Zasilacz impulsowy Wzmacniacz domowy - wzmacniacz i jednostka zabezpieczająca Najważniejszy jest spadek napięcia

Wydawałoby się, że prościej byłoby podłączyć wzmacniacz do zasilacz i możesz cieszyć się ulubioną muzyką?

Jeśli jednak przypomnimy sobie, że wzmacniacz zasadniczo moduluje napięcie źródła zasilania zgodnie z prawem sygnału wejściowego, staje się jasne, że problemy projektowe i instalacyjne zasilacz należy podchodzić bardzo odpowiedzialnie.

W przeciwnym razie popełnione w tym przypadku błędy i błędne obliczenia mogą zrujnować (dźwiękowo) każdy, nawet najwyższej jakości i najdroższy wzmacniacz.

Stabilizator czy filtr?

Co zaskakujące, do zasilania wzmacniaczy mocy stosuje się najczęściej proste obwody z transformatorem, prostownikiem i kondensatorem wygładzającym. Chociaż większość współczesnych urządzeń elektronicznych korzysta z zasilaczy stabilizowanych. Dzieje się tak dlatego, że taniej i łatwiej jest zaprojektować wzmacniacz o wysokim współczynniku tłumienia tętnień zasilania niż zbudować stosunkowo mocny stabilizator. Obecnie poziom tłumienia tętnień typowego wzmacniacza wynosi około 60 dB dla częstotliwości 100 Hz, co praktycznie odpowiada parametrom stabilizatora napięcia. Zastosowanie źródeł prądu stałego, stopni różnicowych, oddzielnych filtrów w obwodach zasilających stopnie oraz innych technik obwodów w stopniach wzmacniacza pozwala na osiągnięcie jeszcze większych wartości.

Odżywianie stopnie wyjściowe najczęściej wykonane nieustabilizowane. Ze względu na obecność 100% ujemnego sprzężenia zwrotnego, wzmocnienia jedności i obecności OOOS, zapobiega się przenikaniu tętnień tła i napięcia zasilania na wyjście.

Stopień wyjściowy wzmacniacza jest zasadniczo regulatorem napięcia (zasilania), dopóki nie przejdzie w tryb obcinania (ograniczania). Następnie tętnienie napięcia zasilania (100 Hz) moduluje sygnał wyjściowy, co brzmi po prostu okropnie:

Jeżeli dla wzmacniaczy z zasilaniem unipolarnym modulowana jest tylko górna półfala sygnału, to dla wzmacniaczy z zasilaniem bipolarnym modulowane są obie półfale sygnału. Większość wzmacniaczy charakteryzuje się tym efektem przy wysokich sygnałach (mocach), ale nie ma to żadnego odzwierciedlenia w parametrach technicznych. W dobrze zaprojektowanym wzmacniaczu przesterowanie nie powinno występować.

Aby przetestować swój wzmacniacz (dokładniej zasilacz wzmacniacza), możesz przeprowadzić eksperyment. Podaj sygnał na wejście wzmacniacza o częstotliwości nieco wyższej niż słyszalna. W moim przypadku wystarczy 15 kHz:(. Zwiększaj amplitudę sygnału wejściowego, aż wzmacniacz wejdzie w obcinanie. W takim przypadku w głośnikach usłyszysz buczenie (100 Hz). Po jego poziomie możesz ocenić jakość zasilania wzmacniacza.

Ostrzeżenie! Przed przystąpieniem do tego eksperymentu należy wyłączyć głośnik wysokotonowy w systemie głośników, w przeciwnym razie może się on nie powieść.

Stabilizowany zasilacz pozwala uniknąć tego efektu i prowadzi do zmniejszenia zniekształceń podczas długotrwałych przeciążeń. Biorąc jednak pod uwagę niestabilność napięcia sieciowego, strata mocy na samym stabilizatorze wynosi około 20%.

Innym sposobem na zmniejszenie efektu przesterowania jest zasilanie stopni przez oddzielne filtry RC, co również nieco zmniejsza moc.

Jest to rzadko stosowane w technologii seryjnej, ponieważ oprócz zmniejszenia mocy wzrasta również koszt produktu. Ponadto zastosowanie stabilizatora we wzmacniaczach klasy AB może prowadzić do wzbudzenia wzmacniacza na skutek rezonansu pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza i stabilizatora.

Straty mocy można znacznie zmniejszyć stosując nowoczesne zasilacze impulsowe. Jednak pojawiają się tu inne problemy: niska niezawodność (liczba elementów takiego zasilacza jest znacznie większa), wysoki koszt (w przypadku produkcji jednostkowej i na małą skalę), wysoki poziom zakłóceń RF.

Typowy obwód zasilania wzmacniacza o mocy wyjściowej 50W pokazano na rysunku:

Napięcie wyjściowe dzięki kondensatorom wygładzającym jest około 1,4 razy większe niż napięcie wyjściowe transformatora.

Moc szczytowa

Pomimo tych wad, gdy wzmacniacz jest zasilany z niestabilizowanyźródła można uzyskać pewien bonus - moc krótkotrwała (szczytowa) jest wyższa niż moc zasilacza ze względu na dużą pojemność kondensatorów filtrujących. Doświadczenie pokazuje, że na każde 10 W mocy wyjściowej wymagane jest minimum 2000 uF. Dzięki temu efektowi możesz zaoszczędzić na transformatorze mocy - możesz użyć słabszego i odpowiednio tańszego transformatora. Należy pamiętać, że pomiary sygnału stacjonarnego nie wykażą tego efektu; pojawia się on tylko podczas krótkotrwałych szczytów, czyli podczas słuchania muzyki.

