Так уж исторически сложилось, что многоквартирный дом, в котором я живу, с двумя лифтами, кучей электрических лампочек и прочих электроприборов, второй десяток лет запитан по временной схеме электроснабжения с использованием кабеля длиной более 200 метров. В связи с этим, вечерами, когда жители дома отдыхают и принимают гостей, в моменты включения нагрузок, например лифта, напряжение в сети весьма заметно проваливается. В звуке моего лампового однотактного усилителя это проявляется как кратковременное (несколько секунд) появление фона переменного тока. Применённый мной электронный фильтр питания, так же называемый «электронным дросселем» в этом случае не спасает. Считаю, будет полезно разобраться в том, что происходит и что же делать.
Стабилизатор анодного напряжения. Схема и описание
Собирая устройства на лампах, мы регулярно сталкиваемся со значительной разницей между выходным напряжением анодного блока питания и фактическими требованиями схемы. Устранение разброса с помощью последовательно подключенного резистора имеет ряд недостатков, в том числе проседание напряжения от нагрузки.
Приведенная в данной статье схема в состоянии обеспечить требуемое напряжение с отклонением 4-5% с пониженной пульсацией. Ниже показана схема стабилизатора анодного напряжения.
Диод VD1 на входе защищает схему от переполюсовки. Стабилитроны VD2, VD3 и резистор R1 создают опорное напряжение. Соответственно, подбирая эти элементы, мы устанавливаем необходимое нам выходное напряжение.
Опорное напряжение поступает на затвор транзисторов VT1 и VT2. Использование MOSFET-транзисторов вместо биполярных транзисторов продиктовано отсутствием в них явления вторичного пробоя, который ограничивает протекание тока при высоких напряжениях. Использование двух транзисторов способствует лучшему отводу тепла от них.
Резистор R2 и конденсатор C2 предотвращают возникновение паразитных колебаний. Резисторы R3 и R4 предназначены для устранения различий в характеристиках транзисторов VT1 и VT2. Резисторы R5 и R6 и транзистор VT3 ограничивают выходной ток до заданного значения.
Если падение напряжения на R6 достаточно большое, открывается транзистор VT3, в результате чего исток транзисторов VT1 и VT2 замыкаются с их затворами. Это уменьшает выходное напряжение и сохраняет ток нагрузки. Резистор R5 защищает базу транзистора VT3 от повреждения высоким током. Конденсаторы C1 и C3 предназначены для устранения импульсных помех, которые в ламповых схемах крайне нежелательны.
Стабилизатор анодного напряжения собран на односторонней печатной плате размером 105 мм на 40мм. Печатную плату для программы Eagle можно скачать в конце стати.
Если стабилизатор предназначен для небольшой нагрузки (до 20 Вт), то можно отказаться от подключения транзистора VТ2 и резистора R4. Перед установкой резисторов R1 и R6 следует рассчитать их сопротивление из закона Ома:
- Uвх – входное напряжение стабилизатора, (В)
- Uz – сумма напряжений стабилитронов D1 и D2, (В)
- Imax — максимальный выходной ток, (А)
Для правильной работы стабилитронов необходим ток, по крайней мере, в 5 мА . Возможное максимальное выходное напряжение ограничивается напряжением сток-исток транзисторов VT1 и VT2, рабочим напряжением конденсаторов C1…C3 и прочность разъемов CON1 и CON2.
Его значение определяется путем суммирования напряжений стабилитронов VD2 и VD3, и не рекомендуется поднимать более 300 вольт, поскольку это вполне достаточно для предусилителя и других маломощных схем. Стабилитроны следует устанавливать немного над платой из-за выделяемого тепла. Желательно подобрать стабилитроны с максимально большой мощностью, чтобы можно было избежать перегрева.
Для выходного тока, превышающего 150 мА, резисторы R3, R4 и R6 должны быть повышенной мощности. Полученные в реальности значения выходного напряжения и максимального тока могут отличаться от расчетного из-за допусков параметров отдельных элементов.
Данная схема рассчитана для питания напряжением около 260 В, с выходным напряжением около 220 В (последовательно соединенные стабилитроны на 200 В + 24 В) и максимальным выходным током около 70 мА.
Транзисторы VT1 и VT2 должны быть одинаковые. Их тип может быть любым, однако, они должны отвечать минимальным требованиям в отношении параметров: MOSFET-транзистор с каналом типа N и максимальное напряжение сток-исток не менее 500 В. Этим требованиям удовлетворяет, например, транзистор IRF820.
Скачать рисунок печатной платы (3,6 KiB, скачано: 1 295)
Источник
↑ Суть проблемы
Начать следует с анализа схемы электронного фильтра и процессов, которые происходят в этой схеме при изменении напряжения питающей сети. Типичная схема электронного фильтра и имитатора сети приведена на рис. 1 .
