Схема імпульсного блока живлення підсилювача. Імпульсний блок живлення для помзч Імпульсний блок живлення для помзч з комп'ютерного бп

Для виготовлення блоків живлення підсилювачів потужності зазвичай застосовуються низькочастотні 50-герцові трансформатори. Вони надійні, не створюють вч-перешкод і порівняно прості у виготовленні. Але є й мінуси – габарити та вага. Іноді такі недоліки виявляються вирішальними та доводиться шукати інші рішення. Частково питання габаритних розмірів (точніше, лише висоти) вирішується застосуванням тороїдального трансформатора. Але такий трансформатор через складність у виготовленні коштує чималих грошей. І при цьому так само має значну вагу. Вирішенням цієї проблеми може стати використання імпульсного блоку живлення.

Але тут свої особливості: складність у виготовленні, або переробці. Щоб пристосувати під живлення РОЗУМ комп'ютерний блок живлення, необхідно перепаяти половину плати і, швидше за все, перемотати вторинну обмотку трансформатора. Але сучасна китайська промисловість випускає у великій кількості 12-вольтові блоки живлення Ташибра та подібні до них, обіцяючи пристойну вихідну потужність, 50, 100, 150 Вт і вище. При цьому вартість таких блоків живлення є смішною.

На малюнку пара таких блоків, вище BUKO, нижче Ultralight, але по суті та сама Ташибра. Вони мають невеликі відмінності (можливо, були зроблені у різних провінціях Китаю): вторинна обмотка Ташибри має 5 витків, а BUKO – 8 витків. Крім того, у Ultralight плата трохи більша, передбачені місця для встановлення додаткових деталей. Незважаючи на це, вони переробляються ідентично. Під час процесу доопрацювання необхідно бути гранично акуратним, оскільки на платі є висока напруга, після діодного мосту це 300 вольт. Крім того, якщо випадково скоротити вихід, то згорять транзистори.

Тепер про схему.

Схема блоків живлення від 50 до 150 Вт однакова, відмінність тільки в потужності використаних деталей.

Що потрібно доопрацювати?
1. Потрібно підпаяти електролітичний конденсатор після діодного моста. Місткість конденсатора повинна бути якнайбільше. При даній переробці було застосовано конденсатор 100мкФ на напругу 400вольт.
2. Потрібно замінити зворотний зв'язок за струмом зворотним зв'язком за напругою. Для чого це потрібно? Для того щоб блок живлення запускався без навантаження.
3. Якщо це потрібно, то перемотати трансформатор.
4. Потрібно випрямити вихідну змінну напругу діодним мостом. З цією метою можна застосувати вітчизняні діоди КД213, чи імпортні, високочастотні. Краще, звичайно ж, Шоттки. Також необхідно згладити пульсації на виході конденсатором.

Ось схема переробленого блоку живлення.

Синім кружечком відзначено котушка зворотного зв'язку струмом. Щоб її вимкнути, потрібно обов'язково випаяти один кінець, щоб не створити короткозамкнутої обмотки. Після цього можна сміливо замикати контактні майданчики котушки на платі. Після цього необхідно організувати зворотний зв'язок із напругою. Для цього береться шматок дроту від кручений пари і на силовий трансформатор мотається 2 витки. Потім тим же проводом мотається 3 витки на трансформатор зв'язку Т1. Після цього до кінців цього дроту припаює резистор 2,4 - 2,7 Ом, потужністю 5 - 10 Ватт. До виходу перетворювача підключається 12-вольтова лампочка, а розрив дроту живлення включається лампочка на 220 Вольт, 150 Ватт. Перша лампочка використовується як навантаження, а друга як обмежувач споживаного струму. Включаємо перетворювач у мережу. Якщо мережева лампочка не засвітилася, значить із перетворювачем все нормально і можна цю лампочку прибирати. Знову вмикаємо в мережу, вже без неї. Якщо 12-вольтова лампочка на навантаженні не засвітилася, значить не вгадали з напрямком намотування котушки зв'язку на трансформаторі зв'язку Т1 і потрібно буде намотати в інший бік. Не забуваємо після відключення живлення розряджати мережевий конденсатор резистором на 1 ком.

Блок живлення для УНЧ зазвичай біполярний, в даному випадку необхідно отримати 2 напруги 30 вольт. Вторинна обмотка силового трансформатора має 5 витків. При вихідному напрузі 12 вольт виходить 2,4 вольта однією виток. Щоб отримати 30 вольт, потрібно намотати 30 Вольт/2,4 Вольт = 12,5 витків. Отже, необхідно намотати 2 котушки по 12,5 витків. Для цього необхідно відпаяти трансформатор від плати, тимчасово змотати два витки зворотного зв'язку по напрузі і змотати вторинну обмотку. Після цього намотуються простим багатожильним проводом розраховані дві вторинні обмотки. Спочатку мотається одна котушка, потім інша. Поєднуються два кінці різних обмоток – це буде нульовий висновок.
Якщо буде потрібно отримати іншу напругу, мотається більше/менше витків.

Частота роботи блоку живлення з котушкою зв'язку за напругою приблизно 30 кГц.

Потім збирається діодний міст, підпаюються електроліти і паралельно їм керамічні конденсатори для гасіння високочастотних перешкод. Ось ще варіанти з'єднання вторинних обмоток.

Виготовлення гарного джерела живлення для підсилювача потужності (УНЧ) або іншого електронного пристрою – це дуже відповідальне завдання. Від того, яким буде джерело живлення, залежить якість і стабільність роботи всього пристрою.

У цій публікації розповім про виготовлення легкого трансформаторного блоку живлення для мого саморобного підсилювача потужності низької частоти "Phoenix P-400".

Такий нескладний блок живлення можна використовувати для живлення різних схем підсилювачів потужності низької частоти.

Передмова

Для майбутнього блоку живлення (БП) до підсилювача у мене вже був тороїдальний сердечник з намотаною первинною обмоткою на ~220В, тому завдання вибору "імпульсний БП або на основі мережевого трансформатора" не стояло.

