アンプ用スイッチング電源の仕組み。 umzch用スイッチング電源パソコン電源ユニットからumzch用スイッチング電源を供給

22.08.2023

パワーアンプ用電源の製造には、原則として低周波の50Hzトランスが使用されます。これらは信頼性が高く、RF 干渉を引き起こさず、製造が比較的簡単です。しかし、寸法と重量という欠点もあります。場合によっては、そのような欠点が決定的なものであることが判明し、他の解決策を見つけなければならないことがあります。全体の寸法 (正確には高さのみ) の問題は、トロイダルトランスを使用することで部分的に解決されます。しかし、このような変圧器は製造が複雑なため、多額の費用がかかります。それでも、それでもかなりの重量がかかります。この問題の解決策は、スイッチング電源の使用です。

しかし、ここにいくつかの特徴があります×：製造上、または改造上の困難がある。 PA に電力を供給するためにコンピューターの電源を適合させるには、基板の半分をはんだ付けし、おそらくトランスの 2 次巻線を巻き戻す必要があります。しかし、現代の中国産業は、50W、100W、150Wなどのまともな出力電力を約束する12Vタシブラ電源などを大量に生産している。同時に、そのような電源のコストはばかげています。

図では、そのようなブロックが BUKO の上、Ultralight の下にいくつかありますが、実際には同じ Tashibra です。それらにはわずかな違いがあります（おそらく中国の異なる地域で作られたものと思われます）：タシブラの二次巻線は5ターンですが、BUKOでは8ターンです。また、Ultralightは基板が少し大きめで、追加パーツを取り付ける場所もあります。それにもかかわらず、それらは同じようにやり直されます。精製プロセス中は、基板に高電圧がかかり、ダイオードブリッジの後は 300 ボルトになるため、細心の注意を払う必要があります。また、誤って出力をショートさせてしまうと、トランジスタが焼損してしまいます。

次にスキームについてです。

50 ワットから 150 ワットまでの電源の方式は同じですが、違いは使用される部品の電力のみです。

何を改善する必要がありますか?
1. ダイオードブリッジの後に電解コンデンサをはんだ付けする必要があります。コンデンサの静電容量はできるだけ大きくする必要があります。この変更により、400 ボルトの電圧に対して 100 マイクロファラッドのコンデンサが使用されました。
2. 電流フィードバックを電圧フィードバックに置き換えます。それはなんのためですか？無負荷で電源を起動するため。
3. 必要に応じて、トランスを巻き戻します。
4. 出力 AC 電圧をダイオードブリッジで整流する必要があります。これらの目的には、国産のダイオードKD213、または輸入された高周波ダイオードを使用できます。もちろんショットキーの方が良いです。また、出力のリップルをコンデンサで平滑化する必要があります。

これは変換された電源の図です。

青い丸は電流フィードバックコイルを示します。オフにするには、巻線が短絡しないように、必ず一方の端のはんだを外す必要があります。その後、ボード上のコイルの接触パッドを安全に閉じることができます。その後、電圧フィードバックを組織する必要があります。これを行うには、ツイストペアからワイヤを取り出し、電源トランスに 2 回巻き付けます。次に、T1 通信トランスに同じワイヤを 3 回巻き付けます。その後、5〜10ワットの電力を持つ2.4〜2.7オームの抵抗器がこのワイヤの端にはんだ付けされます。 12 ボルトの電球がコンバータの出力に接続され、220 ボルト、150 ワットの電球が電源線の切れ目で点灯します。最初の電球は負荷として使用され、2 番目の電球は電流制限器として使用されます。ネットワーク内のコンバーターをオンにします。ネットワークライトが点灯しない場合は、コンバータに問題はないため、このライトを削除しても問題ありません。すでにネットワークがない状態で、ネットワークを再度オンにします。負荷の 12 ボルトのランプが点灯しない場合は、通信変圧器 T1 の通信コイルの巻線方向を推測できなかったため、他の方向に巻く必要があります。電源を切った後は、ネットワークコンデンサを1kΩの抵抗で放電することを忘れないでください。

ULF の電源は通常バイポーラで、この場合はそれぞれ 30 ボルトの 2 つの電圧を得る必要があります。電源トランスの二次巻線は 5 巻です。出力電圧が 12 ボルトの場合、1 ターンあたり 2.4 ボルトが出力されます。 30 ボルトを得るには、30 ボルト / 2.4 ボルト = 12.5 ターン巻く必要があります。したがって、12.5ターンのコイルを2個巻く必要があります。これを行うには、基板からトランスのはんだを外し、一時的に電圧フィードバックを 2 回巻いて、二次巻線を巻く必要があります。その後、計算された 2 つの二次巻線を単純な撚り線で巻きます。最初に 1 つのコイルが巻かれ、次に別のコイルが巻かれます。異なる巻線の 2 つの端が接続されています。これは出力ゼロになります。
異なる電圧を得る必要がある場合は、巻く巻数を増減します。

電圧結合コイルによる電源の周波数は約30kHzです。

次に、ダイオードブリッジが組み立てられ、電解質がはんだ付けされ、高周波干渉を抑えるためにセラミックコンデンサが電解質に並列に配置されます。二次巻線を接続するためのその他のオプションは次のとおりです。

パワーアンプ (VLF) やその他の電子機器に適切な電源を供給することは、非常に重要な作業です。デバイス全体の品質と安定性は、電源が何であるかによって決まります。

今回は自作低周波パワーアンプ「Phoenix P-400」用の簡易トランス電源の製作についてお話します。

このような単純な電源は、さまざまな低周波電力増幅回路に電力を供給するために使用できます。

序文

将来のアンプへの電源ユニット（PSU）については、約 220V の巻線一次巻線を備えたトロイダルコアをすでに持っていたため、「パルス PSU またはネットワークトランスベース」を選択するというタスクは必要ありませんでした。

スイッチング電源は、寸法と重量が小さく、高出力で高効率です。主電源変圧器をベースにした電源は重く、製造とセットアップが簡単で、また、回路をセットアップするときに危険な電圧に対処する必要がありません。これは私のような初心者にとって特に重要です。