Zasilacz stabilizowany nie ma takiego efektu.

Regulator równoległy czy szeregowy?

Istnieje opinia, że ​​​​stabilizatory równoległe są lepsze w urządzeniach audio, ponieważ obwód prądowy jest zamknięty w lokalnej pętli stabilizatora obciążenia (z wyłączeniem zasilacza), jak pokazano na rysunku:

Zainstalowanie kondensatora odsprzęgającego na wyjściu daje ten sam efekt. Ale w tym przypadku ogranicza to niższa częstotliwość wzmocnionego sygnału.

Rezystory zabezpieczające

Zapach spalonego rezystora znany jest zapewne każdemu radioamatorowi. To zapach palonego lakieru, żywicy epoksydowej i… pieniędzy. Tymczasem tani rezystor może uratować Twój wzmacniacz!

Autor włączając wzmacniacz po raz pierwszy, zamiast bezpieczników, które są kilkukrotnie tańsze niż bezpieczniki, instaluje w obwodach zasilających rezystory niskooporowe (47-100 omów). Niejednokrotnie uchroniło to drogie elementy wzmacniacza przed błędami instalacyjnymi, nieprawidłowo ustawionym prądem spoczynkowym (regulator został ustawiony na maksimum zamiast na minimum), odwróconą polaryzacją mocy i tak dalej.

Na zdjęciu wzmacniacz, w którym instalator pomylił tranzystory TIP3055 z TIP2955.

Tranzystory ostatecznie nie uległy uszkodzeniu. Wszystko skończyło się dobrze, ale nie dla rezystorów i pomieszczenie trzeba było przewietrzyć.

Najważniejsze jest spadek napięcia

Projektując płytki drukowane do zasilaczy i nie tylko, nie możemy zapominać, że miedź nie jest nadprzewodnikiem. Jest to szczególnie ważne w przypadku przewodów „uziemionych” (wspólnych). Jeśli są cienkie i tworzą zamknięte pętle lub długie obwody, to pod wpływem przepływającego przez nie prądu następuje spadek napięcia i potencjał w różnych punktach okazuje się inny.

Aby zminimalizować różnicę potencjałów, zwyczajowo prowadzi się wspólny przewód (masę) w kształcie gwiazdy - gdy każdy odbiorca ma swój własny przewodnik. Określenia „gwiazda” nie należy rozumieć dosłownie. Zdjęcie pokazuje przykład takiego prawidłowego podłączenia wspólnego przewodu:

We wzmacniaczach lampowych rezystancja obciążenia anodowego kaskad jest dość wysoka, około 4 kOhm i więcej, a prądy nie są bardzo wysokie, więc rezystancja przewodów nie odgrywa znaczącej roli. We wzmacniaczach tranzystorowych rezystancja stopni jest znacznie niższa (obciążenie ma zwykle rezystancję 4 omów), a prądy są znacznie wyższe niż we wzmacniaczach lampowych. Dlatego wpływ przewodników może być tutaj bardzo znaczący.

Opór ścieżki na płytce drukowanej jest sześciokrotnie większy niż opór kawałka drutu miedzianego o tej samej długości. Przyjmuje się średnicę 0,71 mm, jest to typowy drut używany przy instalowaniu wzmacniaczy lampowych.

0,036 oma w porównaniu do 0,0064 oma! Biorąc pod uwagę, że prądy w stopniach wyjściowych wzmacniaczy tranzystorowych mogą być tysiąc razy większe niż prąd we wzmacniaczu lampowym, stwierdzamy, że spadek napięcia na przewodach może być 6000! razy więcej. Może to być jeden z powodów, dla których wzmacniacze tranzystorowe brzmią gorzej niż wzmacniacze lampowe. To wyjaśnia również, dlaczego wzmacniacze lampowe montowane na płytkach drukowanych często brzmią gorzej niż prototypy montowane powierzchniowo.

Nie zapomnij o prawie Ohma! Aby zmniejszyć rezystancję drukowanych przewodników, można zastosować różne techniki. Na przykład przykryj tor grubą warstwą cyny lub grubego drutu ocynowanego lutem wzdłuż toru. Opcje pokazano na zdjęciu:

Impulsy ładowania

Aby zapobiec przenikaniu tła sieci do wzmacniacza, należy podjąć środki zapobiegające przenikaniu impulsów ładowania kondensatorów filtrujących do wzmacniacza. Aby to zrobić, ścieżki z prostownika muszą iść bezpośrednio do kondensatorów filtra. Krążą przez nie potężne impulsy prądu ładowania, dzięki czemu nic innego nie można do nich podłączyć. Obwody zasilania wzmacniacza należy podłączyć do zacisków kondensatorów filtrujących.

Prawidłowe podłączenie (montaż) zasilacza dla wzmacniacza z zasilaniem pojedynczym pokazano na rysunku:

Kliknij, aby powiększyć

Na rysunku przedstawiono wersję płytki drukowanej:

Marszczyć

Większość niestabilizowanych zasilaczy ma tylko jeden kondensator wygładzający (lub kilka połączonych równolegle) za prostownikiem. Aby poprawić jakość zasilania, można zastosować prosty trik: podzielić jeden pojemnik na dwa i podłączyć między nimi mały rezystor 0,2-1 oma. Co więcej, nawet dwa pojemniki o mniejszej wartości nominalnej mogą okazać się tańsze niż jeden duży.