Рис. 1
Кратко о работе схемы: — Элементы R4 и C2 определяют скорость нарастания выходного напряжения и, с указанными на схеме значениями, время нарастания составляет Т=23 сек; — Резисторы R2 и R3 образуют делитель напряжения, задающий рабочую точку транзистора VT1. Выбор этой рабочей точки осуществляется из условия, что мгновенное напряжение на стоке транзистора VT1 ни при каких значениях напряжения питающей сети не должно быть меньше, чем значение напряжения на затворе транзистора VT1. А так как в установившемся режиме работы схемы ток, протекающий через резисторы R4 и R5 ничтожно мал и, практически, определяется только током утечки конденсатора C2, то напряжение на затворе равно напряжению в точке соединения R2 и R3.
Почему так?
Да потому что при напряжении на стоке меньше чем напряжении на затворе на величину напряжения насыщения полевого транзистора этот транзистор переходит в состояние насыщенного ключа и перестает выполнять функцию истокового повторителя. Напряжение на нагрузке становится равным входному напряжению фильтра. Фильтр исчезает, как будто его и не было, до тех пор, пока или не повысится входное напряжение или пока не разрядится конденсатор C2 через резистор R4 за время Т=23 сек.
Теоретически можно определить минимальное значение напряжения сети, основываясь на требованиях ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». В этом ГОСТе используются понятия «отклонение напряжения» как медленное, в течение суток и более, изменение напряжение сети от номинального значения и «колебания напряжения», определяемые, как я понял, как количество колебаний напряжения за определенный интервал времени при продолжительности, как правило, менее 1 минуты. Указано, что предельное отклонение напряжения от номинального может достигать значения ± 10%, а также возможны колебания напряжения, величина которых может достигать также значений до 10% от номинального. Наверное, специалисты-энергетики владеют предметом лучше и в случае, если я заблуждаюсь, кто-нибудь из них меня поправит. А до тех пор будем считать это исходными данными, а именно: с учетом допустимого отклонения напряжение в сети может быть 198 — 244 В, а, с учетом ещё и допустимых колебаний, напряжение в сети может быть в пределах 176-264 Вольт
.
По-моему УЖАСНО!!! Но ГОСТ это допускает.
Анодное питание ламповых усилителей
Постановка задачи
Предпочитаю стабилизировать анодное, чем автосмещение с «нашими» электролитами. Для питания анода ламп обычно нужно стабильной подстраиваемой постоянки (особенно для лофтина) = 300-400 В, 150-220 В с токами (без фанатизма) до 20 и 350-400 мА. Про калориферы – это не здесь. Минимум деталей – не экзотических. И чтобы всё это устойчиво работало, и не спалить лампы превышением тока потребления. И, пожалуй, самое главное – чтобы по деньгам даже пенсионер мог себе это позволить (иногда).
Обуздание потребностей
Посчитайте токи своей схемы и примите коэффициент мощности блока питания не более х2, этого хватит.
Выбор деталей и схемы. Благо ГУГЛ даёт неограниченные (разумные) пределы … полёта фантазии аффтаров , не наткнитесь на Моисеев – да простят меня конфессии. Рекомендую за основу изучить.
Перевод для не желающих читать = получаем приличную стабилизацию фиксированного напряжения вплоть до разумных 450-500 В, выше – пробьёт изоляцию, с неконтролируемыми максимальными токами, зависящими от трансформатора + вставки плавкой + диодов-выпрямителей + радиатора для полевика ну и диаметра жилы Вашей домашней защиты/проводки переменки 220 В.
Почесав покидаемый седыми волосами затылок, принято решение (да простит меня автор):
- отказаться от идеи ступенчатого изменения выходного напряжения подстановкой стабилитронов в катод (3) SE;
- ввести возможность некоторой подстройки выхода по напряжению;
- ввести ограничение/защиту(плавно подстраиваемое) по току = см. «Постановка задачи».
Состав девайса
- трансформатор;
- защиту от превышения (КЗ) и броска тока по переменке (типа варистор R1 и вставка плавкая FU1);
- выпрямитель(желательно на быстрых диодах) ;
- сглаживающий С1 (порядка 4 мкФ на 1 Ватт мощности, иначе большая емкость в момент включения «коротит» + диодного моста на корпус со всеми вытекающими…);
- ключ VT1 на мощном полевике (с защитой 12 В затвор-исток);
- контролёр/усилитель(управляющий мосфетом) ошибки DA1 – выходного напряжения;
- плавно подстраиваемый ограничитель тока на VT2, R3,4;
- делитель напряжений ОС R5-6-7.
Вот что получилось, пока без расчетных номиналов:
Даташит на SE для расчетов:
«Внутренности» SE для понимания:
Это значит (на схеме уже нанёс):
- для нормальной работы SE серии 012-040 напряжение анод-катод (VCGO) должно быть 50 В, для остальных 070-140 = 150 В;
- при этом потребляемый ток (Ic) ровно 20 мА, это всё для расчета R2;
- ток делителя ОС R5,6,7 около 2 мА из соображений «калорифера»;
- напряжение «ограничения тока» = срабатывания VT2 около 0,7 В = это для расчета R3;
- «нормальное-рабочее» падение напряжения (разница входного и выходного для полевика) должно быть более 8 В, его превышение, помноженное на ток девайса, и есть нагрев полевика.