トロイダルトランス

トロイダルトランスは、Ш 型プレートで作られた装甲コア上のトランスと比較して、いくつかの利点があります。

体積と重量が小さくなる。
より高い効率。
巻線に最適な冷却。

一次巻線にはすでに約 800 回の 0.8 mm PELSHO ワイヤが含まれており、パラフィンが充填され、薄い PTFE テープの層で絶縁されていました。

変圧器の鉄心のおおよその寸法を測定することで、全体の電力を計算することができ、必要な電力を得るのに適したコアかどうかを判断できます。

米。 1. トロイダルトランスの鉄心の寸法。

全体の電力（W）\u003dウィンドウ面積（cm 2）*断面積（cm 2）
ウィンドウ面積 = 3.14 * (d/2) 2
断面積\u003d h * ((D-d) / 2)

たとえば、鉄の寸法が D=14cm、d=5cm、h=5cm の変圧器を計算してみましょう。

ウィンドウ面積\u003d 3.14 * (5cm / 2) * (5cm / 2) \u003d 19.625 cm 2
断面積\u003d 5cm * ((14cm-5cm) / 2) \u003d 22.5 cm 2
全体の電力 = 19.625 * 22.5 = 441 ワット。

私が使用した変圧器の全体的な電力は、予想よりも明らかに低く、約 250 ワットであることが判明しました。

二次巻線の電圧の選択

電解コンデンサの後の整流器の出力で必要な電圧がわかれば、変圧器の二次巻線の出力で必要な電圧を近似的に計算することができます。

ダイオードブリッジと平滑コンデンサの後の直流電圧の数値は、そのような整流器の入力に供給される交流電圧と比較して、約1.3..1.4倍増加します。

私の場合、UMZCH に電力を供給するには、各アームに 35 ボルトのバイポーラ定電圧が必要です。したがって、各二次巻線には交流電圧が存在する必要があります：35ボルト/ 1.4 \u003d ~ 25ボルト。

同じ原理で、変圧器の他の二次巻線の電圧値の概算を計算しました。

巻き数と巻き数の計算

アンプの残りの電子部品に電力を供給するために、いくつかの別々の二次巻線を巻くことにしました。銅エナメル線でコイルを巻くために木製のシャトルを作りました。グラスファイバーやプラスチックで作ることもできます。

米。 2. トロイダルトランスを巻くためのシャトル。

巻線は、以下の入手可能な銅エナメル線を使用して実行されました。

4つのUMZCH電力巻線の場合 - 直径1.5 mmのワイヤ;
他の巻線の場合 - 0.6 mm。

一次巻線の正確な巻き数が分からなかったため、二次巻線の巻き数は実験的に選択しました。

このメソッドの本質:

どのようなワイヤーでも 20 回巻きます。
変圧器の一次巻線をネットワーク〜220Vに接続し、20巻の巻線の電圧を測定します。
必要な電圧を20巻から得られる電圧で割ります。巻線に20巻が何回必要かがわかります。

たとえば、25V が必要で、20 ターンのうち 5V が得られます。25V / 5V = 5 - 20 ターンを 5 回、つまり 100 ターン巻く必要があります。

必要なワイヤの長さの計算は次のように実行されました。ワイヤを 20 回巻き、マーカーでマークを付け、巻き戻して長さを測定しました。必要な巻き数を 20 で割り、その結果の値に 20 巻きのワイヤの長さを掛けます。これにより、巻線に必要なワイヤの長さがほぼ得られます。全長に1〜2メートルのストックを追加することで、ワイヤーをシャトルに巻き付けて安全に切断することができます。

たとえば、ワイヤを 100 回巻く必要があり、20 回巻いた長さは 1.3 メートルであることがわかり、100 回巻くには 1.3 メートルを何回巻く必要があるかがわかります - 100/20=5、ワイヤーの全長（1本3m×5本）-1.3*5=6.5m。ストックに1.5mを追加し、長さは8mになります。

新しい巻線ごとに 1 回あたりに必要なワイヤの長さが増加するため、後続の巻線ごとに測定を繰り返す必要があります。

25 ボルトの巻線の各ペアを巻くために、2 本のワイヤが一度にシャトル上に平行に配置されました (2 つの巻線の場合)。巻いた後、最初の巻線の端は 2 番目の巻線の始まりに接続されます。バイポーラ整流器用の 2 つの二次巻線が中間に接続されています。

UMZCH 回路に電力を供給するために二次巻線の各ペアを巻いた後、薄いフッ素樹脂テープで絶縁されました。

したがって、6 つの二次巻線が巻かれました。そのうちの 4 つは UMZCH への電力供給用で、さらに 2 つは残りの電子機器への電源供給用でした。

整流器と電圧安定器のスキーム

以下は自作パワーアンプの電源回路図です。

米。 2. 自作ベースパワーアンプの電源の概略図。

低周波パワーアンプ回路に電力を供給するには、2 つのバイポーラ整流器、A1.1 と A1.2 が使用されます。アンプの残りの電子コンポーネントは、電圧安定器 A2.1 および A2.2 によって電力を供給されます。

抵抗 R1 および R2 は、電力線が電力増幅回路から切り離されたときに電解コンデンサを放電するために必要です。

私のUMZCHには4つの増幅チャンネルがあり、電磁リレーを使用してUMZCHスカーフの電源ラインを切り替えるスイッチを使用して、ペアでオン/オフできます。

電源が常に UMZCH ボードに接続されている場合、抵抗 R1 および R2 を回路から除外できます。その場合、電解容量は UMZCH 回路を通じて放電されます。

ダイオード KD213 は最大順電流が 10A になるように設計されていますが、私の場合はこれで十分です。ダイオードブリッジ D5 は少なくとも 2 ～ 3A の電流用に設計されており、4 つのダイオードから組み立てられています。 C5 と C6 は静電容量で、それぞれ 63V の 2 つの 10,000 マイクロファラッドのコンデンサで構成されます。

米。 3. L7805、L7812、LM317 マイクロ回路上の DC 電圧安定化装置の概略図。

図上の名前を解読する:

STAB - 調整なしの電圧レギュレータ、電流は1A以下。
STAB+REG - 調整可能な電圧レギュレータ、電流は 1A 以下。
STAB+POW - 調整可能な電圧安定器、電流は約 2 ～ 3A。

LM317、7805、および 7812 マイクロ回路を使用する場合、スタビライザーの出力電圧は、簡略化された式を使用して計算できます。

Uout = Vxx * (1 + R2/R1)

チップの Vxx には次の意味があります。

LM317 - 1.25;
7805 - 5;
7812 - 12.