Zapewnia to płynniejsze tętnienie napięcia wyjściowego przy niższych poziomach harmonicznych:

Przy dużych prądach spadek napięcia na rezystorze może być znaczny. Aby ograniczyć je do 0,7 V, można równolegle z rezystorem podłączyć mocną diodę. W tym przypadku jednak przy szczytach sygnału, gdy dioda się otworzy, tętnienia napięcia wyjściowego znów staną się „twarde”.

Ciąg dalszy nastąpi...

Artykuł powstał na podstawie materiałów z magazynu „Praktyczna Elektronika Każdego Dnia”

Tłumaczenie bezpłatne: Redaktor Naczelny Radia Gazeta

Wzmacniacz częstotliwości audio (AFA) lub wzmacniacz niskiej częstotliwości (LF) to jedno z najpopularniejszych urządzeń elektronicznych. Wszyscy otrzymujemy informacje dźwiękowe za pomocą tego lub innego rodzaju ULF. Nie wszyscy wiedzą, ale wzmacniacze niskiej częstotliwości znajdują zastosowanie także w technice pomiarowej, detekcji defektów, automatyce, telemechanice, obliczeniach analogowych i innych obszarach elektroniki.

Chociaż oczywiście głównym zastosowaniem ULF jest doprowadzenie sygnału dźwiękowego do naszych uszu za pomocą systemów akustycznych, które przekształcają wibracje elektryczne na akustyczne. A wzmacniacz musi to robić możliwie najdokładniej. Tylko w tym przypadku otrzymujemy przyjemność, jaką daje nam ulubiona muzyka, dźwięki i mowa.

Od pojawienia się fonografu Thomasa Edisona w 1877 r. do chwili obecnej naukowcy i inżynierowie usilnie starają się ulepszyć podstawowe parametry ULF: przede wszystkim pod kątem niezawodności transmisji sygnałów dźwiękowych, a także cech konsumenckich, takich jak pobór mocy, rozmiar , łatwość produkcji, konfiguracji i użytkowania.

Począwszy od lat dwudziestych XX wieku powstała klasyfikacja literowa klas wzmacniaczy elektronicznych, która obowiązuje do dziś. Klasy wzmacniaczy różnią się trybami pracy zastosowanych w nich aktywnych urządzeń elektronicznych - lamp próżniowych, tranzystorów itp. Główne klasy „jednoliterowe” to A, B, C, D, E, F, G, H. W przypadku łączenia niektórych trybów litery w oznaczeniu klasy można łączyć. Klasyfikacja nie jest standardem, więc programiści i producenci mogą używać liter dość dowolnie.

Szczególne miejsce w klasyfikacji zajmuje klasa D. Elementy aktywne stopnia wyjściowego ULF klasy D pracują w trybie przełączającym (impulsowym), w przeciwieństwie do innych klas, gdzie najczęściej stosowany jest liniowy tryb pracy elementów aktywnych.

Jedną z głównych zalet wzmacniaczy klasy D jest współczynnik wydajności (efektywności) zbliżający się do 100%. Prowadzi to w szczególności do zmniejszenia mocy wydzielanej przez elementy aktywne wzmacniacza, a w konsekwencji do zmniejszenia gabarytów wzmacniacza na skutek zmniejszenia wielkości radiatora. Takie wzmacniacze stawiają znacznie niższe wymagania co do jakości zasilania, które może być jednobiegunowe i impulsowe. Za dodatkową zaletę można uznać możliwość zastosowania metod cyfrowego przetwarzania sygnału i cyfrowego sterowania ich funkcjami we wzmacniaczach klasy D – wszak we współczesnej elektronice dominują technologie cyfrowe.

Biorąc pod uwagę wszystkie te trendy, firma Master Kit oferuje szeroki wybór wzmacniaczy tej klasyD, zmontowany na tym samym chipie TPA3116D2, ale mający różne cele i moc. Aby kupujący nie tracili czasu na szukanie odpowiedniego źródła zasilania, przygotowaliśmy wzmacniacz + zasilacz, optymalnie do siebie dopasowane.

W tej recenzji przyjrzymy się trzem takim zestawom:

1. (Wzmacniacz LF klasy D 2x50W + zasilacz 24V / 100W / 4,5A);
2. (Wzmacniacz LF klasy D 2x100W + zasilacz 24V / 200W / 8,8A);
3. (Wzmacniacz LF klasy D 1x150W + zasilanie 24V / 200W / 8,8A).

Pierwszy zestaw Zaprojektowany przede wszystkim dla tych, którzy potrzebują minimalnych wymiarów, dźwięku stereo i klasycznego schematu sterowania w dwóch kanałach jednocześnie: głośności, niskich i wysokich częstotliwości. Zawiera i.

Sam dwukanałowy wzmacniacz ma niespotykanie małe wymiary: zaledwie 60 x 31 x 13 mm, nie licząc pokręteł sterujących. Wymiary zasilacza to 129 x 97 x 30 mm, waga – około 340 g.