Арифметика (начальная школа)
ПРИМЕР 1:
Выход нужен = 144 В не более 20 мА, вход 155 В (такой трансформатор). У меня есть SE103N.
R2 = (вход 155 В – рабочее SE 150 В)/ток SE 0,02 А = 250 Ом, мощность на нём = 5х0,02 = 0,1.
R5+R6+R7 = выход 144 В/ток делителя 0,002 = 72 кОм.
R7 + 1/2R6 = рабочее SE 103 В/ток делителя 0,002 = 51,5 кОм, примем % регулировки около 10, значит 72х10% = 7,2 кОм.
R7= 51,5 – 7,2 = 44,3 кОм = 43 кОм.
R6 около 10-12 кОм.
R5 остается 72-43-12 = 17 кОм = 18 кОм, мощность на всех R5, R6, R7 = 144х0,002 = 0,288 Вт.
R3 = порог VT2 0,7 В/ограничение 0,02 А = 35 Ом(необходимо учесть номинал R4), это значит при таком сопротивлении (движок R4 влево = Uke = максимум) девайс будет ограничивать ток до 20 мА, движок вправо – меньше «сопротивление/напряжение» = нужен больший ток для ограничения = увеличение тока ограничения.
ПРИМЕР 2:
Выход нужен 215 В не более 350 мА, вход 250 В, есть SE 130. Просто цифры, для простоты и исключения ошибки распечатываю голую схему + подписываю ДАНО и нажимаю кнопки на логарифмической линейке.
R2 = (250-150)/0,02 = 5000, мощность = (250-150)х0,02 = 2 Вт .
R5, R6, R7 = 215/0,002 = 107500
R7 + 1/2R6 = 130/0,002 = 65000
R6 = 65000×10% = 6500
R5 = 107500 – 65000 – 6500 = 36000
Мощность R5, R6, R7 = 215×0,002 = 0,43 Вт
R3 = 0,7/0,35 = 2 Ом
ВАЖНО! Замеряйте падение напряжения на ключе-полевике и перемножьте его на нужный Вам ток = не забудьте про небольшой радиатор. Дальнейшее объяснение считаю «разжёвывание пальцев» как сказал мой наставник
Проверено, работает! Возможны опечатки, спасибо за корректировку. Всем удачи.
Источник
Ламповые усилители, это неплохо. Добавим здравого смысла, часть5
Продолжение статьи по материалам электронной сети Интернет с размышлениями из «Записной книжки» Юрия Игнатенко, а также моими комментариями и поправками
Диоды выпрямительные
Ниже приведены картинки с результатми проведенной лабораторной работы. Эти результаты позволяют закрыть тему о помехах, якобы создаваемых диодами.
Как видно по картинкам, никаких помех нет. Нет импульсов, о которых страшно убедительно рассказывают на сайтах. Что дескать помеха простирается на сотни кГц вверх по диапазону от 50Гц. Если бы действительно диод создавал помеху, то радиоприёмники, трансиверы чувствительностью 0.5-1мкВ шумели бы и свистели. И приём был бы крайне затруднён. Поэтому с уверенностью применяйте кремниевые диоды в выпрямителях блоков питания для УНЧ. Весьма удобны диодные сборки КЦ, ставьте их где хотите и как хотите. Не влияет это на звук.
Кенотрон. Вопрос. Подскажите, есть ли разница между кенотроном и диодами, кроме замедленной подачи питания на лампы и падения напряжения на кенотроне?
Ответ. Кенотрон — это отживший век. Но «аудиофилы» слышат, как он звучит. Они много чего слышат. Дело в том, что в ответе на этот вопрос есть маркетинговая составляющая. Для человека в убежденном заблуждении за отдельные деньги можно применить и кенотрон. Экзотика это дело вкуса. Кроме того, повышенное количество раскаленного стекла в техническом пректе часто вызывает положительные эмоции, особенно, когда это сделано со вкусом. Красиво и обогреваться от повышенного тепловыделения можно.
Суровая действительность такова, что я не слышу кенотроны, друзья мои не слышат. И устроив в тёмную прослушку «аудиофилам», я понял что не слышат и они. Не могли ни разу угадать ни конденсатор межкаскадный. Ни кабель акустический. Получен абсолютно точный результат, называемый: пальцем в небо. Не угадали когда с кенотроном, когда с диодами.
Вопрос. Насколько, по вашему, реальна угроза, о которой пишут чуть ли не в каждой книжке, снижения надёжности лампы в случае резкой подачи анодного напряжения при холодных катодах, при каждом включении? Особенно актуально при рекомендуемом вами таком высоком (по моему мнению) анодном напряжении 340В? Хотя чуть ли не все серийные приёмники после 57-59 года уже шли с полупроводниковыми выпрямителями анодного напряжения? На угрозу подачи холодного анодного вроде как «забивали»?