LM317 の計算例: R1=240R、R2=1200R、Uout = 1.25*(1+1200/240) = 7.5V。

デザイン

電源からの電圧をどのように使用することが計画されているかは次のとおりです。

+36V、-36V - TDA7250 のパワーアンプ
12V - 電子ボリュームコントロール、ステレオプロセッサー、出力電力インジケーター、熱制御回路、ファン、バックライト。
5V - 温度インジケーター、マイクロコントローラー、デジタルコントロールパネル。

電圧レギュレータのチップとトランジスタは、動作していないコンピュータの電源から取り外した小さなヒートシンクに取り付けられていました。ケースは絶縁ガスケットを介してラジエーターに取り付けられていました。

プリント基板は 2 つの部分で構成されており、それぞれの部分には UMZCH 回路用のバイポーラ整流器と必要な電圧レギュレータのセットが含まれています。

米。 4. 電源ボードの半分。

米。 5. 電源ボードの残りの半分。

米。 6. 自作パワーアンプ用の既製電源コンポーネント。

その後、デバッグ中に、電圧安定器を別のボードに作成した方がはるかに便利であるという結論に達しました。それにもかかわらず、「オールオンワンボード」オプションも悪くはなく、それはそれで便利です。

また、UMZCH 用の整流器 (図 2 の図) は表面実装によって組み立てることができ、安定化回路 (図 3) を必要な数だけ別個のプリント基板上に取り付けることができます。

整流器の電子部品の接続を図 7 に示します。

米。 7. 表面実装を使用してバイポーラ整流器 -36V + 36V を組み立てる接続図。

接続は厚い絶縁銅導体を使用して行う必要があります。

1000pF コンデンサを備えたダイオードブリッジは、ヒートシンク上に個別に配置できます。強力な KD213 ダイオード (タブレット) を 1 つの一般的なラジエーターに取り付ける場合は、ダイオードのリード線の 1 つが金属ライニングと接触しているため、絶縁サーマルパッド (サーモレジンまたはマイカ) を介して実行する必要があります。

フィルタ回路（10000μFの電解コンデンサ、0.1～0.33μFの抵抗器およびセラミックコンデンサ）の場合、小さなパネル、つまりプリント回路基板をすぐに組み立てることができます（図8）。

米。 8. 整流器平滑フィルターを取り付けるためのグラスファイバー製のスロットを備えたパネルの例。

このようなパネルを作るには、長方形のグラスファイバーが必要です。金属用の金鋸の刃から作られた自家製のカッター (図 9) を使用して、銅箔を全長に沿って切断し、得られた部分の 1 つを垂直に半分に切ります。

米。 9. グラインダーで作られた弓のこ刃からの自家製カッター。

その後、部品や留め具用の輪郭を描いて穴を開け、薄いサンドペーパーで銅の表面をきれいにし、フラックスとはんだで錫メッキします。部品をはんだ付けして回路に接続します。

結論

これは、将来の自家製オーディオ周波数パワーアンプ用に作成された、そのような単純な電源です。ソフトスタート回路とスタンバイモードでそれを補う必要があります。

更新：Yuri Glushnevは、電圧+ 22Vと+ 12Vの2つのスタビライザーを組み立てるためのプリント基板を送りました。これには、LM317、7812マイクロ回路、およびTIP42トランジスタ上の2つのSTAB + POW回路（図3）が含まれています。

米。 10. + 22V および + 12V 用の電圧安定器のプリント基板。

ダウンロード - (63 KB)。

LM317 に基づいた STAB + REG 調整可能電圧レギュレータ回路用に設計された別の PCB:

米。 11. LM317 チップに基づく調整可能な電圧レギュレータ用のプリント基板。

アンプとの接続はもっと簡単にできそうです。電源お気に入りの音楽を楽しんでいますか？

しかし、アンプが本質的に入力信号の法則に従って電源の電圧を変調することを思い出せば、設計と設置に問題があることが明らかになります。電源非常に責任を持って取り組む必要があります。

そうしないと、同時にミスや計算ミスが発生し、たとえ最も高品質で高価なアンプであっても（サウンドの点で）台無しになってしまう可能性があります。

スタビライザーかフィルターか？

驚くべきことに、ほとんどのパワーアンプは、変圧器、整流器、平滑コンデンサを備えた単純な回路によって電力を供給されています。現在のほとんどの電子機器は安定化電源を使用していますが。その理由は、比較的強力なレギュレータを構築するよりも、高いリップル除去比を持つアンプを設計する方が安価で簡単だからです。現在、一般的なアンプのリップル抑制レベルは 100Hz の周波数で約 60dB であり、これは実質的に電圧レギュレータのパラメータに相当します。直流電源、差動段、各段の電源回路に個別のフィルタを使用すること、および増幅段でその他の回路技術を使用することにより、さらに大きな値を達成することが可能になります。

栄養 出力段ほとんどの場合、不安定になります。 100%の負帰還、ユニティゲイン、LLCOSの存在により、バックグラウンドの侵入と出力への電源電圧のリップルが防止されます。

アンプの出力段は、クリッピング (制限) モードに入るまでは、本質的に電圧 (電力) レギュレーターです。次に、電源電圧のリップル (周波数 100 Hz) によって出力信号が変調され、ひどい音になります。

ユニポーラ電源のアンプでは信号の上半波のみが変調されますが、バイポーラ電源のアンプでは信号の両方の半波が変調されます。ほとんどのアンプは信号（パワー）が大きい場合にこの影響を及ぼしますが、技術的特性には反映されません。適切に設計されたアンプでは、クリッピングは発生しないはずです。