У імпульсних джерел живлення невеликі габарити та вага, велика потужність на виході та високий ККД. Джерело живлення на основі мережевого трансформатора - має велику вагу, простий у виготовленні та налагодженні, а також не доводиться мати справу з небезпечною напругою при налагодженні схеми, що особливо важливо для таких початківців як я.

Тороїдальний трансформатор

Тороїдальні трансформатори, порівняно з трансформаторами на броньових сердечниках із Ш-подібних пластин, мають кілька переваг:

• менший обсяг та вага;
• вищий ККД;
• найкраще охолодження для обмоток.

Первинна обмотка вже містила приблизно 800 витків проводом ПЕЛШО 0,8мм, вона була залита парафіном та ізольована шаром тонкої стрічки з фторопласту.

Вимірявши приблизні розміри заліза трансформатора можна виконати розрахунок його габаритної потужності, таким чином можна прикинути чи підходить осердя для отримання потрібної потужності чи ні.

Мал. 1. Розміри залізного сердечника для тороїдального трансформатора.

• Габаритна потужність (Вт) = Площа вікна (см 2) * Площа перерізу (см 2)
• Площа вікна = 3,14*(d/2) 2
• Площа перерізу = h * ((D-d)/2)

Наприклад, виконаємо розрахунок трансформатора з розмірами заліза: D=14см, d=5см, h=5см.

• Площа вікна = 3,14 * (5см/2) * (5см/2) = 19,625 см 2
• Площа перерізу = 5см * ((14см-5см)/2) = 22,5 см 2
• Габаритна потужність = 19,625*22,5 = 441 Вт.

Габаритна потужність трансформатора виявилася явно меншою ніж я очікував - десь 250 Ватт.

Підбір напруги для вторинних обмоток

Знаючи необхідну напругу на виході випрямляча після електролітичних конденсаторів, можна розрахувати необхідну напругу на виході вторинної обмотки трансформатора.

Числове значення постійної напруги після діодного мосту і конденсаторів, що згладжують, зросте приблизно в 1,3..1,4 рази, порівняно зі змінною напругою, що подається на вхід такого випрямляча.

У моєму випадку, для живлення УМЗЧ потрібна двополярна постійна напруга - по 35 Вольт на кожному плечі. Відповідно, на кожній вторинній обмотці має бути змінна напруга: 35 Вольт / 1,4 = ~25 Вольт.

За таким же принципом я виконав приблизний розрахунок значень напруги інших вторинних обмоток трансформатора.

Розрахунок кількості витків та намотування

Для живлення інших електронних блоків підсилювача було вирішено намотати кілька окремих вторинних обмоток. Для намотування котушок мідним емальованим дротом був виготовлений дерев'яний човник. Також його можна виготовити із склотекстоліту або пластмаси.

Мал. 2. Човник для намотування тороїдального трансформатора.

Намотка виконувалася мідним емальованим дротом, який був у наявності:

• для 4х обмоток живлення УМЗЧ – провід діаметром 1,5 мм;
• для решти обмоток – 0,6 мм.

Число витків для вторинних обмоток я підбирав експериментальним способом, оскільки мені не було відомо точну кількість витків первинної обмотки.

Суть методу:

1. Виконуємо намотування 20 витків будь-якого дроту;
2. Підключаємо до мережі ~220В первинну обмотку трансформатора та вимірюємо напругу на намотаних 20-ти витках;
3. Ділимо потрібну напругу на отриману з 20 витків - дізнаємося скільки разів по 20 витків потрібно для намотування.

Наприклад: нам потрібно 25В, а з 20 витків вийшло 5В, 25В/5В=5 - потрібно 5 разів намотати по 20 витків, тобто 100 витків.

Розрахунок довжини необхідного дроту був виконаний так: намотав 20 витків дроту, зробив на ньому мітку маркером, відмотав і виміряв його довжину. Розділив потрібну кількість витків на 20, отримане значення помножив на довжину 20 витків дроту - отримав приблизно необхідну довжину дроту для намотування. Додавши 1-2 метри запасу до загальної довжини, можна намотувати провід на човник і сміливо відрізати.

Наприклад: потрібно 100 витків дроту, довжина 20-ти намотаних витків вийшла 1,3 метра, дізнаємося скільки разів по 1,3 метра потрібно намотати для отримання 100 витків - 100/20=5, дізнаємося загальну довжину дроту (5 шматків по 1, 3м) - 1,3 * 5 = 6,5м. Додаємо для запасу 1,5м та отримуємо довжину - 8м.

Для кожної наступної обмотки вимір варто повторити, оскільки з кожною новою обмоткою необхідна на один виток довжина дроту збільшуватиметься.

Для намотування кожної пари обмоток по 25 Вольт на човник були паралельно укладені відразу два дроти (для 2х обмоток). Після намотування, кінець першої обмотки з'єднаний з початком другої - вийшли дві вторинні обмотки для двополярного випрямляча з'єднання посередині.

Після намотування кожної з пар вторинних обмоток для живлення схем УМЗЧ вони були ізольовані тонкою фторопластової стрічкою.

Таким чином було намотано 6 вторинних обмоток: чотири для живлення УМЗЧ та ще дві для блоків живлення решти електроніки.

Схема випрямлячів та стабілізаторів напруги

Нижче наведено принципову схему блоку живлення для мого саморобного підсилювача потужності.

Мал. 2. Принципова схема джерела живлення саморобного підсилювача потужності НЧ.

Для живлення схем підсилювачів потужності НЧ використовуються два двополярні випрямлячі - А1.1 та А1.2. Інші електронні блоки підсилювача живляться від стабілізаторів напруги А2.1 та А2.2.

Резистори R1 і R2 потрібні для розрядки електролітичних конденсаторів, коли лінії живлення відключені від схем підсилювачів потужності.

У моєму УМЗЧ 4 каналу посилення, їх можна включати та вимикати попарно за допомогою вимикачів, які комутують лінії живлення хустку УМЗЧ за допомогою електромагнітних реле.

Резистори R1 і R2 можна виключити зі схеми, якщо блок живлення буде постійно підключений до плат УМЗЧ, в такому випадку електролітичні ємності будуть розряджатися через схему УМЗЧ.