Ответ. Правильно делали, всему своё время. Прогресс привел к созданию селеновых выпрямителей АВС80. АВС120ма. Потом были германиевые диоды и наконец кремниевые Д226Б. И работали старые приёмники и телевизоры с диодными мостами. Лампы грелись в них по 10 лет до черноты. Собственно не так страшен чёрт как его малюют. Ведь никто не измерял эффективность применения старой ламповой техники в лохматые доисторические времена и не считал сколько ламп в какие сроки вышло из сторя. Жили в те времена люди по-проще, жизнь человеческая ничего не стоила. Все запасы по надежности обеспечивали ГОСТы и «Слава КПСС». Работа же современного лампового оборудования в предельных режимах требует от человека осторожности и внимания. Элементарное чувство ответственности за написанные строчки обязывает предупредить об опасности высокого напряжения каждого телезрителя. Если дело касается должностных лиц, то им очень легко подсесть на нары за аварию с пострадавшими или погибшими людьми. Думаю, что такой аругмент вразумит любого.
Если уж береч лампы, то можно поставить тумблер «анод». При этом контакты тумблера шунтируют резистором 100кОм. После включения накала потихоньку начнут заряжаться электролиты выпрямителя. Через минуту можно включать анодное напряжение. Кенотроны ставят аудиофилы, которые не музыку слушают, а выслушивают как звучит кенотрон. Параноику крайне важно знать, как звучит конденсатор или проводок нормализатор облучённый на ускорителе в Дубне пучком электронов высокой энергии. Слово угроза в этом контексте применять не стоит. А опасение выхода из строя лампы у разумного человека есть всегда. Впрочем как и опасение остаться без глаз при взрыве лампового «железа». Помнить нужно, что жизнь и здоровье человека это бесценный дар именно для конкретного человека. Поэтому любую браваду и шапкозакидательство в ламповой технике с высокими напряжениями просто отправьте на помойку. А любой автор, который напишет обратное, просто замшелый идиот. Если вам приятно регулярно щелкать тумблером, зная, что 800 вольт приходит в это время на анод, то флаг вам в руки и адреналин в мозг. А если возраст, опыт или особенности психики вас предостерегают, то можно можно доверить эту задачу реле, работающему с выдержкой времени и жить комфортнее.
Вопрос. Так всё таки нужно ставить тумблер для включения питания «анод» или нет?
Ответ. Следует различать понты и здравый смысл. Поэтому задачу с тумблерами и задержками каждый решает самостоятельно. В старой ламповой технике не стояло никогда задержки по аноду и тумблеров анодных и работали телевизоры по 10-15 лет без замены ламп. Тумблеры «анод» стояли в военной аппаратуре связи. Находящаяся в дежурном режиме аппаратура, с включённым накалом, должна была в любой момент, без задержки на прогрев, войти в связь. Макеты ламповых усилителей видимо можно делать тупо напрямую. А регулярно эксплуатируемую высоковольтную технику, особенно работающую в предельных режимах, можно сделать и аккуратнее. Оглянитесь на себя. Будучи пешеходом, ведь не всегда же вы ходите на зеленый. Частенько прёте и на красный свет. Для внятности примера измените меру собственной ответственности, сядьте за руль и попробуйте с такой же частотой проскакивать тот же самый светофор. Рано или поздно требуемый ответ самый упрямый человек получит самостоятельно.
Кенотрон и диодный мост работают одинаково. Миф это, что кенотрон прогревается дольше и подаёт анодное на лампы когда они уже прогреются. Кенотрон прогревается всего 2-4 секунды и уже подаёт напряжение. А выходные лампы 30секунд прогреваются и начинают брать ток. Ниже показаны картинки с самописца, где показаны измеренные переходные процессы в кенотронном выпрямителе. Как видно, уже через 2 секунды, анодное напряжение начало расти. Какая тут задержка может быть? Нижняя шкала разбита на секунды от момента включения. Красная линия показывает рост напряжения после включения усилителя на первом электролите фильтра.
Силовой трансформатор
Силовой трансформатор можно применить от любого лампового приёмника или телевизора. При условии, что анодное напряжение и ток после дросселя под нагрузкой будет не менее 310 вольт и 120 — 240ма (120ма для стерео однотакта, 240ма для стерео двухтакта на выходных 6П6С, 6П3С, 6П14П). Если 240-260 вольт то искажения будут на увеличенной громкости. Так как мощность УНЧ всего 2 ватта получится и усилитель уходит в ограничение. Не будет динамики, прозрачности и глубины. Будет обычный звук как из радиоприёмника.
Когда анодное напряжение увеличите до 300-320 вольт всё нормально будет. Я вам уже писал 300 вольт на аноде не меньше (напряжение на аноде измеряется относительно катода). Питание 320-340 вольт. Только тогда падает КНИ, растёт мощность. И ни в одной лампе ещё не раскалился анод. И ни одна лампа не вышла из строя. Меньше 300 вольт не использую. Вы начните хотя бы с не перемотанного ТС родного. Потом ТВК -110 можно поставить и повысить этим напряжение анодное до 300 вольт без перемотки ТС. Когда будете перематывать силовик, пару отводов в конце всегда делайте, 50 и 100витков. Что бы точнее анодное подобрать.