アンプ (より正確には、アンプの電源) をテストするために、実験を行うことができます。聞こえる周波数よりわずかに高い周波数の信号をアンプの入力に加えます。私の場合、15 kHz で十分です:(。アンプがクリッピングに入るまで入力信号の振幅を増やします。この場合、スピーカーからハム音 (100 Hz) が聞こえます。そのレベルによって、品質を評価できます。アンプの電源のこと。

警告！この実験の前に必ずスピーカーシステムのツイーターをオフにしてください。そうしないと失敗する可能性があります。

安定化電源はこの影響を回避し、長時間の過負荷時の歪みを低減します。ただし、主電源電圧の不安定性を考慮すると、スタビライザー自体の電力損失は約 20% になります。

クリッピング効果を軽減するもう 1 つの方法は、ステージに個別の RC フィルターを介して信号を供給することであり、これにより電力も若干削減されます。

シリアル技術では、電力の削減に加えて製品のコストも増加するため、これはほとんど使用されません。さらに、AB 級アンプでスタビライザーを使用すると、アンプとレギュレータのフィードバックループの共振によりアンプが励起される可能性があります。

最新のスイッチング電源を使用すると、電力損失を大幅に削減できます。それにもかかわらず、ここでは、信頼性の低さ（このような電源内の要素の数がはるかに多い）、コストの高さ（単一および小規模生産の場合）、高レベルの RF 干渉など、他の問題が浮上します。

出力電力 50W のアンプの一般的な電源回路を次の図に示します。

平滑コンデンサによる出力電圧はトランスの出力電圧の約1.4倍となります。

最大電力

これらの欠点にもかかわらず、アンプに電源が供給されている場合、 不安定なソースを使用すると、フィルタコンデンサの容量が大きいため、短期 (ピーク) 電力が電源の電力よりも高くなるというボーナスが得られます。経験によれば、出力電力 10W ごとに最低 2000μF が必要です。この効果により、電源変圧器を節約できます。つまり、出力の低い、したがって安価な変圧器を使用できます。定常信号の測定ではこの影響は明らかにならないことに注意してください。この影響は、音楽を聴いているときなど、短期間のピークでのみ現れることに注意してください。

安定化電源ではそのような効果は得られません。

並列安定器か直列安定器か?

図に示すように、電流ループがローカル負荷安定化ループ内で閉じているため (電源が除外されている)、オーディオデバイスでは並列レギュレータの方が優れているという意見があります。

出力にデカップリングコンデンサを入れても同様の効果が得られます。ただし、この場合、増幅された信号の低い周波数が制限されます。

保護抵抗器

アマチュア無線家なら誰でも、焼けた抵抗器の匂いに精通しているでしょう。それはワニス、エポキシ、そして...お金が燃える匂いです。一方、安価な抵抗はアンプを節約することができます。

著者が最初に電源回路のアンプをオンにするときは、ヒューズの代わりに、ヒューズよりも数倍安価な低抵抗 (47 ～ 100 オーム) の抵抗器を取り付けます。これにより、高価なアンプ素子を取り付けミス、誤った静止電流設定 (レギュレータが最小値ではなく最大値に設定されていた)、電源極性の反転などから繰り返し救われてきました。

写真は、設置者が TIP3055 トランジスタと TIP2955 を混同したアンプを示しています。

結局トランジスタは損傷しませんでした。すべてはうまく終わりましたが、抵抗器に関してはうまくいかなかったので、部屋を換気する必要がありました。

重要なのは電圧降下です。

電源だけでなく、プリント基板を設計する場合も、銅は超電導体ではないことを忘れてはなりません。これは、「接地」（共通）導体にとって特に重要です。薄くて閉回路や長い回路を形成すると、そこを流れる電流により電圧降下が発生し、各点の電位が異なります。

各消費者が独自の導体を持っている場合、電位差を最小限に抑えるために、共通のワイヤ（アース）をスター状に配線するのが通例です。「スター」という用語を文字通りに受け取ってはいけません。写真は、共通ワイヤのそのような正しい配線の例を示しています。

真空管アンプでは、カスケードのアノード負荷の抵抗は非常に高く、4 kΩ 以上のオーダーであり、電流はそれほど大きくないため、導体の抵抗は重要な役割を果たしません。トランジスタアンプでは、カスケードの抵抗が大幅に低く (負荷の抵抗は通常 4 オームです)、電流は真空管アンプよりもはるかに高くなります。したがって、ここでの指揮者の影響は非常に重要になる可能性があります。

プリント基板上のトラックの抵抗は、同じ長さの銅線の抵抗より 6 倍高くなります。直径は0.71mmで、真空管アンプを取り付けるときに使用される一般的なワイヤーです。

0.0064 オームではなく 0.036 オームです。トランジスタアンプの出力段の電流が真空管アンプの電流の1000倍になる可能性があることを考慮すると、導体間の電圧降下は次のようになります。 6000! 倍以上。おそらくこれが、トランジスタアンプの音が真空管アンプよりも悪い理由の1つです。これは、PCB で組み立てられた真空管アンプの音が表面実装されたプロトタイプよりも劣ることが多い理由の説明にもなります。

オームの法則を忘れないでください！印刷導体の抵抗を低減するには、さまざまな技術を使用できます。たとえば、トラックを錫の厚い層で覆うか、錫メッキされた太いワイヤをトラックに沿ってはんだ付けします。オプションは写真に示されています。

チャージインパルス

アンプへの主電源バックグラウンドの侵入を防ぐには、フィルタコンデンサの充電パルスのアンプへの侵入を防ぐための措置を講じる必要があります。これを行うには、整流器からのトラックをフィルタコンデンサに直接接続する必要があります。充電電流の強力なパルスがそれらを循環するため、他のものを接続することはできません。アンプの電源回路はフィルタコンデンサの端子に接続する必要があります。

ユニポーラ電源を備えたアンプの電源の正しい接続 (取り付け) を図に示します。

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図は PCB のバリエーションを示しています。

リップル

ほとんどの非安定化電源には、整流器の後に平滑コンデンサが 1 つだけ (または複数が並列に接続されています) あります。電力の品質を改善するには、簡単なトリックを使用できます。1 つの容器を 2 つに分割し、それらの間に 0.2 ～ 1 オームの小さな抵抗を接続します。同時に、少額のコンテナを 2 つ使用する場合でも、大型のコンテナを 1 つ使用するよりも安くなる場合があります。

これにより、高調波が少なく、より滑らかな出力電圧リップルが得られます。

高電流では、抵抗器の両端の電圧降下が大きくなる可能性があります。 0.7Vに制限するには、強力なダイオードを抵抗と並列に接続します。ただし、この場合、信号のピークでダイオードが開くと、出力電圧リップルは再び「ハード」になります。

つづく...

