 построен таким образом, что на вывод +U этого ОУ поступает напряжение +14 В, а на вывод —U поступает -10 В. Оба напряжения измерены относительно истока транзистора VT1. В результате напряжение на выходе ОУ и затворе транзистора может, изменяясь приблизительно в указанных пределах, обеспечить как открывание, так и закрывание канала транзистора VT1.

Аналогично устроен и узел питания ОУ DA6.1, только на его выводе +U напряжение + 10 В, а на выводе -U напряжение -14 В. Вместо интегральных стабилизаторов DA2 и DA5 можно было бы применить, как в [2. 3], обычные стабилитроны с гасящими резисторами. Но, во-первых, стабильность выходного напряжения интегральных стабилизаторов значительно выше. Во-вторых, как это ни странно, применённые стабилизаторы 79L24 и 78L24 заметно дешевле стабилитронов с резисторами и занимают меньше места на плате.

Полная схема стабилизатора напряжения + 14 В изображена на рис. 2. Исток транзистора VT1 здесь соединён с общим проводом нагрузки источника через резистор-датчик тока R7. Образцовое напряжение, полученное с помощью стабилизатора тока DA1 и стабилитрона VD9

(подробное описание этого узла можно найти в [1]), поступает на неинвертирующий вход ОУ DA3.1, а часть выходного напряжения, снятого с делителя R9—R11, подана на его инвертирующий вход. Усиленное напряжение рассогласования поступает на затвор транзистора VT1 через резистор R5, ограничивающий ток нагрузки ОУ.

Если, например, выходное напряжение стабилизатора по какой-либо причине возросло, это приводит к увеличению напряжения, поступающего на инвертирующий вход ОУ DA3.1 сдвижка подстроечного резистора R10. Напряжение на выходе ОУ и между затвором и истоком транзистора VT1 падает и частично закрывает транзистор, что ведет к увеличению падения напряжения на его канале сток—исток. В результате выходное напряжение стабилизатора возвращается к исходному значению.

Диодная сборка VD11 обеспечивает питание ОУ DA3, когда напряжения на выходе нижнего по схеме рис. 1 выпрямителя недостаточно и стабилизатор DA2 не работает. Это бывает необходимо при запуске источника. Конденсатор С8 препятствует самовозбуждению стабилизатора. Он необходим, если крутизна характеристики транзистора VT1 более 100 A/В. Конденсатор С6 устраняет самовозбуждение интегрального стабилизатора DA2. Узел защиты от превышения тока нагрузки, собранный на ОУ DA3.2 и оптосимисторе U1, подробно описан в [1].

Поскольку выходное напряжение ОУ DA3.1 всегда находится в интервале, границы которого довольно далеки от потенциалов выводов его питания, этот усилитель не обязательно должен быть класса rail-to-rail. Но требуется, чтобы максимально допустимое напряжение его питания было достаточно велико. Снимаются и требования к напряжению отсечки транзистора VT1. Он должен иметь лишь достаточно большие предельные значения напряжения сток- исток и тока стока.

Вместо стабилизатора тока LM334Z (DA1) и резистора R1 может быть применён диодный ограничитель тока J511. Его анод подключают вместо вывода 1 LM334Z, а катод — вместо вывода 3.

Стабилизатор напряжения -14 В, полная схема которого изображена на рис. 3, отличается от рассмотренного лишь тем, что в нем использован n-канальный полевой транзистор и изменена полярность подключения оксидных конденсаторов, стабилитрона, стабилизатора тока и излучающего диода оптосимистора.

Вместо интегрального стабилизатора отрицательного напряжения установлен аналогичный стабилизатор положительного напряжения. Диодная сборка заменена аналогичной с противоположной полярностью соединения диодов. Чертежи печатных плат стабилизаторов в масштабе 1:1 представлены в двух вариантах: с использованием сдвоенных ОУ MC33072PG (рис. 4) и MC3407AMTTBG (рис. 5).

Расположение деталей на них показано соответственно на рис. 6 и рис. 7 в масштабе 2:1. Внешний вид собранных стабилизаторов приведён на рис. 8 и рис. 9. Методика испытаний стабилизаторов подробно описана в (11. поэтому повторять её не буду.

Осциллограммы пульсаций их входных и выходных напряжений показаны на рис. 10 (+14 В) и рис. 11 (-14 В). Скорость развертки в обоих случаях — 2 мс/дел. Жёлтыми линиями изображены осциллограммы входного напряжения, а голубыми линиями — выходного напряжения при токе нагрузки 9 А.

Размах пульсаций выходных напряжений стабилизаторов не превышает 240 мкВ (0,24 мВ). По сравнению с аналогичным параметром конструкции, описанной в [1] (1,84 мВ), он уменьшен в 1,84 мВ / 0,24 мВ = 7,7 раза. Коэффициент подавления пульсаций входного напряжения стабилизаторов достигает 1320 мВ / 0,24 мВ = 5500 (около 75 дБ).

При изменении тока нагрузки от 0 до 9А выходное напряжение изменяется менее чем на 10 мВ.Порог защиты по току установлен равным 10 А. Эти характеристики не отличаются от аналогичных характеристик стабилизаторов, описанных в [1].

Вероятно, у читателя могут возникнуть сомнения в целесообразности использования двухполярного источника со сравнительно низкими выходными напряжениями (+/-14 В) и максимальным током нагрузки 9А по каждому из выходов для питания высококачественного УМЗЧ, поскольку мощность усилителя при этом может оказаться недостаточной для озвучивания помещения.

Напомню, что в [2] выходные напряжения источника +/-19 В, а в (31 — +/-35 в. Чтобы развеять сомнения, рассмотрим УМЗЧ на базе хорошо известной микросхемы LM3886 или её сдвоенного аналога LM4780. При питании напряжениями +/-14В микросхема LM3886 способна без искажений воспроизвести сигнал амплитудой на 2,5В меньше напряжений питания, т. е. 14 В – 2.5 В = 11,5 В. Если собрать усилитель по мостовой схеме, то при амплитуде сигнала на выходе одного плеча 9 В (запас ещё 11,5 – 9 В = 2,5 В) и нагрузке сопротивлением 4 Ом амплитуда тока нагрузки достигнет 4.5 А, а синусоидальная мощность — 40,5 Вт.

Ток, потребляемый двухканальным (стереофоническим) усилителем, будет 9 А, что как раз соответствует возможностям описанного источника. Для справки, предельная синусоидальная мощность акустической системы 35 АС-016 с номинальным сопротивлением 4 Ом по паспорту — 35 Вт. Так что усилителя мощностью 40,5 Вт вполне хватит. К тому же средняя мощность музыкального звукового сигнала с теми же максимальными мгновенными значениями, как у синусоидального, значительно меньше.

www.radiochipi.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о