Никогда не угадаешь какое будет напряжение. Это зависит от сопротивления анодной обмотки, нагрузки, сопротивления дросселя. Двух полупериодный выпрямитель. 305 х 1,41= 425 вольт на первом конденсаторе без нагрузки. А что будет с нагрузкой на втором конденсаторе фильтра, узнаешь когда подключишь всё. Не трудно сделать отводы когда мотаешь. И тогда просто подбирать.
Вопрос. Хватит ли одного силового трансформатора от ТВ Рекорд-67 для двухтактной схемы на 6п14п на два канала?
Ответ. Нет не хватит. Он рассчитан на один однотактный УНЧ .Основной ток берут выходные лампы или лампа усилителя. Предварительный каскад и лампы приёмного тракта потребляют незначительный ток. Поэтому 4 лампы выходных у которых общий ток потребления будет 180ма и + остальные лампы 10ма нужен выпрямитель на 200-220ма для двух каналов. Можете найти данные вторичной обмотки этого силового трансформатора и прикинуть. Диаметр провода, по простому считается 0,7 Х корень из I . Например Нужен ток 0,25 а. Корень кв. из 0,25 = 0,5 Умножаем на 0,7 = 0,35 провод должен быть в обмотке. Диаметр провода любой обмотки трансформатора можно определить по формуле: d = 0.8 х корень из I = d равно 0,8 умножить на корень из тока. (если транс большой можно брать 0,7 умножить на корень из тока). где I ― сила тока (A), проходящего через данную обмотку; d ― диаметр провода (по меди) в мм.
Вопрос. Достаточно ли одного силового трансформатора от Ригонда 102 на двухтактный стерео усилитель, ведь в радиоле было ещё несколько ламп, которые мы не используем?
Ответ. В приёмнике, УНЧ всегда потребляет наибольший ток из всех каскадов. А в качественном УНЧ работающем в чистом классе А, ещё и увеличиваем рабочий ток выходных ламп. Поэтому считать, что тока вторички хватит — неверно. Рассчитан на заводе 1 трансформатор силовой на 1 канал, значит и ставить надо на один. На заводе считали впритык. Формула определения диаметра провода от потребляемого тока известна. 0,8 корень кв. из потребляемого тока. Ток потребляемый будет 110ма каждого усилителя. 0,22а два канала. С учётом преобразования переменного напряжения в постоянное (1,2) 0,265а ток обмотки. 0,53х0,8=0,46 диаметр вторички нужен для питания двух каналов от одного трансформатора. А мы имеем диаметр вторички всего 0,29мм, вот поэтому силовик от Ригонды 102 двухтактный стерео усилитель не потянет. Например, силовик от Симфония стерео имеет вторичку диаметром 0,44мм и сечение железа больше. Вот он потянет два канала двухтактных на 6П14П. Поэтому вам, для двухтактного стерео усилителя, потребуется два силовых трансформатора от Ригонда 102.
Вопрос. Можно ли применить один силовик на два канала, возможно ли проникновение сигнала из соседнего канала по цепям питания?
Ответ. Один силовик можно применять. Если ёмкость электролитов достаточная и стоят два дросселя, по одному на канал, то разделение будет отличным и проникновения сигнала не будет. Вернее будет, но на уровне -80 -100dB, а это вам не -30dB как у Американских винтажных усилителей. Но в те времена и не стремились к хорошему разделению каналов, ведь самым лучшим носителем был винил и самая лучшая головка имеет всего — 25dB разделение каналов. А сейчас CD и Флаки имеют 60 — 90dB разделение каналов.
Вопрос. Как определить мощность ТС по сечению сердечника?
Ответ. По силовому трансформатору. Ориентировочно сечение сердечника в квадрате даёт мощность. 10см.кв. = 100вт. 8см.кв. =64вт. Или можно посмотреть в справочнике.
Вопрос. У меня две накальные обмотки. Каким образом лучше разделить накал — по каскадам или по каналам?
Ответ. Желательно выходные каскады от одной обмотки и один вывод на массу. Предварительные каскады питают от другой обмотки и делают виртуальную среднюю точку. Два резистора одинаковых по 100-300 Ом припаивают к обмотке накала и соединение двух резисторов, на массу. Фона не будет.
Вопрос. Если все лампы усилителя подключить к одной накальной обмотке трансформатора (сечение провода позволяет) отразится ли это на качестве звучания?
Ответ. Нет не отразится. Только среднюю точку сделать двумя сопротивлениями по 100-300 Ом.
Вопрос. Можно ли использовать выпрямитель однополупериодный с удвоением напряжения?
Ответ. Если есть трансформатор с напряжением вторички 130-150 вольт и током обмотки 300-500ма можно делать такие выпрямители. Или лампа, допустим, у вас стоит на выходе Г807 или ГУ50 — они высоковольтные и транс ваш с 250 вольт можно включить по такой схеме и получить 600 вольт анодного напряжения.