Діоди КД213 розраховані на максимальний прямий струм 10А, у разі цього достатньо. Діодний міст D5 розрахований струм не менше 2-3А, зібрав його з 4х діодів. С5 та С6 – ємності, кожна з яких складається з двох конденсаторів по 10 000 мкФ на 63В.

Мал. 3. Принципові схеми стабілізаторів постійної напруги мікросхемах L7805, L7812, LM317.

Розшифрування назв на схемі:

• STAB – стабілізатор напруги без регулювання, струм не більше 1А;
• STAB+REG - стабілізатор напруги з регулюванням, струм не більше 1А;
• STAB+POW - регульований стабілізатор напруги, струм приблизно 2-3А.

При використанні мікросхем LM317, 7805 та 7812 вихідну напругу стабілізатора можна розрахувати за спрощеною формулою:

Uвих = Vxx * (1 + R2/R1)

Vxx для мікросхем має такі значення:

• LM317 – 1,25;
• 7805 - 5;
• 7812 - 12.

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

Конструкція

Ось як планувалося використовувати напругу від блоку живлення:

• +36В, -36В - підсилювачі потужності на TDA7250
• 12В - електронні регулятори гучності, стерео-процесори, індикатори вихідної потужності, схеми термоконтролю, вентилятори, підсвічування;
• 5В – індикатори температури, мікроконтролер, панель цифрового управління.

Мікросхеми та транзистори стабілізаторів напруги були закріплені на невеликих радіаторах, які я витягнув із неробочих комп'ютерних блоків живлення. Корпуси кріпилися до радіаторів через ізолюючі прокладки.

Друкована плата була виготовлена ​​із двох частин, кожна з яких містить двополярний випрямляч для схеми УМЗЧ та необхідний набір стабілізаторів напруги.

Мал. 4. Одна половинка плати джерела живлення.

Мал. 5. Інша половинка плати джерела живлення.

Мал. 6. Готові компоненти блока живлення для саморобного підсилювача потужності.

Пізніше, при налагодженні я дійшов висновку, що набагато зручніше було б виготовити стабілізатори напруг на окремих платах. Тим не менш, варіант "все на одній платі" теж непоганий і зручний.

Також випрямляч для УМЗЧ (схема малюнку 2) можна зібрати навісним монтажем, а схеми стабілізаторів (рисунок 3) у необхідній кількості - на окремих друкованих платах.

З'єднання електронних компонентів випрямляча показано малюнку 7.

Мал. 7. Схема з'єднань для збирання двополярного випрямляча -36В+36В з використанням навісного монтажу.

З'єднання потрібно виконувати, використовуючи товсті ізольовані мідні провідники.

Діодний міст із конденсаторами на 1000pF можна розмістити на радіаторі окремо. Монтаж потужних діодів КД213 (таблетки) на один загальний радіатор потрібно виконувати через ізоляційні термо-прокладки (терморезина або слюда), оскільки один із висновків діода має контакт із його металевою підкладкою!

Для схеми фільтрації (електролітичні конденсатори по 10000мкФ, резистори та керамічні конденсатори 0,1-0,33мкФ) можна нашвидкуруч зібрати невелику панель - друковану плату (рисунок 8).

Мал. 8. Приклад панелі з прорізами зі склотекстоліту для монтажу фільтрів випрямляча, що згладжують.

Для виготовлення такої панелі знадобиться прямокутний шматочок склотекстоліту. За допомогою саморобного різака (рисунок 9), виготовленого з ножівочного полотна по металу, прорізаємо мідну фольгу вздовж по всій довжині, потім одну з частин, що виходять, розрізаємо перпендикулярно навпіл.

Мал. 9. Саморобний різак з ножівочного полотна, виготовлений на верстаті.

Після цього намічаємо та свердлимо отвори для деталей та кріплення, зачищаємо тоненьким наждачним папером мідну поверхню та лудимо її за допомогою флюсу та припою. Впаюємо деталі та підключаємо до схеми.

Висновок

Ось такий нескладний блок живлення був виготовлений для майбутнього саморобного підсилювача потужності звукової частоти. Залишиться доповнити його схемою плавного включення (Soft start) та режиму очікування.

UPD: Юрій Глушнєв надіслав друковану плату для складання двох стабілізаторів з напругою +22В та +12В. На ній зібрані дві схеми STAB+POW (рис. 3) на мікросхемах LM317, 7812 та транзисторах TIP42.

Мал. 10. Друкована плата стабілізаторів напруги на +22В та +12В.

Завантажити – (63 КБ).

Ще одна друкована плата розроблена під схему регульованого стабілізатора напруги STAB+REG на основі LM317:

Мал. 11. Друкована плата для регульованого стабілізатора напруги на основі мікросхеми LM317.

Здавалося б, що може бути простіше, підключити підсилювач до блоку живлення, і чи можна насолоджуватися улюбленою музикою?

Однак, якщо згадати, що підсилювач по суті модулює згідно із законом вхідного сигналу напругу джерела живлення, то стане зрозуміло, що до питань проектування та монтажу блоку живленняварто підходити дуже відповідально.

Інакше помилки та прорахунки допущені при цьому можуть зіпсувати (в плані звуку) будь-який, навіть найякісніший і найдорожчий підсилювач.

Стабілізатор чи фільтр?

Дивно, але найчастіше для живлення підсилювачів потужності використовуються прості схеми з трансформатором, випрямлячем і конденсатором, що згладжує. Хоча у більшості електронних пристроїв сьогодні використовуються стабілізовані блоки живлення. Причина цього полягає в тому, що дешевше і простіше спроектувати підсилювач, який мав би високий коефіцієнт придушення пульсацій по ланцюгах живлення, ніж зробити відносно потужний стабілізатор. Сьогодні рівень придушення пульсацій типового підсилювача становить близько 60дБ для частоти 100Hz, що практично відповідає параметрам стабілізатора напруги. Використання в підсилювальних каскадах джерел постійного струму, диференціальних каскадів, роздільних фільтрів у ланцюгах живлення каскадів та інших схемотехнічних прийомів дозволяє досягти ще більших значень.