この記事は、雑誌「Practical Electronics Every Day」の資料に基づいて作成されました。

無料翻訳: Radio Gazeta 編集長

私がさまざまな電源を扱うのが大好きであることは、多くの人が知っています。今回は少し変わった電源を机の上に置いていますが、少なくとも私はまだテストしていません。そして概して、私はこの種の電源のレビューをこれまで見たことがありませんでしたが、それはそれで興味深いものであり、私も同様の電源を自分で作成したことがあります。
役に立つかもしれないと純粋な好奇心から注文することにしました。ただし、詳細はレビューで説明します。

一般に、小さな叙情的な紹介から始める価値があるでしょう。何年も前、私はオーディオ機器がとても好きで、完全に自作のオプションと「ハイブリッド」の両方を経験しました。そこでは、ヤング・テクニシャン・ストアで販売されている最大100ワットの電力のPAが使用され、半分解されたラジオが使用されました。エンジニアリング UCU 010、101、オデッセイ 010、そしてフェニックス 200U 010S がありました。
Sukhov の UMZCH を組み立てようとしたこともありましたが、何かがうまくいきませんでした。正確には何だったのかさえ覚えていません。

音響も、ロマンティカ 50ac-105、クリーバー 150ac-009 など、自作と既製の両方で異なりました。

しかし、私が最も覚えているのは、多少改造したにもかかわらず、Amfiton 25AC 027 です。その過程で、回路と設計に小さな変更を加え、ネイティブスピーカーの 50 HDN を 75 HDN に置き換えました。
この写真と前の写真は私のものではありません。私の機器はずっと前に売却され、その後 Sven IHOO 5.1 に切り替えてから、通常は小さなコンピューターのスピーカーのみを聴くようになりました。はい、これは回帰です。

しかし、その後、何かをしよう、たとえばパワーアンプをやろう、もしかしたら同じように、すべてを違う方法でやろう、という考えが私の頭の中でさまよい始めました。しかし、最終的には電源を注文することにしました。もちろん、私は自分でそれを行うことができます。さらに、レビューの1つでは、それを行っただけでなく、詳細な手順も投稿しましたが、これには戻りますが、今のところはレビューに進みます。

まず、宣言されている技術的特性のリストから始めます。
供給電圧 - 200 ～ 240 ボルト
出力電力 - 500 ワット
出力電圧:
メイン - ±35 ボルト
補助 1 - ±15 ボルト 1 アンペア
補助 2 ～ 12 ボルト 0.5 アンペア、他の部分から電気的に絶縁されています。
寸法 - 133 x 100 x 42 mm

チャンネル±15および12ボルトは安定化されますが、メイン電圧±35ボルトは安定化されません。ここで私の意見を述べさせていただきます。
アンプ用にどの電源を購入すればよいかよく尋ねられます。私は通常、よく知られている IR2153 ドライバーとその類似物に基づいて自分で組み立てる方が簡単だと答えます。この後に続く最初の質問は、電圧安定化機能がないということです。
はい、個人的には、UMZCH 電源電圧の安定化は不必要であるだけでなく、場合によっては有害であると考えています。実際のところ、安定化されたPSUは通常、HFでノイズが大きく、さらに、パワーアンプはエネルギーを均一ではなくバースト的に消費するため、安定化回路に問題が発生する可能性があります。私たちは音楽を聴きますが、単一の周波数だけを聴くわけではありません。
安定化機能のない PSU は、変圧器が常に最適なモードで動作し、フィードバックがないため、従来の変圧器に似ていますが、巻線抵抗が低いため、通常、効率がわずかに高くなります。

ここではパワーアンプ用の PSU の例を示します。

梱包は柔らかく、配送中に破損する可能性が低いように包まれていますが、郵便物と販売者の対立はおそらく永遠に続くでしょう。

外見的には特に美しく、欠点は見つかりません。

サイズは、特に同じ電力の従来のトランスと比較した場合、比較的コンパクトです。

より明確なサイズはストアの商品ページにあります。

1. 電源入力にコネクタが付いており非常に便利です。
2. ヒューズと本格的な入力フィルターが付いています。しかし、彼らは、ネットワークとコンデンサを備えたダイオードブリッジの両方を電流サージから保護するサーミスターのことを忘れていました。これは悪いことです。また、入力フィルターの領域には、PSUを110〜115ボルトの電圧に転送するために閉じる必要がある接触パッドがあります。ネットワーク内に 220 ～ 230 がある場合、初めて電源を入れる前に、サイトが閉鎖されているかどうかを確認することをお勧めします。
3.ダイオードブリッジKBU810、すべて問題ありませんが、ラジエーターがなく、500ワットですでに望ましいものです。
4. 入力フィルタコンデンサの公称容量は 470 uF ですが、実際の容量は約 460 uF です。これらは直列に接続されているため、入力フィルタの合計容量は 230uF ですが、これは 500 ワットの出力電力には十分ではありません。ちなみに、基板にはコンデンサが1個実装されています。しかし、いずれにせよ、サーミスターを取り付けずにコンテナを持ち上げることはお勧めしません。さらに、ヒューズの右側にはサーミスターを配置する場所もあります。それをはんだ付けしてその下のトラックをカットするだけです。