Вопрос. На какой ток должна быть расчитана вторичка, если её подключить к выпрямителю с удвоением напряжения? Нужно 145 вольт переменки для двухтактного моноблока на 6П41С. Как здесь быть с проводом вторички? Ток через две 6П41С идет около 140-150мА. сечение провода вторички силового транса выбирать исходя из расчета под 0,15 мА или под 0,3А? Я думаю что под 0,3. мотаю сейчас анодный транс проводом около 0,4мм.
Ответ. Я заказываю в ТОРы 145 вольт 0,4а; 25в 0,1а; 6,5в 0,8а ;6,5в 3,6а. Иногда применяю два ТС универсальных, один для моноблоков и двухтактов другой для однотактов.
Все усилители двухтакты на 6П41C делаю только моноблоками (ток ламп 70-80ма ) и никогда не применяю 6Н8С. Я уже писал, с 6Н8С и ОООС не получается достаточного усиления. А не введя ОООС не удается получить отличного баса и удара барабана. Размазанный звук будет.
Полные двухтактные стерео усилители делаю только на 6П3С и 6Н9С и ставлю эти ТС. Один ТС на 4 лампы 6П3С и две 6Н9С. Такой агрегат молотит целый день не перегреваясь. Для 6П3С при 250 вольтах 60 ма ток. При 300 вольтах 50ма при 330 — 350 вольтах 40-45ма.
Вопрос. Что делать, если накрытый кожухом силовой трансформатор гудит?
Ответ. До того момента пока не заостряешь своё внимание на гуле силового трансформатора, его как правило и не слышно. Установив транс на железное шасси, присоединяют к нему резонатор, панель. Шасси усиливает гудение. Накрывая транс колпаком железным, так же увеличивают гудение. Видимо магнитное поле рассеяния взаимодействует с колпаком и вызывает дополнительные колебания стенок и крышки. Приходится обклеивать внутренности колпаков скотчем, что бы уменьшить вибрацию стенок. Можно применить автошумоизоляцию.
Вопрос. Как силовые трансформаторы сделать тихими? У меня два ТС-180 (от ч\б телевизора) — оба гудят.
Ответ. Есть некотрый опыт применения ТС180. Большинство из них обычно гудит. Можно показать рекомендации как это поправить. Нужно применить окунание железа в жидкую масляную краску на неделю. Внув из краски пластины стягивают струбцинами, по две струбцины на каждую подкову железа. Сушат на солнце неделю. По готовности, не снимая струбцин торцы зачищают, положив наждачную бумагу на стекло и поелозив торцами полчаса. Обмотки накала доматывают по три витка на каждой катушке. Затем вставляют две подковы в катушки. Капнув клей на торцы быстро вставляют две других подковы и стягтвают транс родным креплением. По готовности включают в сеть, соединив первички последовательно на 240-250 вольт напряжения. Гудеть трансформатор перестанет. И ток ХХ уменьшается. Но это трудоемко и долгая канитель. Нужны оснастка, условия и вентиляция. Если проще, то можно переключить первичку ТС180 и ТС270 на 254 вольта. Тогда ток ХХ минимален и трансформатор не гудит. Накальные доматывают при этом по 3 витка, не разбирая трансформатора. Для уменьшения гудения трансформатора, его можно установить на шасси через резиновые прокладки, на болтики одеть хлорвиниловую втулку. Если трансформатор не гудит, то нет необходимости во втулках и прокладке. Если гудящий транс, то можно поставить его как на картинке ниже.
Вопрос. Домотал ТС 180, напряжения есть, не греется но очень сильно гудит. Уже и разбирал и подтягивал. До этого же не гудел и не сильно стянут был, т.е. гайки легко открутились. Подковы поставил также как и стояли. Что делать?
Ответ. Обмотка в ТС 180 вторичка толстым проводом намотана и допускает делать выпрямитель с удвоением. 40+60+40 вольт = 140 вольт. С удвоением получите под нагрузкой 330 вольт анодного. И ещё для фиксированного смещения останется обмотка. 60+60+40 =160 вольт и с удвоением получите 360 — 380 вольт. Пока его не разбираете — он не гудит, вы сами писали об этом. Поэтому его разбирать низя. Используйте сетевую обсотку полностью. По два витка домотайте к накальным обмоткам, без разборки ТС и будет счастье.