Pomimo niewielkich rozmiarów wzmacniacz dostarcza uczciwe 50 watów na kanał przy obciążeniu 4 omów i napięciu zasilania 21 woltów!

Jako przedwzmacniacz zastosowano układ RC4508, podwójny specjalizowany wzmacniacz operacyjny sygnałów audio. Umożliwia idealne dopasowanie wejścia wzmacniacza do źródła sygnału i charakteryzuje się wyjątkowo niskim poziomem zniekształceń nieliniowych i szumów.

Sygnał wejściowy doprowadzany jest do trójpinowego złącza o rastrze pinów 2,54 mm, a zasilanie i układy głośnikowe łączone są za pomocą wygodnych złączy śrubowych.

Mały radiator jest instalowany na chipie TPA3116 za pomocą kleju przewodzącego ciepło, którego powierzchnia rozpraszania jest wystarczająca nawet przy maksymalnej mocy.

Należy pamiętać, że w celu zaoszczędzenia miejsca i zmniejszenia gabarytów wzmacniacza nie ma zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją podłączenia zasilania (odwróceniem), dlatego należy zachować ostrożność podczas zasilania wzmacniacza.

Biorąc pod uwagę jego niewielkie rozmiary i wydajność, zakres zastosowań zestawu jest bardzo szeroki - od wymiany przestarzałego lub zepsutego starego wzmacniacza po bardzo mobilny zestaw nagłaśniający do dubbingu wydarzenia lub imprezy.

Podano przykład zastosowania takiego wzmacniacza.

Na płytce nie ma otworów montażowych, ale do tego z powodzeniem można zastosować potencjometry posiadające mocowania na nakrętkę.

Drugi zestaw zawiera dwa układy TPA3116D2, z których każdy jest włączony w trybie mostkowym i zapewnia do 100 watów mocy wyjściowej na kanał, a także przy napięciu wyjściowym 24 woltów i mocy 200 watów.

Za pomocą takiego zestawu i dwóch 100-watowych systemów głośnikowych możesz nagłośnić ważne wydarzenie nawet w plenerze!

Wzmacniacz wyposażony jest w regulację głośności za pomocą przełącznika. Na płytce zainstalowana jest mocna dioda Schottky'ego, która zabezpiecza przed odwróceniem polaryzacji zasilania.

Wzmacniacz wyposażony jest w skuteczne filtry dolnoprzepustowe, zamontowane zgodnie z zaleceniami producenta układu TPA3116 i wraz z nim zapewniające wysoką jakość sygnału wyjściowego.

Zasilanie i układy głośnikowe podłącza się za pomocą złączy śrubowych.

Sygnał wejściowy może być dostarczony albo do trójstykowego złącza o rastrze 2,54 mm, albo za pomocą standardowego złącza audio Jack 3,5 mm.

Grzejnik zapewnia wystarczające chłodzenie obu mikroukładów i jest dociskany do ich podkładek termicznych za pomocą śruby umieszczonej na spodzie płytki drukowanej.

Dla ułatwienia obsługi płytka posiada również zieloną diodę LED sygnalizującą włączenie zasilania.

Wymiary płytki łącznie z kondensatorami i bez pokrętła potencjometru to 105 x 65 x 24 mm, odległości pomiędzy otworami montażowymi to 98,6 i 58,8 mm. Wymiary zasilacza to 215 x 115 x 30 mm, waga około 660 g.

Trzeci set oznacza l, o napięciu wyjściowym 24 woltów i mocy 200 watów.

Wzmacniacz zapewnia do 150 watów mocy wyjściowej przy obciążeniu 4 omów. Głównym zastosowaniem tego wzmacniacza jest zbudowanie wysokiej jakości i energooszczędnego subwoofera.

W porównaniu do wielu innych dedykowanych wzmacniaczy do subwooferów, MP3116btl wyróżnia się w napędzaniu głośników niskotonowych o dużej średnicy. Potwierdzają to recenzje klientów dotyczące danego ULF. Dźwięk jest bogaty i jasny.

Radiator, który zajmuje większość powierzchni płytki drukowanej, zapewnia wydajne chłodzenie TPA3116.

Aby dopasować sygnał wejściowy na wejściu wzmacniacza, zastosowano mikroukład NE5532 - dwukanałowy, niskoszumowy specjalistyczny wzmacniacz operacyjny. Ma minimalne zniekształcenia nieliniowe i szerokie pasmo.

Na wejściu zamontowany jest także regulator amplitudy sygnału wejściowego z wycięciem na śrubokręt. Za jego pomocą można dostosować głośność subwoofera do głośności głównych kanałów.

Aby zabezpieczyć się przed odwróceniem napięcia zasilania, na płytce zainstalowana jest dioda Schottky'ego.

Systemy zasilania i głośników łączone są za pomocą złączy śrubowych.

Wymiary płytki wzmacniacza to 73 x 77 x 16 mm, odległości między otworami montażowymi to 69,4 i 57,2 mm. Wymiary zasilacza to 215 x 115 x 30 mm, waga około 660 g.

Wszystkie zestawy zawierają zasilacze impulsowe MEAN WELL.

Założona w 1982 roku firma jest wiodącym na świecie producentem zasilaczy impulsowych. Obecnie MEAN WELL Corporation składa się z pięciu niezależnych finansowo firm partnerskich z Tajwanu, Chin, USA i Europy.