живлення вихідних каскадівнайчастіше робиться нестабілізованим. Завдяки наявності в них 100% негативного зворотного зв'язку, одиничному коефіцієнту посилення, наявності ТОВС, запобігається проникненню на вихід фону і пульсацій напруги живлення.

Вихідний каскад підсилювача насправді є регулятором напруги (живлення), поки не увійде в режим кліпування (обмеження). Тоді пульсації напруги живлення (частотою 100 Гц) модулюють вихідний сигнал, що звучить просто жахливо:

Якщо для підсилювачів з однополярним живленням відбувається модуляція тільки верхньої напівхвилі сигналу, то підсилювачі з двополярним живленням модулюються обидві напівхвилі сигналу. Більшості підсилювачів властивий цей ефект при великих сигналах (потужностях), але ніяк не відбивається в технічних характеристиках. У добре спроектованому підсилювачі ефекту кліпування не повинно відбуватися.

Щоб перевірити свій підсилювач (точніше блок живлення підсилювача), ви можете провести експеримент. Подайте на вхід підсилювача сигнал частотою трохи вище за чутну вами. У моєму випадку достатньо 15 кГц: (. Підвищуйте амплітуду вхідного сигналу, поки підсилювач не увійде в кліпінг. У цьому випадку ви почуєте в динаміках гул (100Гц). За його рівнем можна оцінити якість блоку живлення підсилювача.

Попередження! Обов'язково перед цим експериментом відключіть твіттер вищої акустичної системи, інакше він може вийти з ладу.

Стабілізоване джерело живлення дозволяє уникнути цього ефекту та призводить до зниження спотворень при тривалих перевантаженнях. Проте, з урахуванням нестабільності напруги мережі, втрати потужності на стабілізаторі становлять приблизно 20%.

Інший спосіб послабити ефект кліпування це харчування каскадів через окремі RC-фільтри, що теж дещо знижує потужність.

У серійній техніці таке рідко застосовується, оскільки, крім зниження потужності, збільшується ще й вартість виробу. Крім того, застосування стабілізатора в підсилювачах класу АВ може призводити до збудження підсилювача через резонанс петель зворотного зв'язку підсилювача і стабілізатора.

Втрати потужності можна значно скоротити, якщо використовувати сучасні імпульсні блоки живлення. Проте тут спливають інші проблеми: низька надійність (кількість елементів у такому блоці живлення суттєво більша), висока вартість (при одиничному та дрібно-серійному виробництві), високий рівень ВЧ-перешкод.

Типова схема блоку живлення для підсилювача з вихідною потужністю 50Вт представлена ​​на малюнку:

Вихідна напруга за рахунок конденсаторів, що згладжують більше вихідної напруги трансформатора приблизно в 1,4 рази.

Пікова потужність

Незважаючи на зазначені недоліки, при живленні підсилювача від нестабілізованогоджерела можна отримати деякий бонус - короткочасну (пікову) потужність вище, ніж потужність блоку живлення, за рахунок великої ємності конденсаторів, що фільтрують. Досвід показує, що потрібно щонайменше 2000мкФ на кожні 10Вт вихідної потужності. За рахунок цього ефекту можна заощадити на трансформаторі живлення можна використовувати менш потужний і, відповідно, дешевий трансформатор. Майте на увазі, що вимірювання на стаціонарному сигналі цього ефекту не виявлять, він проявляється лише при короткочасних піках, тобто при прослуховуванні музики.

Стабілізований блок живлення такого ефекту не дає.

Паралельний чи послідовний стабілізатор?

Існує думка, що паралельні стабілізатори краще в аудіопристроях, так як контур струму замикається в локальній петлі навантаження-стабілізатор (виключається джерело живлення), як показано на малюнку:

Той самий ефект дає установка роздільного конденсатора на виході. Але в цьому випадку обмежує нижня частота сигналу, що посилюється.

Захисні резистори

Кожному радіоаматору напевно знайомий запах горілого резистора. Це запах лаку, що горить, епоксидної смоли і... грошей. Тим часом дешевий резистор може врятувати ваш підсилювач!

Автор при першому включенні підсилювача в ланцюгах живлення замість запобіжників встановлює низькоомні (47-100 Ом) резистори, які в кілька разів дешевші за запобіжники. Це не раз рятувало дорогі елементи підсилювача від помилок у монтажі, неправильно виставленого струму спокою (регулятор поставили на максимум замість мінімуму), переплутаної полярності живлення тощо.

На фото показано підсилювач, де монтажник переплутав транзистори TIP3055 з TIP2955.

Транзистори у результаті не постраждали. Все закінчилося добре, але не для резисторів, і кімнату доводилося провітрювати.

Головне - падіння напруги

При проектуванні друкованих плат блоків живлення і не тільки не слід забувати, що мідь не є надпровідником. Особливо це важливо для "земляних" (загальних) провідників. Якщо вони тонкі і утворюють замкнуті контури або довгі ланцюги, то через струм, що протікає, на них виходить падіння напруги і потенціал у різних точках виявляється різним.

Для мінімізації різниці потенціалів прийнято загальний провід (землю) розводити як зірки — коли кожному споживачеві йде свій провідник. Не варто термін «зірка» розуміти буквально. На фото показаний приклад такого правильного розведення загального дроту:

У лампових підсилювачах опір анодного навантаження каскадів досить високий, близько 4кОм і вище, а струми не дуже великі, тому опір провідників не відіграє суттєвої ролі. У транзисторних підсилювачах опору каскадів істотно нижче (навантаження взагалі має опір 4Ом), а струми набагато вищі, ніж лампових підсилювачах. Тому вплив провідників тут може бути дуже суттєвим.

Опір доріжки на друкованій платі у шість разів вищий, ніж опір відрізка мідного дроту такої ж довжини. Діаметр взятий 0,71 мм, це типовий провід, який використовується при монтажі лампових підсилювачів.

0.036 Ом на відміну від 0.0064 Ом! Враховуючи, що струми у вихідних каскадах транзисторних підсилювачів можуть у тисячу разів перевищувати струм у ламповому підсилювачі, отримуємо, що падіння напруги на провідниках може бути в 6000! разів більше. Можливо, це одна з причин, чому транзисторні підсилювачі звучать гірше за лампові. Це також пояснює, чому зібрані на друкованих платах лампові підсилювачі часто звучать гірше за прототип, зібраний навісним монтажем.