Примечание. Для широкого круга читателей стоит добавить небольшой комментарий. Дело в том, что применение трансформаторов серии ТС это крайне бюджетный вариант построения источника питания для усилителя (практически для нищих). Людям, которые мало-мальски ценят собственное время следует поостеречься применять трасформаторы ТС. И качество их изготовления и виброшумовые характеристики и большое собственное рассеяние делают их практически непригодными для ламповых усилителей. Самородкам приходится тратить колоссальные усилия для приведения ТС в порядок. А надо ли это? Столь же доступны другие стандартные трансформаторы, серий ТА, ТАН, ТН. Не тратьте время на перемотку. Используйте ПРОВЕРЕННЫЕ зеленые монолитные трансфораторы. В них широкий выбор обмоток с питающими напряжениями. Причем использовать следует именно трансформаторы, рассчитанные на 127/220 вольт. Включать трансформатор питания в сеть 220 вольт усилителя нужно на полное напряжение первичной обмотки, т.е. применять выводы 127 вольт для дополнительного снижения тока холостого хода. Кроме того, трансформаторы ТА, ТАН, ТН нужно тщательно отбирать по меньшему току холостого хода. Тогда проблемы статических наводок и фона в усилителе, при сооблюдении прочих рекомендаций будут сведены к минимуму. А обмоточная терапия годится для молодых людей, у которых впереди целая жизнь. Зрелым мужчинам на это время лучше не тратить. Особенно это касается построения блоков питания, для которых всё давно придумано. Еще лучше уйти от трансформаторов на 50Гц в блоке питания УМЗЧ и применить импульсный источник, для построения которого есть простые и эффективные схемотехнические решения. Выходные трансформаторы более требовательны. Однако и здесь, моточными процедурами следует заниматься только в самом крайнем случае. А в начале пути усилителестроения в качестве выходных следует использовать всё те же стандартные трасформаторы серий ТН, ТАН, ТПП, ТП, ТТП и др. Евгений Бортник
Продолжение следует.
Евгений Бортник, август 2015, Россия, Красноярск
7.1. Реактивные элементы лампы
До сих пор мы не учитывали влияние на свойства каскадов реактивных элементов ламп, теперь пришла пора обратить на них внимание. Это мы покажем на практическом примере
Рассмотрим элементарный триодный каскад усиления на 6Н3П. Сопротивление нагрузки RA = 10 кОм, крутизна в рабочей точке S = 3 мА/В, µ= 36, Ri = 12 кОм. Эквивалентная нагрузка . KU = 3·5,5 = 16.
Однако кое-что еще не учтено. Лампа имеет заметные междуэлектродные емкости. Так для 6Н3П:
СВХ = 2,45 пФ, СВЫХ = 1,35 пФ, СПР = 1,6 пФ.
Это — емкости собственно лампы, в реальной схеме к ним всегда добавляются емкости монтажа и сопрягаемых цепей.
Модифицированные модели устройств
Максимальный ток нагрузки у данного типа воспринимается до 4 А. Входное напряжение конденсатором способно обрабатываться до отметки не более 15 В. Параметр входного тока у них обычно не превышает 5 А. Пульсация в данном случае допускается минимальная с амплитудой в сети не более 50 мВ. Частоту при этом можно поддерживать на уровне 4 Гц. Все это в конечном счете благоприятно отразится на общем коэффициенте полезного действия.
Современные модели стабилизаторов вышеуказанного типа справляются с нагрузкой в районе 3 А. Еще одной отличительной чертой данной модификации можно назвать быстрый процесс преобразования. Во многом это связано с использованием мощных транзисторов, которые работают со сквозным током. В результате открывается возможность стабилизировать выходной сигнал. На выходе дополнительно задействуется диод коммутирующего типа. Устанавливается он в системе вблизи узла напряжения. Потери при нагревании значительно уменьшаются, и это является явным преимуществом стабилизаторов данного типа.
«СВЯЗЬ ВПЕРЁД»
Я разработал топологию стабилизатора без обратной связи. Считаю, что именно она отвечает моим требованиям, а после тестовых прослушиваний я заменил в своих конструкциях типовые стабилизаторы с обратной связью, несмотря на их высокие параметры.
В моей топологии сначала получается стабильное образцовое напряжение, которое через буфер подается на накапливающее устройство (конденсатор). Буфер обеспечивает постоянство выходного сопротивления стабилизатора, а конденсатор мгновенную подачу энергии усилителю при резких колебаниях тока нагрузки.
Обе топологии я смоделировал для проверки своих рассуждений.
Оказалось, что топология с обратной связью имеет чуть больший коэффициент стабилизации и ниже выходное сопротивление, которое повышается с ростом частоты.
Однако, по результатам прослушивания я отдал предпочтение топологии без обратной связи.
Стабилизатор напряжения для цепей накала.
Буферным элементом стабилизатора может быть как биполярный так и полевой транзистор. На практике я использовал полевые транзисторы, с высокой крутизной, номинальной мощностью и высоким рабочим напряжением. Надежность была превосходной!
Теплоотвод для буферного транзистора требуется как для низковольтного, так и в случае высоковольтного стабилизатора.
Конденсатор в цепи TL431 Дополнительно снижает уровень шума.
увеличение по клику
Недостатком схемы можно считать необходимость подстройки выходного напряжения при замене ламп, так как из-за конструктивных особенностей потребление по цепям накала у разных ламп отличается.
Но настоящего аудиофила это не остановит!
Выпрямление переменного напряжения
Сегодня требования к качеству напряжения сети довольно мягки. Прибавьте к этому огромное количество потребителей с импульсными блоками питания (компьютеры, телевизоры, принтеры, DVD-проигрыватели и т.п.) и нелинейные характеристики понижающих трансформаторов. В результате форма питающего напряжения далека от синуса. В первую очередь наблюдается уплощение вершин полуволн.
На рисунке показаны результаты измерений напряжения на выходе Ш-образного трансформатора:
Увеличение по клику
Я был удивлен, честно скажу — ожидал худшего.