Produkty MEAN WELL charakteryzują się wysoką jakością, niską awaryjnością i długą żywotnością.

Zasilacze impulsowe, opracowane na bazie nowoczesnych elementów, spełniają najwyższe wymagania w zakresie jakości wyjściowego napięcia stałego i różnią się od konwencjonalnych źródeł liniowych niewielką wagą i dużą wydajnością, a także obecnością zabezpieczeń przed przeciążeniem i zwarciem na wyjściu wyjście.

Zastosowane w prezentowanych zestawach zasilacze LRS-100-24 i LRS-200-24 posiadają wskaźnik zasilania LED oraz potencjometr umożliwiający precyzyjną regulację napięcia wyjściowego. Przed podłączeniem wzmacniacza należy sprawdzić napięcie wyjściowe iw razie potrzeby za pomocą potencjometru ustawić jego poziom na 24 V.

Zastosowane źródła wykorzystują chłodzenie pasywne, dzięki czemu są całkowicie ciche.

Należy zaznaczyć, że wszystkie rozważane wzmacniacze można z powodzeniem zastosować do projektowania systemów odtwarzania dźwięku w samochodach, motocyklach, a nawet rowerach. Podczas zasilania wzmacniaczy napięciem 12 woltów moc wyjściowa będzie nieco mniejsza, ale jakość dźwięku nie ucierpi, a wysoka wydajność pozwala skutecznie zasilać ULF z autonomicznych źródeł zasilania.

Zwracamy również uwagę na fakt, że wszystkie omawiane w tej recenzji urządzenia można kupić pojedynczo oraz w ramach innych zestawów na stronie.

Zestaw konstrukcyjny pozwala na montaż elektronicznego zabezpieczenia nadprądowego dla zasilacza bipolarnego o mocy do 200 W.

Krótki opis

Działanie obwodu

Diagram połączeń:

Uwagi:

Charakterystyka:

"False183700,001RP143651-1False2654 Zestaw ten pozwala na montaż elektronicznego zabezpieczenia nadprądowego dla zasilacza bipolarnego o mocy do 200 W.

Krótki opis
Zabezpieczenie elektroniczne przeznaczone jest do stosowania z bipolarnym zasilaczem UMZCH i pozwala ograniczyć średni pobór prądu bez reagowania na krótkotrwałe przeciążenia. Urządzenie wykorzystuje zabezpieczenie spustowe.

Działanie obwodu
Jeśli prąd obciążenia jest mniejszy niż próg zadziałania, zapala się zielona dioda LED HL3 (HL4). Gdy prąd obciążenia przepływający przez R13 (R14) przekracza próg wyzwalania, następuje spadek napięcia wystarczający do włączenia tranzystora VT5 (VT6), co powoduje, że przerzutnik działa na VT3-VT5 (VT4-VT6). Wyzwalacz omija diodę Zenera VD5 (VD6), a przełącznik na VT1 (VT2) otwiera się. Zaświeci się dioda LED HL1 (HL2), sygnalizując zadziałanie zabezpieczenia. Kondensatory C1, C2, C5, C6 i diody VD1-VD4 wytwarzają podwyższenie napięcia dla bramek tranzystorów polowych VT1, VT2 pracujących w trybie przełączania.
Kondensatory C9, C10 spowalniają reakcję zabezpieczenia.
Diody Zenera VD5, VD6 służą do ochrony obwodu bramka-źródło tranzystorów polowych przed wysokim napięciem.

Diagram połączeń:

Schemat obwodu elektrycznego:

Układ elementów:

Uwagi:
Zwiększając pojemność kondensatorów C9 i C10, można zwiększyć czas reakcji zabezpieczenia.
Jeśli czas reakcji zabezpieczenia zostanie skrócony, a obciążenie ma charakter pojemnościowy, po włączeniu zasilania może nastąpić nieprawidłowe działanie zabezpieczenia. Aby to wyeliminować, należy zmniejszyć pojemność kondensatorów C11 i C14 do 100 μF lub zastosować urządzenie miękkiego startu.

Charakterystyka:
Napięcie zasilania ±15..50 V;
Próg ochrony 1..2 A.

Wykonanie dobrego zasilania wzmacniacza mocy (UPA) lub innego urządzenia elektronicznego to bardzo odpowiedzialne zadanie. Jakość i stabilność całego urządzenia zależy od źródła zasilania.

W tej publikacji opowiem o wykonaniu prostego zasilacza transformatorowego do mojego domowego wzmacniacza mocy niskiej częstotliwości „Phoenix P-400”.

Taki prosty zasilacz może służyć do zasilania różnych obwodów wzmacniacza mocy niskiej częstotliwości.

Przedmowa

Do przyszłego zasilacza (PSU) wzmacniacza miałem już rdzeń toroidalny z nawiniętym uzwojeniem pierwotnym na napięcie ~220V, więc nie było problemu z wyborem zasilacza impulsowego lub opartego na transformatorze sieciowym.

Zasilacze impulsowe charakteryzują się małymi wymiarami i wagą, dużą mocą wyjściową oraz dużą wydajnością. Zasilacz oparty na transformatorze sieciowym jest ciężki, łatwy w produkcji i konfiguracji, a przy ustawianiu obwodu nie trzeba się zmagać z niebezpiecznymi napięciami, co jest szczególnie ważne dla początkujących takich jak ja.