インバータには IRF740 トランジスタが使用されていますが、新しいトランジスタとは程遠いですが、私も以前同様のアプリケーションで広く使用していました。代替品として、IRF830。
トランジスタは別のラジエーターに取り付けられていますが、これには部分的に理由があります。ヒートシンクはトランジスタの本体に接続されており、トランジスタ自体の固定箇所だけでなく、ヒートシンクの実装リードも基板自体に接続されています。私の意見では、悪い決断です。変換周波数では空気中に余分な放射線が存在するため、少なくともインバータの下側のトランジスタ（写真では遠くにあります）をラジエーターから外し、ラジエーターをラジエーターから外します。回路。

未知のモジュールがトランジスタを制御していますが、電力抵抗の存在と私の経験から判断すると、中には平凡な IR2153 が入っていると言っても、それほど間違いではないと思います。しかし、なぜそのようなモジュールを作成するのかは私にとって謎のままです。

インバータはハーフブリッジ回路に従って組み立てられていますが、フィルタリング電解コンデンサの接続点は中間点として使用されず、容量1μFのフィルムコンデンサ2個（写真では2個がトランスに並列）が使用されます。一次巻線は、同様に 1 μF の容量を持つ 3 番目のコンデンサを介して接続されます (写真ではトランスに垂直)。
この解決策はよく知られており、それなりに便利です。入力フィルタコンデンサの静電容量を増やすだけでなく、400 ボルトのものを使用することも非常に簡単になるため、アップグレードの際に役立ちます。

変圧器のサイズは、宣言された 500 ワットの電力に対して非常に控えめです。もちろん、負荷をかけてテストしますが、私の意見では、実際の連続電力は300〜350ワット以上であるとすでに言えます。

ストアページの主な機能のリストには、次のように記載されていました。

3. 変圧器 0.1 mm * 100 マルチストランド無酸素エナメル線、熱は非常に低く、効率は 90% 以上です。

これはどういう意味ですか? 直径 0.1 mm の無酸素ワイヤーを 100 本巻いた変圧器が使用されており、発熱が軽減され、効率は 90% 以上です。
まあ、効率は後で確認しますが、巻線が多線であることについては、事実です。もちろん、私はそれらを数えませんでしたが、ハーネスは非常に優れており、この巻線オプションは、特にトランスの品質と全体としてのPSU全体に本当にプラスの効果をもたらします。

彼らは PSU の「ホット」側と「コールド」側を接続するコンデンサを忘れず、正しい (Y1) タイプに取り付けました。

メインチャンネルの出力整流器では、ダイオードアセンブリ MUR1620CTR および MUR1620CT (16 アンペア 200 ボルト) が使用され、メーカーは「ハイブリッド」オプションを集合的にファームし始めませんでしたが、予想どおり 2 つの相補的なアセンブリを取り付けました。 1 つは共通のカソード、もう 1 つは共通のアノードです。どちらのアセンブリも個別のヒートシンクに取り付けられており、トランジスタと同様にコンポーネントから分離されていません。しかしこの場合、問題は電気的な安全性の観点からのみ考えられますが、ケースが閉じられていれば問題はありません。
出力フィルタには 1000uF x 50 ボルトのコンデンサが 1 組使用されていますが、私の意見ではこれでは十分ではありません。

さらに、リップルを低減するためにコンデンサの間にチョークが設置されており、その後のコンデンサはさらにセラミック 100 nF でシャントされています。
一般的に、製品ページには次のように書かれていました-

1. 全高周波低インピーダンス電解コンデンサ仕様、低リップル。

つまり、すべてのコンデンサはリップルを低減するために低インピーダンスになっています。一般的にはこんな感じで、Cheng-Xが使われていますが、これは本質的には普通の中華コンデンサを少し改良したもので、私ならお気に入りのSamwha RDかCapxon KFを入れたいと思います。

基板上には放電抵抗器の余地はありますが、コンデンサと並列に放電抵抗器はありません。そのため、充電がかなり長時間続くため、「驚き」が期待できます。

追加の電力チャネルは変圧器の巻線に接続されており、12 ボルトチャネルは他のチャネルから電気的に絶縁されています。
各チャンネルには、独立した電圧レギュレーション、ノイズ低減チョーク、およびセラミック出力コンデンサが備わっています。しかし、おそらく整流器に 5 つのダイオードがあることに気づいたでしょう。 12 ボルトチャネルは半波整流器によって電力を供給されます。

入口だけでなく出口にも端子台があり、品質もデザインもとても良いです。

商品ページには上の写真があり、一度にすべてが確認できます。後で、店内にはすべての写真に取り付けラックがあることに気づきましたが、それらは私のキットには含まれていませんでした:(

プリント基板は両面で、品質は非常に高く、グラスファイバーが使用されており、通常のゲティナクではありません。狭い場所の 1 つに保護スロットが作られています。
その下にもいくつかの抵抗が見つかりました。これは、IR2153 のドライバーに追加されることがある原始的な過負荷保護回路だと思います。しかし、正直に言うと、私はそれを当てにはしません。

また、プリント回路基板の底部には、これらの基板が製造された出力および出力電圧オプションのマーキングがあります。 ± 70 ボルトの 2 つの同一オプションとカスタムオプションという 2 つのことに少し興味をそそられます。

テストに進む前に、私のバージョンの PSU について少し説明します。
3年半ほど前に可変電源ユニットをレイアウトしたことがありますが、そこではほぼ同じように組み立てた電源ユニットを使用していました。

組み立ててみると、見た目はかなり似ていましたが、写真の画質が悪くて申し訳ありません。

私のバージョンから「余分な」すべてを削除すると、たとえば、温度に応じたファン速度制御ユニット、強力なトランジスタドライバ、インバータ出力からの追加の電源回路など、監視対象の回路が得られます。 PSU。
実際、これは同じ PSU ですが、出力電圧が高いだけです。一般に、この PSU の回路は非常に単純ですが、より単純なのは平凡な発振器だけです。

さらに、観察された PSU には原始的な出力電力制限回路が装備されており、回路の強調表示されたセクションに示されているように実装されていると思われます。

しかし、この回路と監視対象電源へのその実装で何ができるかを見てみましょう。
ここで、主電圧の安定化がないため、ネットワークの電圧に直接依存することに注意してください。
入力電圧が 223 ボルトの場合、出力はアイドルモードで 35.2 ボルトです。消費電力は3.3ワットです。