Не варто забувати закон Ома! Для зниження опору друкованих провідників можна використовувати різні прийоми. Наприклад, покрити доріжку товстим шаром олова або припаяти вздовж доріжки луджений товстий дріт. Варіанти показані на фото:

Імпульси заряду

Для запобігання проникненню фону мережі в підсилювач потрібно вжити заходів від проникнення імпульсів заряду конденсаторів, що фільтрують, в підсилювач. Для цього доріжки від випрямляча повинні йти безпосередньо на конденсатор фільтра. Ними циркулюють потужні імпульси зарядного струму, тому нічого іншого до них підключати не можна. Ланцюги живлення підсилювача повинні підключатися до висновків конденсаторів фільтра.

Правильне підключення (монтаж) блока живлення для підсилювача з однополярним живленням показано на малюнку:

Збільшення на кліку

На малюнку показано варіант друкованої плати:

Пульсації

Більшість нестабілізованих джерел живлення мають після випрямляча тільки один конденсатор, що згладжує (або кілька включених паралельно). Для покращення якості живлення можна використовувати простий трюк: розбити одну ємність на дві, а між ними увімкнути резистор невеликого номіналу 0,2-1 Ом. При цьому навіть дві ємності меншого номіналу можуть виявитися дешевшими за одну велику.

Це дає більш плавні пульсації вихідної напруги з меншим рівнем гармонік:

При великих струмах падіння напруги на резистори може стати суттєвим. Для його обмеження до 0,7В паралельно резистори можна включити потужний діод. У цьому випадку, правда, на піках сигналу, коли діод відкриватиметься, пульсації вихідної напруги знову стануть «жорсткими».

Далі буде...

Статтю підготовлено за матеріалами журналу «Практична електроніка щодня»

Вільний переклад: Головного редактора «РадіоГазети»

Багато хто знає як я люблю розбиратися з різними блоками живлення. На цей раз у мене на столі трохи незвичайний блок живлення, принаймні такий я ще не тестував. Та й за великим рахунком взагалі не зустрічав раніше оглядів блоків живлення подібного різновиду, хоча річ по-своєму цікава і я раніше робив подібні блоки живлення сам.
Замовити я його вирішив із чистої цікавості, вирішив, що може бути корисним. Втім, докладніше в огляді.

Взагалі, варто напевно почати з невеликого ліричного вступу. Багато років тому я досить сильно захоплювався аудіотехнікою, пройшов як через повністю саморобні варіанти, так і «гібриди», де використовувалися РОЗУМ потужністю до 100 Ватів з магазину Юний технік, та напіврозібрана Радіотехніка УКУ 010, 101 та Одіссей 010, потім був Фенікс 20 .
Навіть намагався зібрати УМЗЧ Сухова, але щось тоді не пішло, вже й не згадаю що саме.

Акустика також різна була як саморобна, так і готова, наприклад Романтика 50ас-105, Клівер 150ас-009.

Але найбільше запам'яталися Амфітон 25АС 027, правда, вони у мене були дещо доопрацьовані. Принагідно до невеликих змін схеми та конструкції я замінив рідні динаміки 50 ГДН на 75 ГДН.
Це і попередні фото не мої, тому що моя апаратура давно продана, а я потім перейшов на Sven IHOO 5.1, а потім узагалі почав слухати лише дрібні комп'ютерні стовпчики. Так, ось такий регрес.

Але ось щось почали бродити в голові думки, зробити щось, наприклад підсилювач потужності, можливо просто так, можливо взагалі все робити інакше. Але в результаті вирішив замовити блок живлення. Звичайно я можу його зробити сам, мало того, в одному з оглядів я не тільки це робив, а й виклав докладну інструкцію, але до цього ще повернуся, а поки перейду до огляду.

Почну зі списку заявлених технічних характеристик:
Напруга живлення – 200-240 Вольт
Вихідна потужність - 500 Ватт
Вихідна напруга:
Основне - ±35 Вольт
Допоміжне 1 - ± 15 Вольт 1 Ампер
Допоміжне 2 – 12 Вольт 0.5 Ампера, гальванічно відв'язане від інших.
Розміри – 133 x 100 x 42 мм

Канали ± 15 і 12 Вольт мають стабілізацію, основна напруга ±35 Вольт не стабілізована. Тут я, напевно, висловлю свою думку.
Мене часто запитують, який блок живлення купити для одного чи іншого підсилювача. На що я зазвичай відповідаю – простіше зібрати самому на базі відомих драйверів IR2153 та їх аналогів. Перше ж питання, яке слідує після цього - так у них немає стабілізації напруги.
Так, особисто на мій погляд - стабілізація напруги харчування УМЗЧ не лише не потрібна, а іноді й шкідлива. Справа в тому, що стабілізований БП зазвичай більше шумить на ВЧ і, крім того, можуть бути проблеми з ланцюгами стабілізації, тому що підсилювач потужності споживає енергію не рівномірно, а сплесками. Ми слухаємо музику, а не одну частоту.
БП без стабілізації зазвичай має трохи вище ККД, так як трансформатор завжди працює в оптимальному режимі, не має зворотного зв'язку і тому більше нагадує звичайний трансформатор, але з меншим активним опором обмоток.

Ось, власне, перед нами і приклад БП для підсилювачів потужності.

Упаковка м'яка, але замотали так, що навряд чи вдасться його пошкодити в процесі доставки, хоча протистояння пошти та продавців, напевно, буде вічним.

Зовні виглядає красиво, особливо і не причепишся.

Розмір відносно компактний, особливо якщо порівнювати із звичайним трансформатором відповідної потужності.

Зрозуміліші розміри є на сторінці товару в магазині.