Transformator toroidalny

Transformatory toroidalne w porównaniu z transformatorami z rdzeniami pancernymi wykonanymi z płytek w kształcie litery W mają kilka zalet:

• mniejsza objętość i waga;
• wyższa wydajność;
• lepsze chłodzenie uzwojeń.

Uzwojenie pierwotne zawierało już około 800 zwojów drutu PELSHO o średnicy 0,8 mm; zostało wypełnione parafiną i zaizolowane warstwą cienkiej taśmy fluoroplastycznej.

Mierząc przybliżone wymiary żelazka transformatora, można obliczyć jego całkowitą moc, dzięki czemu można oszacować, czy rdzeń nadaje się do uzyskania wymaganej mocy, czy nie.

Ryż. 1. Wymiary rdzenia żelaznego transformatora toroidalnego.

• Moc całkowita (W) = Powierzchnia okna (cm 2) * Powierzchnia przekroju (cm 2)
• Powierzchnia okna = 3,14 * (d/2) 2
• Pole przekroju = h * ((D-d)/2)

Przykładowo obliczmy transformator o wymiarach żelaza: D=14cm, d=5cm, h=5cm.

• Powierzchnia okna = 3,14 * (5cm/2) * (5cm/2) = 19,625 cm2
• Pole przekroju poprzecznego = 5cm * ((14cm-5cm)/2) = 22,5 cm2
• Całkowita moc = 19,625 * 22,5 = 441 W.

Całkowita moc zastosowanego przeze mnie transformatora okazała się wyraźnie mniejsza niż się spodziewałem – około 250 watów.

Dobór napięć dla uzwojeń wtórnych

Znając wymagane napięcie na wyjściu prostownika za kondensatorami elektrolitycznymi, można w przybliżeniu obliczyć wymagane napięcie na wyjściu uzwojenia wtórnego transformatora.

Wartość liczbowa napięcia stałego za mostkiem diodowym i kondensatorami wygładzającymi wzrośnie około 1,3...1,4 razy w porównaniu do napięcia przemiennego podawanego na wejście takiego prostownika.

W moim przypadku do zasilania UMZCH potrzebne jest dwubiegunowe napięcie prądu stałego - 35 woltów na każdym ramieniu. W związku z tym na każdym uzwojeniu wtórnym musi występować napięcie przemienne: 35 woltów / 1,4 = ~25 woltów.

Na tej samej zasadzie dokonałem przybliżonych obliczeń wartości napięć dla pozostałych uzwojeń wtórnych transformatora.

Obliczanie liczby zwojów i uzwojeń

Aby zasilić pozostałe jednostki elektroniczne wzmacniacza, zdecydowano się na uzwojenie kilku oddzielnych uzwojeń wtórnych. Do nawijania cewek emaliowanym drutem miedzianym wykonano drewniany wahadłowiec. Może być również wykonany z włókna szklanego lub tworzywa sztucznego.

Ryż. 2. Czółenko do uzwojenia transformatora toroidalnego.

Uzwojenie wykonano emaliowanym drutem miedzianym, który był dostępny:

• na 4 uzwojenia mocy UMZCH - drut o średnicy 1,5 mm;
• dla pozostałych uzwojeń - 0,6 mm.

Liczbę zwojów uzwojenia wtórnego dobrałem eksperymentalnie, ponieważ nie znałem dokładnej liczby zwojów uzwojenia pierwotnego.

Istota metody:

1. Nawijamy 20 zwojów dowolnego drutu;
2. Podłączamy uzwojenie pierwotne transformatora do sieci ~220V i mierzymy napięcie na uzwojeniu 20 zwojów;
3. Wymagane napięcie dzielimy przez napięcie uzyskane z 20 zwojów - dowiemy się, ile razy potrzeba 20 zwojów do uzwojenia.

Przykładowo: potrzebujemy 25 V, a z 20 zwojów otrzymamy 5 V, 25 V/5 V=5 - 20 zwojów musimy nawinąć 5 razy, czyli 100 zwojów.

Obliczenie długości potrzebnego drutu wykonano w następujący sposób: nawinąłem 20 zwojów drutu, zrobiłem na nim znak markerem, odwinąłem go i zmierzyłem jego długość. Podzieliłem wymaganą liczbę zwojów przez 20, pomnożyłem uzyskaną wartość przez długość 20 zwojów drutu - otrzymałem w przybliżeniu wymaganą długość drutu do uzwojenia. Dodając 1-2 metry rezerwy do całkowitej długości, możesz nawinąć linkę na czółenko i bezpiecznie ją odciąć.

Na przykład: potrzebujesz 100 zwojów drutu, długość 20 nawiniętych zwojów wynosi 1,3 metra, dowiadujemy się, ile razy trzeba nawinąć 1,3 metra, aby uzyskać 100 zwojów - 100/20 = 5, dowiadujemy się o całkowitej długości drutu (5 sztuk po 1,3m) - 1,3*5=6,5m. Dodajemy 1,5 m na rezerwę i otrzymujemy długość 8 m.

Dla każdego kolejnego uzwojenia pomiar należy powtórzyć, ponieważ przy każdym nowym uzwojeniu długość drutu wymagana przez jeden zwój będzie się zwiększać.