この場合、トランジスタドライバの電源抵抗の顕著な発熱が発生します。その公称値は 150 kOhm で、300 ボルトで 0.6 ワット程度の電力損失になります。この抵抗は、電源の負荷に関係なく発熱します。
変圧器のわずかな発熱も目立ちます。写真はスイッチを入れてから約 15 分後に撮影されました。

負荷テストのために、2 つの電子負荷、オシロスコープ、およびマルチメーターで構成される設計が組み立てられました。
マルチメータは 1 つの電力チャネルを測定し、2 番目のチャネルは短いワイヤで接続された電子負荷の電圧計によって制御されました。

膨大なテストを列挙して読者を飽きさせないようにするため、すぐにオシログラムに移ります。
1、2. 異なる PSU 出力はダイオードアセンブリを指し、掃引時間も異なります。インバータの周波数は70kHzです。
3、4. 12 ボルトチャネルインダクタの前後のリップル。クレンカの後は、すべてが概ねスムーズですが、問題があります。この時点での電圧は、メインチャンネルに負荷がかかっていなければ約 14.5 ボルトしかなく、負荷がある場合は 13.6 ～ 13.8 ボルトであり、12 ボルトのスタビライザーには十分ではありません。

負荷テストは次のように行われました。
まず、1 つのチャンネルに 50% の負荷を掛け、次に 2 番目のチャンネルに 50% の負荷を掛け、次に最初のチャンネルの負荷を 100% に上げ、次に 2 番目のチャンネルの負荷を上げました。その結果、25-50-75-100% の 4 つの負荷モードが得られました。
第一に、私の意見では、HF 出力は非常に優れており、リップルは最小限であり、追加のチョークを取り付けると、通常、リップルはほぼゼロに減らすことができます。

しかし、100 Hz の周波数では、すべてがかなり悲しくなり、入力容量が小さすぎて十分ではありません。
500 ワットの出力電力におけるリップルのフルスイングは約 4 ボルトです。

負荷テスト。負荷がかかると電圧が低下するため、出力電力が 125 ～ 250 ～ 375 ～ 500 ワットの範囲にほぼ一致するように、負荷電流を増加させました。
1. 最初のチャンネル - 0 ワット、42.4 ボルト、2 番目のチャンネル - 126 ワット、33.75 ボルト
2. 最初のチャンネル - 125.6 ワット、32.21 ボルト、2 番目のチャンネル - 130 ワット、32.32 ボルト。
3. 最初のチャンネル - 247.8 ワット、29.86 ボルト、2 番目のチャンネル - 127 ワット、30.64 ボルト。
4. 最初のチャンネル - 236 ワット、29.44 ボルト、2 番目のチャンネル - 240 ワット、29.58 ボルト。

おそらく最初のテストで、無負荷チャンネルの電圧が 40 ボルトを超えていることに気づいたでしょう。これは電圧サージによるもので、全く負荷が無いため電圧は滑らかに上昇し、小さな負荷でも電圧は正常に戻ります。

消費電力も同時に測定しましたが、出力電力の測定には比較的大きな誤差があるため、近似的に計算された効率の値も示します。
1. 25% の負荷、89.3% の効率
2. 50%負荷、効率91.6%
3. 75% の負荷、90% の効率
4. 476 ワット、約 95% の負荷、88% の効率
5、6. 興味のために、50% と 100% の電力での力率を測定しました。

一般に、結果は宣言された 90% とほぼ同様です。

テストの結果、電源のパフォーマンスはかなり良好であることがわかり、加熱という通常の「軟膏の飛び散り」がなければ、すべてがうまくいったでしょう。当初、私は PSU の電力を約 300 ～ 350 ワットと見積もっていました。
20 分間隔で徐々にウォームアップする通常のテストの過程で、250 ワットの電力で BP が正常に動作し、コンポーネントの加熱が次のようになっていることがわかりました。
ダイオードブリッジ - 71
トランジスタ - 66
トランス（磁気回路） - 72
出力ダイオード - 75

しかし、出力を 75% (375 ワット) に上げると、10 分後には完全に画質が悪くなってしまいました。
ダイオードブリッジ - 87
トランジスタ - 100
トランス（磁気回路） - 78
出力ダイオード - 102 (より多くのロードチャンネル)

この問題に対処しようとすると、トランス巻線に強い過熱があることがわかりました。その結果、磁気回路が暖まり、その飽和誘導が減少し、飽和し始め、その結果、トランス巻線が加熱されました。トランジスタが急激に増加したため（後で温度を108度まで記録しました）、テストを中止しました。同時に、500ワットの電力での低温テストは正常でした。

以下に 2 枚の熱写真を示します。1 枚目は負荷電力 25%、2 枚目は 75% で、それぞれ 30 分 (20 + 10 分) 後です。巻線の温度は 146 度に達し、過熱したワニスの臭いが顕著に感じられました。

一般的に、ここでいくつかの結果を要約しますが、部分的には残念です。
全体的な仕上がりは非常に優れていますが、ヒートシンクからの絶縁なしでトランジスタを取り付けるなど、設計上のニュアンスがいくつかあります。多数の出力電圧に満足しています。たとえば、パワーアンプに電力を供給する場合は 35 ボルト、プリアンプには 15 ボルト、サービスデバイスには独立した 12 ボルトを供給します。

たとえば、入力にサーミスタがないことや、入力コンデンサの容量が小さいなど、回路に欠陥があります。
仕様では、追加の 15 ボルトチャネルにより最大 1 アンペアの電流を供給できると記載されていますが、実際には、スタビライザーの追加冷却がなければ 0.5 アンペアを超える電流は期待できません。 12 ボルトチャネルは、おそらく 200 ～ 300 mA を超える電流をまったく出力しません。

しかし、これらの問題はすべて重大なものではないか、簡単に解決できるものではありません。最大の問題は暖房です。 PSU は長時間にわたって最大 250 ～ 300 ワットを供給できますが、500 ワットは比較的短時間のみ供給できます。そうでない場合は、アクティブな冷却を追加する必要があります。