1. На вході блока живлення встановлено роз'єм, що виявилося досить зручним.
2. Є запобіжник і повноцінний вхідний фільтр. Ось тільки про термістор, який захищає від кидків струму як мережу, так і діодний міст із конденсаторами, забули, це погано. Також у районі вхідного фільтра розташовані контактні майданчики, які треба замкнути для переведення БП на напругу 110-115 Вольт. Перед першим включенням краще перевірити, чи не замкнуті майданчики, якщо у вас в мережі 220-230.
3. Діодний міст KBU810, все б нічого, але він без радіатора, а при 500 Ватт він вже бажаний.
4. Вхідні конденсатори, що фільтрують, мають заявлену ємність 470 мкФ, реальна близько 460 мкФ. Так як вони включені послідовно, то загальна ємність вхідного фільтра становить 230мкФ, замало для вихідної потужності 500 Ватт. До речі плата передбачає встановлення та одного конденсатора. Але в будь-якому випадку піднімати ємність без установки термістора я не радив би. Причому праворуч від запобіжника є навіть місце для термістора, треба лише впаяти його та перерізати під ним доріжку.

В інверторі застосовані транзистори IRF740, хоч і далеко не нові транзистори, але раніше я їх також широко застосовував у таких застосуваннях. Як альтернатива, IRF830.
Транзистори встановлені на окремих радіаторах, зроблено це почасти не так. Радіатори з'єднані з корпусом транзистора, причому у місці кріплення самого транзистора, а й монтажні висновки радіатора з'єднані самій платі. На мій погляд погане рішення, оскільки буде зайве випромінювання в ефір на частоті перетворення, принаймні нижній транзистор інвертора (на фото він далекий) я відв'язав би від радіатора, а радіатор від схеми.

Керує транзисторами невідомий модуль, але судячи з наявності резистора живлення, та й просто мого досвіду, думаю що не сильно помилюся, якщо скажу що всередині стоїть банальна IR2153. правда, навіщо робити такий модуль, для мене залишилося загадкою.

Інвертор зібраний за напівмостовою схемою, але як середня точка використовується не точка з'єднання фільтруючих електролітичних конденсаторів, а два плівкових конденсатора ємністю 1мкФ (на фото два паралельно трансформатору), а первинна обмотка підключена через третій конденсатор, також ємністю 1мкФ (на фото .
Рішення відоме і по своєму зручне, тому що дозволяє вельми просто не тільки збільшити ємність вхідного конденсатора, що фільтрує, а і застосувати один на 400 Вольт, що може бути корисним при апгрейді.

Габарит трансформатора дуже скромний для заявленої потужності 500 Ватт. Я звичайно протестую ще його під навантаженням, але вже можу сказати, що на мій погляд його реальна тривала потужність більш ніж на 300-350 Ватт.

На сторінці магазину, у переліку ключових особливостей, було вказано -

3. Transformers 0.1 mm * 100 multi-strand oxygen-free нарізаний wire, heat is very low, efficiency is more than 90%.

Що в перекладі означає - у трансформаторі використана обмотка зі 100 штук безкисневих проводів діаметром 0.1мм, зменшений нагрів та ККД вище 90%.
Ну ККД я перевірю потім, а ось щодо того, що обмотка багатодротяна, факт. Я звичайно їх не перераховував, але джгут досить непоганий і даний варіант намотування дійсно позитивно позначається на якості роботи трансформатора, зокрема і всього БП в цілому.

Не забули і про конденсатор, що з'єднує гарячу і холодну сторону БП, причому поставили його правильного (Y1) типу.

У вихідному випрямлячі основних каналів застосовані діодні зборки MUR1620CTR і MUR1620CT (16 Ампер 200 Вольт), причому виробник не став колгоспити «гібридні» варіанти, а поставив як належить, дві комплементарні збірки, одна із загальним катодом, а інша з загальним. Обидві збірки встановлені на окремих радіаторах і як у випадку з транзисторами, вони не ізольовані від компонентів. Але в даному випадку проблема може бути тільки в плані електробезпеки, хоча якщо корпус закритий, нічого страшного в цьому немає.
У вихідному фільтрі задіяно по парі конденсаторів 1000мкФ х 50 Вольт, що на мій погляд обмаль.

Крім того, для зменшення пульсацій між конденсаторами встановлений дросель, а конденсатори, що стоять після нього, додатково зашунтовані 100 керамічним нФ.
Взагалі на сторінці товару було написано -

1. Всі високі частоти low-impedance electrolytic capacitors specifications, low ripple.

У перекладі всі конденсатори мають низький імпеданс для зменшення пульсацій. Загалом так воно і є, застосовані Cheng-X, але це по суті просто трохи покращений варіант звичайних китайських конденсаторів і я б краще поставив мою улюблену Samwha RD або Capxon KF.

Паралельно конденсаторам немає розрядних резисторів, хоча місце на платі для них є, тому на вас можуть чекати «сюрпризи», оскільки заряд тримається досить довго.

Додаткові канали живлення підключені до своїх обмоток трансформатора, причому канал 12 Вольт гальванічно відв'язаний від інших.
Кожен канал має незалежну стабілізацію напруги, дроселі для зменшення перешкод та керамічні конденсатори по виходу. Але ви напевно помітили, що діодів у випрямлячі п'ять. Канал 12 Вольт живиться від однонапівперіодного випрямляча.

По виходу, як і по входу, стоять клемники, причому досить непоганої якості та конструкції.

На сторінці товару є фото зверху, де видно все й одразу. Вже потім помітив, що в магазині на всіх фото є монтажні стійки, в комплекті їх не було:(

Друкована плата двостороння, якість дуже висока, використано склотекстоліт, а не звичний гетинакс. В одному з вузьких місце зроблено захисний проріз.
Знизу також виявилася пара резисторів, припустимо, що це примітивна схема захисту від перевантаження, яку іноді додають драйверів на IR2153. Але, чесно кажучи, я б на неї не розраховував.

Також знизу друкованої плати є маркування виходів і варіанти вихідних напруг, під які виготовляються дані плати. Трохи заінтригували дві речі - два однакові варіанти ± 70 Вольт і замовний варіант.

Перед тим, як перейти до тестів, трохи розповім про свій варіант такого БП.
Приблизно три з половиною роки тому я викладав регульовану БП, де використовувався блок живлення, зібраний приблизно за такою ж схемою.

У зібраному вигляді він також виглядав досить схожим, вибачте за погану якість фото.