Aby nawinąć każdą parę uzwojeń 25 V, na czółenku ułożono równolegle dwa przewody (dla 2 uzwojeń). Po uzwojeniu koniec pierwszego uzwojenia łączymy z początkiem drugiego - mamy dwa uzwojenia wtórne dla prostownika bipolarnego z przyłączem pośrodku.

Po nawinięciu każdej pary uzwojeń wtórnych w celu zasilania obwodów UMZCH zaizolowano je cienką taśmą fluoroplastyczną.

W ten sposób nawinięto 6 uzwojeń wtórnych: cztery do zasilania UMZCH i dwa kolejne do zasilania reszty elektroniki.

Schemat prostowników i stabilizatorów napięcia

Poniżej znajduje się schematyczny diagram zasilania mojego domowego wzmacniacza mocy.

Ryż. 2. Schemat ideowy zasilacza domowego wzmacniacza mocy niskiej częstotliwości.

Do zasilania obwodów wzmacniacza mocy LF stosuje się dwa prostowniki bipolarne - A1.1 i A1.2. Pozostałe układy elektroniczne wzmacniacza będą zasilane przez stabilizatory napięcia A2.1 i A2.2.

Rezystory R1 i R2 są potrzebne do rozładowywania kondensatorów elektrolitycznych, gdy linie energetyczne są odłączone od obwodów wzmacniacza mocy.

Mój UMZCH ma 4 kanały wzmacniające, można je włączać i wyłączać parami za pomocą przełączników przełączających linie energetyczne szalika UMZCH za pomocą przekaźników elektromagnetycznych.

Rezystory R1 i R2 można wyłączyć z obwodu, jeśli zasilacz jest na stałe podłączony do płytek UMZCH, w takim przypadku kondensatory elektrolityczne zostaną rozładowane przez obwód UMZCH.

Diody KD213 są zaprojektowane na maksymalny prąd przewodzenia 10A, w moim przypadku to wystarczy. Mostek diodowy D5 jest zaprojektowany na prąd co najmniej 2-3A, złożony z 4 diod. C5 i C6 to pojemności, z których każda składa się z dwóch kondensatorów o pojemności 10 000 μF przy 63 V.

Ryż. 3. Schematy ideowe stabilizatorów napięcia prądu stałego na mikroukładach L7805, L7812, LM317.

Objaśnienie nazw na schemacie:

• STAB - stabilizator napięcia bez regulacji, prąd nie większy niż 1A;
• STAB+REG - stabilizator napięcia z regulacją, prąd nie większy niż 1A;
• STAB+POW - regulowany stabilizator napięcia, prąd około 2-3A.

W przypadku stosowania mikroukładów LM317, 7805 i 7812 napięcie wyjściowe stabilizatora można obliczyć za pomocą uproszczonego wzoru:

Uwyj = Vxx * (1 + R2/R1)

Vxx dla mikroukładów ma następujące znaczenie:

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

Przykład obliczeń dla LM317: R1=240R, R2=1200R, Uout = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Projekt

Tak planowano wykorzystać napięcie z zasilacza:

• +36V, -36V - wzmacniacze mocy na TDA7250
• 12 V - elektroniczne regulatory głośności, procesory stereo, wskaźniki mocy wyjściowej, obwody kontroli termicznej, wentylatory, podświetlenie;
• 5V - wskaźniki temperatury, mikrokontroler, cyfrowy panel sterowania.

Układy stabilizujące napięcie i tranzystory zamontowałem na małych radiatorach, które wymontowałem z niedziałających zasilaczy komputerowych. Obudowy mocowano do grzejników za pomocą uszczelek izolacyjnych.

Płytka drukowana została wykonana z dwóch części, z których każda zawiera prostownik bipolarny dla obwodu UMZCH oraz wymagany zestaw stabilizatorów napięcia.

Ryż. 4. Połowa płytki zasilacza.

Ryż. 5. Druga połowa płytki zasilacza.

Ryż. 6. Gotowe elementy zasilacza do domowego wzmacniacza mocy.

Później podczas debugowania doszedłem do wniosku, że znacznie wygodniej byłoby wykonać stabilizatory napięcia na osobnych płytkach. Niemniej jednak opcja „wszystko na jednej płycie” również nie jest zła i jest na swój sposób wygodna.

Również prostownik dla UMZCH (schemat na rysunku 2) można zmontować poprzez zamontowanie, a obwody stabilizatora (rysunek 3) w wymaganej ilości można zamontować na oddzielnych płytkach drukowanych.

Podłączenie elementów elektronicznych prostownika pokazano na rysunku 7.

Ryż. 7. Schemat podłączenia prostownika bipolarnego -36V + 36V przy montażu naściennym.

Połączenia należy wykonać za pomocą grubych, izolowanych przewodów miedzianych.

Mostek diodowy z kondensatorami 1000pF można umieścić osobno na grzejniku. Montaż mocnych diod KD213 (tabletek) na jednym wspólnym grzejniku należy wykonać za pomocą izolacyjnych podkładek termicznych (gumy termicznej lub miki), ponieważ jeden z zacisków diody styka się z metalową okładziną!

W przypadku obwodu filtrującego (kondensatory elektrolityczne o pojemności 10 000 μF, rezystory i kondensatory ceramiczne o pojemności 0,1-0,33 μF) można szybko złożyć mały panel - płytkę drukowaną (ryc. 8).

Ryż. 8. Przykład panelu ze szczelinami wykonanymi z włókna szklanego do montażu filtrów prostowniczych wygładzających.