その途中で、私は尊敬される一般の人々に小さな質問をしました。レビューによると、独自のアンプを作成するという考えがあります。しかし、パワーアンプ、予備、UMの場合、どのくらいの電力で、どれがより興味深いでしょうか。個人的にはあまり必要ないのですが、もっと掘り下げたいという雰囲気はあります。監視されている血圧はこれとはほとんど関係ありません:)

私にとっては以上です。この情報がお役に立てば幸いです。いつものように、コメントでの質問をお待ちしています。

ストアよりレビューを書くために提供された商品です。レビューはサイトルールの第 18 条に従って公開されます。

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インバーターも作って12Vから給電できるように、つまり車載版も作りました。 ULFに関してすべてが完了した後、次の疑問が生じました：どうやってULFを養うのか？同じテストでも、それとも聞くだけですか？ ATX PSU をすべて消費するだろうと思っていましたが、「ヒープ」しようとすると、PSU は確実に防御状態になりますが、どういうわけかやり直したくありません...そして、私のアイデアを思いつきました。 PSU の「付加機能」は一切付いていません (もちろん、保護は除きます)。私はスキームの検索から始めて、私にとって比較的単純なスキームを詳しく調べました。最終的にこれに落ち着きました:

負荷を完全に保持しますが、一部の部品をより強力なものに交換すると、400 ワット以上を絞り出すことができます。 IR2153 マイクロ回路は、省エネランプ安定器での動作のために特別に開発されたセルフクロックドライバーです。消費電流が非常に低く、制限抵抗を介して電力を供給できます。

デバイスの組み立て

基板のエッチング（エッチング、剥離、穴あけ）から始めましょう。 PPでアーカイブします。

まず不足している部品（トランジスタ、イルカ、強力な抵抗器）をいくつか購入しました。

ちなみに、ディスクプレーヤーのPSUからサージプロテクターを完全に取り外しました。

SMPS で最も興味深いのは変圧器です。ここには複雑なことは何もありません。正しい巻き方を理解するだけで十分です。まず、何をどのくらい巻くかを知る必要があります。このためのプログラムはたくさんありますが、アマチュア無線家の間で最も一般的で人気のあるものは次のとおりです。 優れたIT。その中で、トランスを計算します。

ご覧のとおり、一次巻線は 49 ターン、それぞれ 6 ターンの巻線が 2 つあります (二次巻線)。スイングしましょう！

変圧器の製造

リングを持っているので、その端は90度の角度になっている可能性が高く、リングに直接ワイヤを巻き付けると、ワニス絶縁が損傷し、その結果、ターン間短絡などが発生する可能性があります。この瞬間を排除するために、端をヤスリで慎重にカットするか、綿テープで巻き付けることができます。その後、プライマリを巻くことができます。

巻いた後、一次巻線のリングを再度電気テープで巻きます。

次に、二次巻線を上から巻きますが、ここでは少し複雑になります。

プログラムからもわかるように、二次巻線は6+6ターン、6コアとなっています。つまり、ワイヤ 0.63 の 6 コアで 6 ターンの巻線を 2 つ巻く必要があります (最初に希望のワイヤ直径をフィールドに書き込むことで選択できます)。または、さらに単純に、6 つのコアで 1 巻を 6 回巻いてから、同じものをもう一度巻く必要があります。このプロセスを容易にするために、2 つのタイヤ (1 つの巻線のバス 6 コア) を巻くことが可能であり、さらに必要です。そのため、電圧歪みを回避します (ただし、電圧歪みは発生する可能性はありますが、小さく、多くの場合重大ではありません)。

必要に応じて、二次巻線を絶縁することもできますが、必ずしも絶縁する必要はありません。その後、一次巻線を備えたトランスを基板に、二次巻線を整流器に半田付けします。中間点のあるユニポーラ整流器を使用しました。

もちろん、銅の消費量は多くなりますが、損失は少なくなり (発熱も少なく)、期限切れになった、または単に動作不能になった ATX 電源ユニットでは、ダイオードアセンブリを 1 つだけ使用できます。最初の電源投入は、主電源で電球がオンになっている状態で実行する必要があります。私の場合はヒューズを引き抜き、ランプのプラグがソケットに完全に差し込まれています。

ランプが点滅して消えた場合、主電源コンデンサが充電されているため、これは正常ですが、サーミスタのせいで、またはコンデンサを一時的に 82 uF のみに設定したため、またはおそらくそれが提供しているため、この現象は発生しませんでした。すべてがスムーズに始まります。その結果、問題がなければ、SMPS ネットワークをオンにすることができます。 5 ～ 10 A の負荷、12 V 以下では沈みませんでした。オートアンプに電力を供給するには何が必要ですか。

電力が約 200 W しかない場合、保護しきい値 R10 を設定する抵抗は 0.33 オーム 5 W にする必要があります。破損したり燃え尽きたりすると、マイクロ回路だけでなくすべてのトランジスタも燃え尽きます。
ネットワークコンデンサは、ユニット電力 1 W あたり 1 ～ 1.5 マイクロファラッドの計算から選択されます。
この回路では、変換周波数は約 63 kHz で、加熱なしでリングが動作する限界周波数は 70 ～ 75 kHz であるため、動作中、2000NM ブランドリングの周波数を 40 ～ 50 kHz に下げる方がおそらく良いでしょう。 kHz。この回路と 2000NM リングの場合、高周波を追いかけるべきではありません。最適な周波数は 40 ～ 50 kHz です。周波数が高すぎると、トランジスタでスイッチング損失が発生し、トランスで重大な損失が発生し、大幅な発熱が発生します。
トランスとキーが適切に組み立てられている状態でアイドル時に発熱する場合は、スナバコンデンサ C10 の静電容量を 1 nF から 100 ～ 220 pF に下げてみてください。キーはラジエーターから隔離する必要があります。 R1 の代わりに、ATX 電源のサーミスターを使用できます。

電源プロジェクトの最終的な写真は次のとおりです。