Якщо прибрати з мого варіанта все «зайве», наприклад, вузол регулювання обертів вентилятора в залежності від температури, а також умощений драйвер транзисторів і схему додаткового живлення від виходу інвертора, ми отримаємо схему БП, що оглядається.
По суті, це той же БП, тільки вихідних напруг більше. Взагалі схемотехніка даного БП дуже проста, простіше лише банальний автогенератор.

Крім того, БП забезпечений примітивною схемою обмеження вихідної потужності, підозрюю що реалізована вона так, як показано на виділеній ділянці схеми.

Але подивимося на що здатна дана схема та її реалізація в блоці живлення.
Тут слід зазначити, що оскільки стабілізація основного напруги відсутня, воно безпосередньо залежить від напруги у мережі.
При вхідній напрузі 223 Вольта вихідне становить 35.2 у режимі холостого ходу. Споживання у своїй 3.3 Ватта.

При цьому є помітне нагрівання резистора живлення драйвера транзисторів. Його номінал 150 кОм, що при 300 Вольт дає потужність, що розсіюється, порядку 0.6 Ватта. Цей резистор нагрівається незалежно від навантаження блока живлення.
Також помітне невелике нагрівання трансформатора, фото зроблено приблизно через 15 хвилин після включення.

Для тесту навантаження була зібрана конструкція, що складається з двох електронних навантажень, осцилографа і мультиметра.
Мультиметр вимірював один канал живлення, другий канал контролювався вольтметром електронного навантаження, яке було підключено короткими проводами.

Не втомлюватиму читача великим перерахуванням тестів, тому відразу перейду до осцилограм.
1, 2. Різні точки виходу БП до діодних складання, і з різним часом розгортки. Частота роботи інвертора становить 70 кгц.
3, 4. Пульсації перед дроселем каналу 12 Вольт та після нього. Після КРЕНки взагалі все гладко, але є проблема, напруга в цій точці всього близько 14.5 Вольта без навантаження основних каналів та 13.6-13.8 з навантаженням, що мало для стабілізатора 12 Вольт.

Навантажувальні тести проходили так:
Спочатку навантажував один канал на 50%, потім другий на 50%, потім навантаження першого піднімав до 100%, а потім другий. У результаті виходило чотири режими навантаження - 25-50-75-100%.
Спочатку що на виході по ВЧ, на мій погляд дуже непогано, пульсації мінімальні, а при встановленні додаткового дроселя їх взагалі можна звести майже до нуля.

А ось на частоті 100 Гц все досить сумно, замала ємність по входу, замала.
Повний розмах пульсацій при 500 Вт вихідної потужності становить близько 4 Вольт.

Навантажувальні випробування. Так як напруга під навантаженням просідала, то я в міру цього піднімав струму навантаження, щоб вихідна потужність приблизно відповідала ряду 125-250-375-500 Ватт.
1. Перший канал – 0 Ватт, 42.4 Вольта, другий канал – 126 Ватт, 33.75 Вольта
2. Перший канал – 125.6 Ватта, 32.21 Вольта, другий канал – 130 Ватт, 32.32 Вольта.
3. Перший канал – 247.8 Ватта, 29.86 Вольта, другий канал – 127 Ватт, 30.64 Вольта.
4. Перший канал – 236 Ватт, 29.44 Вольта, другий канал – 240 Ватт, 29.58 Вольта.

Ви напевно помітили, що у першому тесті напруга не навантаженого каналу більша за 40 Вольт. Це зумовлено викидами напруги, оскільки навантаження немає зовсім, то напруга плавно піднімалося, навіть невелике навантаження повертала напругу в норму.

Одночасно вимірювалося споживання, але так як є відносно велика похибка при вимірюванні вихідної потужності, то розрахункові значення ККД я також наводитиму орієнтовно.
1. 25% навантаження, ККД 89.3%
2. 50% навантаження, ККД 91.6%
3. 75% навантаження, ККД 90%
4. 476 Ватт, близько 95% навантаження, ККД 88%
5, 6. Просто заради цікавості виміряв коефіцієнт потужності при 50 і 100% потужності.

Загалом результати приблизно схожі на заявлені 90%.

Тести показали досить непогану роботу блоку живлення і все було б чудово, якби не звична ложка дьогтю у вигляді нагріву. Ще на початку я оцінив приблизно потужність БП в 300-350 Ватт.
У процесі звичного тесту з поступовим прогріванням та інтервалами по 20 хвилин я з'ясував, що при потужності 250 Ватт Бп поводиться просто чудово, нагрівання компонентів приблизно таке:
Діодний міст - 71
Транзистори - 66
Трансформатор (магнітопровід) - 72
Вихідні діоди - 75

Але коли я підняв потужність до 75% (375 Ватт), то через 10 хвилин картина була зовсім дурна
Діодний міст - 87
Транзистори - 100
Трансформатор (магнітопровід) – 78
Вихідні діоди - 102 (Навантаженіший канал)

Спробувавши розібратися з проблемою, я з'ясував, що йде сильний перегрів обмоток трансформатора, тому прогрівається магнітопровід, знижується його індукція насичення і він починає входити в насичення в результаті різко збільшується нагрівання транзисторів (пізніше я реєстрував температуру до 108 градусів) тест. При цьому тести "на холодну" з потужністю 500 Ватт проходили нормально.

Нижче пара термофото, перше при потужності навантаження 25%, друге при 75% відповідно через пів години (20+10 хвилин). Температура обмоток досягла 146 градусів та був помітний запах перегрітого лаку.

Загалом тепер підіб'ю деякі підсумки, частково невтішні.
Загальна якість виготовлення дуже хороша, але є деякі конструктивні нюанси, наприклад, установка транзисторів без ізоляції від радіаторів. Тішить велику кількість вихідних напруг, наприклад 35 Вольт для живлення підсилювача потужності, 15 для попереднього підсилювача та незалежні 12 Вольт для будь-яких сервісних пристроїв.

Є схемні недоробки, наприклад, відсутність термістора по входу і мала ємність вхідних конденсаторів.
У характеристиках було заявлено, що додаткові канали 15 Вольт можуть видати струм до 1 Ампера, реально я б не чекав більше 0.5 Ампера без додаткового охолодження стабілізаторів. Канал 12 Вольт швидше за все взагалі не видасть більше 200-300мА.