Do wykonania takiego panelu potrzebny będzie prostokątny kawałek włókna szklanego. Za pomocą domowej roboty przecinarki (ryc. 9), wykonanej z brzeszczotu do metalu, przecinamy folię miedzianą na całej jej długości, a następnie jedną z powstałych części przecinamy prostopadle na pół.

Ryż. 9. Domowy nóż wykonany z ostrza piły do ​​metalu, wykonany na ostrzarce.

Następnie zaznaczamy i wiercimy otwory pod części i mocowania, oczyszczamy miedzianą powierzchnię drobnym papierem ściernym i cynujemy ją topnikiem i lutem. Lutujemy części i podłączamy je do obwodu.

Wniosek

Ten prosty zasilacz został stworzony dla przyszłego domowego wzmacniacza mocy audio. Pozostaje tylko uzupełnić go o obwód miękkiego startu i gotowości.

UPD: Jurij Głuszniew wysłał płytkę drukowaną do montażu dwóch stabilizatorów o napięciach +22V i +12V. Zawiera dwa układy STAB+POW (rys. 3) na mikroukładach LM317, 7812 i tranzystorach TIP42.

Ryż. 10. Płytka drukowana stabilizatorów napięcia na +22V i +12V.

Pobierz - (63 KB).

Kolejna płytka drukowana przeznaczona do układu regulowanego regulatora napięcia STAB+REG bazującego na LM317:

Ryż. 11. Płytka drukowana regulowanego stabilizatora napięcia oparta na chipie LM317.

Przedstawiam wam przetestowany przeze mnie obwód dość prostego zasilacza impulsowego UMZCH. Moc urządzenia wynosi około 200W (ale można ją podkręcić do 500W).

Krótka charakterystyka:

Napięcie wejściowe - 220 V;
Napięcie wyjściowe - +-26V (spadek 2-4V przy pełnym obciążeniu);
Częstotliwość konwersji - 100 kHz;
Maksymalny prąd obciążenia wynosi 4A.

Schemat blokowy
Zasilacz zbudowano na chipie IR2153 według obwodu strannicmd

Konstrukcja i szczegóły.

Zasilacz zmontowano na płytce drukowanej wykonanej z jednostronnego włókna szklanego. Na końcu artykułu znajdziesz rysunek płytki drukowanej w Sprint-Layout dla żelazka.
Cewka wejściowa z dowolnego zasilacza komputera lub monitora, stosuje się kondensator wejściowy o szybkości 1 µF na 1 W. Następnie jako przełączniki można zastosować płaski mostek diodowy niskiej częstotliwości GBUB o wartości około 3 A. IRF 840, IRFI840GLC, IRFIBC30G , VT1 - BUT11, VT3 - c945, diody wyjściowe lepiej jest szybciej zastosować zespoły w tym obwodzie, zainstalowałem Schottky MBR 1545, dławiki wyjściowe są wykonane z kawałków ferrytu o długości 4 cm i ? 3 mm, 26 zwojów PEV -1 przewód, ale myślę, że można również zastosować dławik stabilizacji grupowej na pierścieniu z atomizowanego żelaza (nie próbowałem).
Większość części można znaleźć w zasilaczach komputerowych.

Płytka drukowana

Montaż zasilacza

Transformator

Transformator na Twoje potrzeby, możesz to obliczyć
Transformator ten nawinięty jest na jeden pierścień K32X19X16 wykonany z ferrytu M2000NM (pierścień niebieski), uzwojenie pierwotne jest nawinięte równomiernie na całym pierścieniu i składa się z 34 zwojów drutu MGTF 0,7. Przed nawinięciem uzwojeń wtórnych należy owinąć uzwojenie pierwotne taśmą fluoroplastyczną. Uzwojenie II jest równomiernie nawinięte drutem PEV-1 0,7 złożonym na pół i ma 6+6 zwojów z kranem od środka. Uzwojenie III (IR z własnym zasilaniem) jest równomiernie nawinięte 3+3 zwojami skrętką (jedna para drutów) z odczepem od środka.

Ustawianie zasilania

UWAGA!!! OBWÓD PIERWOTNY ZASILAcza JEST POD NAPIĘCIEM SIECIOWYM, WIĘC NALEŻY ZACHOWAĆ ŚRODKI OSTROŻNOŚCI PODCZAS KONFIGURACJI I PRACY.
Zaleca się pierwsze uruchomienie urządzenia poprzez podłączenie go poprzez rezystor ograniczający prąd do bezpiecznika, którym jest żarówka o mocy 60 W i napięciu 220 V, a IR powinien być zasilany z gniazdka. osobne zasilanie 12 V (uzwojenie własne jest wyłączone). Gdy zasilacz jest włączony, nie należy go mocno obciążać przez lampę. Z reguły prawidłowo zmontowany zasilacz nie wymaga regulacji. Przy pierwszym włączeniu przez lampkę zasilania lampka powinna się zaświecić i od razu zgasnąć (migać), ale jeśli tak to wszystko jest w porządku i można sprawdzić moc na wyjściu. Wszystko ok! następnie wyłączamy lampę, ustawiamy bezpiecznik i podłączamy zasilanie mikroukładu po uruchomieniu zasilania dioda LED znajdująca się pomiędzy pierwszą a trzecią nóżką powinna migać i zasilanie się uruchomi.