Але всі ці проблеми або критичні, або легко вирішуються. Найскладніша проблема – нагрівання. БП може довго віддавати до 250-300 Ватт, 500 Ватт тільки відносно короткочасно, або доведеться додавати активне охолодження.

Принагідно у мене виникло невелике питання до шановної громадськості. Є думки зробити свій підсилювач відповідно до оглядів. Але який був би цікавіший, підсилювач потужності, попередній, якщо РОЗУМ, то яку потужність тощо. Особисто мені він не особливо потрібен, але от поколупатися настрій є. Обозреваемый БП до цього має слабке ставлення:)

На цьому у мене все, сподіваюся, що інформація була корисна і як зазвичай чекаю питань у коментарях.

Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.

Планую купити +38 Додати в обране Огляд сподобався +115 +179

Зробив ще й інвертор, щоби можна було живити від 12 В, тобто автомобільний варіант. Після того, як усе зробив у плані УНЧ, було поставлено питання: чим тепер його годувати? Навіть для тих самих тестів, або щоб просто послухати? Думав обійдеться все АТХ БП, але при спробі «навалити», БП надійно йде на захист, а переробляти якось не дуже хочеться... І тут осяяла думка зробити свій, без жодних «прибамбасів» БП (крім захисту, зрозуміло). Почав із пошуку схем, придивлявся до відносно не складних для мене схем. У результаті зупинився на цій:

Навантаження тримає відмінно, але заміна деяких деталей на потужніші дозволить вичавити з неї 400 Вт і більше. Мікросхема IR2153 - драйвер, що самотактується, який розроблявся спеціально для роботи в баластах енергозберігаючих ламп. Вона має дуже мало споживання струму і може харчуватися через обмежувальний резистор.

Складання пристрою

Почнемо з травлення плати (травлення, зачистка, свердління). Архів з ПП.

Спочатку прикупив деякі відсутні деталі (транзистори, ірка та потужні резистори).

До речі, мережевий фільтр повністю зняв із БП від програвача дисків:

Тепер найцікавіше в ІІП - трансформатор, хоча нічого складного тут немає, просто треба зрозуміти, як його правильно мотати, і все те. Для початку потрібно знати, чого і скільки намотувати, для цього є безліч програм, проте найпоширеніша і популярна у радіоаматорів це - ExcellentIT. У ній ми й розраховуватимемо наш трансформатор.

Як бачимо, вийшло у нас 49 витків первинна обмотка і дві обмотки по 6 витків (вторинна). Мотатимемо!

Виготовлення трансформатора

Так як у нас кільце, швидше за все грані його будуть під кутом 90 градусів, і якщо провід мотати прямо на кільце, можливе пошкодження лакової ізоляції, і як наслідок міжвиткове КЗ тощо. Щоб виключити цей момент, грані можна акуратно спиляти напилком, або обмотати Х/Б ізолентою. Після цього можна мотати первичку.

Після того, як намотали, ще раз замотуємо ізолентою кільце з первинною обмоткою.

Потім зверху мотаємо вторинну обмотку, правда, тут трохи складніше.

Як видно у програмі, вторинна обмотка має 6+6 витків, та 6 жил. Тобто нам потрібно намотати дві обмотки по 6 витків 6 жилами дроту 0,63 (можна вибрати, попередньо написавши в полі з бажаним діаметром дроту). Або ще простіше, потрібно намотати 1 обмотку, 6 витків 6 жилами, а потім ще раз таку саму. Щоб зробити цей процес простіше, можна, і навіть потрібно мотати в дві шини (шина-6 жив однієї обмотки), так ми уникаємо перекосу по напрузі (хоча він може бути, але маленький, і часто не критичний).

За бажанням, вторинну обмотку можна ізолювати, але не обов'язково. Тепер після цього припаюємо трансформатор первинною обмоткою до плати, вторинну до випрямляча, а випрямляч у мене використаний однополярний із середньою точкою.

Витрата міді звичайно більше, але менше втратою (відповідно менше нагрівання), і можна використовувати всього одну діодну збірку з БП АТХ, що відслужив свій термін, або просто неробочий. Перше включення обов'язково проводимо з включеною в розрив живлення від мережі лампочкою, в моєму випадку просто витягнув запобіжник, і його гніздо відмінно вставляється вилка від лампи.

Якщо лампа спалахнула і згасла, це нормально, тому що зарядився мережевий конденсатор, але у мене даного явища не було, або через термістор, або через те, що я тимчасово поставив конденсатор всього на 82 мкФ, а може все місце забезпечує плавний запуск. У результаті якщо немає проблем, можна включати в мережу ИИП. У мене при навантаженні 5-10 А, нижче 12 В не просідав, то що потрібно для живлення авто підсилювачів!

1. Якщо потужність близько 200 Вт, то резистор, що задає поріг захисту R10, повинен бути 0,33 Ом 5 ​​Вт. Якщо він буде в обриві або згорить, згорять усі транзистори, а також мікросхема.
2. Мережевий конденсатор вибирається із розрахунку: 1-1,5 мкФ на 1 Вт потужності блоку.
3. У цій схемі частота перетворення приблизно 63 кГц, і в ході експлуатації, напевно, краще для кільця марки 2000НМ, частоту зменшити до 40-50 кГц, так як гранична частота, на якій працює кільце без нагріву - 70-75 кГц. Не варто гнатися за великою частотою, для даної схеми і кільця марки 2000НМ, буде оптимально 40-50 кГц. Занадто велика частота призведе до комутаційних втрат на транзисторах та значних втрат на трансформаторі, що викличе його значне нагрівання.
4. Якщо у вас на холостому ходу при правильному складанні нагрівається трансформатор і ключі, спробуйте знизити ємність конденсатора снаббера С10 з 1 нФ до 100-220 пкФ. Ключі необхідно ізолювати від радіатора. Замість R1 можна використовувати термістор із БП АТХ.

Ось кінцеві фото проекту блоку живлення:

​

Обговорити статтю Потужний імпульсний мережевий двополярний блок живлення