Примечание главного редактора «РадиоГазеты»: имейте ввиду, что автор живёт в Великобритании!!! В российской электросети картина будет далеко не такая радужная.
Я использую Ш-образные трансформаторы, потому что их звук мне больше по душе. Они не так быстродействующие, как торы, но я считаю, что они дают лучшую детализацию и проработку сцены в звучании.
На предыдущем рисунке показан и спектр выходного напряжения мостового выпрямителя.
Ужасно! Даже хуже, чем на входе трансформатора. Теперь появились гармоники частотой 2 кГц, с уровнем около 60 дБ относительно к 50 Гц пульсациям напряжения.
12.5. Триоды с редкой сеткой
Тем не менее, можно сохранить полезное зерно предыдущей идеи, если просто масштабно преобразовать задачу: при более привычных уровнях напряжений — сжать влево анодные характеристики ламп. Тогда мы приходим к особого вида триодам.
Этот класс триодов, за счет редкой навивки сетки, характеризуется очень низким показателем µ (от 2 до 5) и пропорционально низким внутренним сопротивлением, составляющим десятки-сотни Ом. Рисунок представляет характеристики одного из триодов этого класса — 6С19П. При нагрузочной прямой, соответствующей 4,75 кОм, и питании анода 250 В, остаточное напряжение, как видим, весьма низко: примерно 40 вольт.
Помимо высокого КПД, здесь достигается очень низкое выходное сопротивление усилителя, вот еще один плюс. А работа на эквивалентную нагрузку, во много раз превышающую Ri, обеспечивает высокую линейность.
Но есть и недостаток: малое µ требует подачи большой амплитуды колебаний на сетку. По характеристикам видно, что для раскачки лампы 6С19П потребуется порядка 100 В. Опять трудности с драйвером: он должен быть способен отдать неискаженные колебания очень большого уровня.
Триоды, о которых идет речь, изначально выпускались для электронных стабилизаторов (где существует та же самая проблема: пропустить большой ток при малом падении напряжения). Однако ряд типов ламп нашли свое настоящее признание именно в применении для аудиоусилителей: таковы отечественная 6С4С и получившая сейчас особую популярность зарубежная 300В.
↑ Мысли об использовании электронного дросселя
Какие выводы из этого можно сделать применительно к «электронному дросселю»? 1) «Электронный дроссель» не может поддерживать выходное напряжение на определенном уровне, он повторяет, со своей постоянной времени, входное напряжение. 2) Для «электронного дросселя» отклонение напряжения от номинального не имеет существенного значения т. к. медленное изменение сетевого напряжения не приводит к ситуации, когда транзистор фильтра уходит в насыщение. При этом на транзисторе выделяется постоянная мощность, не зависящая от питающего напряжения. 3) «Электронный дроссель» хорошо справляется с ситуацией, когда происходит колебание напряжения сети в сторону повышения. 4) Делитель напряжения «электронного дросселя» должен иметь коэффициент передачи не более 0,9 плюс падение напряжения затвор-исток (от 2 до 5 Вольт) для нормальной работы транзистора в режиме истокового повторителя.
Как следствие, на мой взгляд, использование «электронного дросселя» в схемах с низким напряжением порядка 30 В энергетически не выгодно, т. к. учет того самого падения напряжения затвор-исток (до 5 В) приводит к тому, что на транзисторе необходимо обеспечить достаточно большое падение напряжения до 30% от напряжения питания схемы, и, при больших рабочих токах, без хорошего теплоотвода не обойтись. В итоге простота схемного решения (3 резистора, конденсатор и транзистор) нивелируется и замена его на стабилизатор напряжения (м.б. даже с возможностью регулировки) кажется оправданным шагом.
10.6. Внешняя нагрузка
Имея дело со схемами драйверов, никогда нельзя забывать, что нагрузка — не только та, что в аноде. Параллельно ей практически всегда действует вход следующего каскада, хотя бы в виде сопротивления утечки сетки, подключенного через емкость. Впрочем, сопротивление нагрузки может оказаться и весьма небольшим — например, если оконечный каскад работает с сеточными токами.
Наличие внешней нагрузки уменьшит, естественно, выходное напряжение, а вместе с тем — и рабочий диапазон выходных напряжений.
Предположим, сперва проведен расчет на «холостом ходу», в результате которого получено максимальное значение амплитуды на аноде uAmax. При учете внешней нагрузки RH — и коэффициент усиления, и предельная амплитуда снизятся пропорционально соотношению между RA и RARH/(RA + RH). Никаким увеличением входного сигнала — выходной повысить не удастся: он начнет ограничиваться. Однако само по себе присоединение внешней нагрузки — на искажения сигнала в пентоде не повлияет, так как не изменит анодно-сеточной характеристики.
Однако для триода дело обстоит совсем иначе.
Стабилизаторы на транзисторах
На 1-м рисунке схема на транзисторе 2SC1061.
На выходе прибора получают 12 вольт, на напряжение выхода зависит прямо от напряжения стабилитрона. Наибольший допустимый ток 1 ампер.
При применении транзистора 2N 3055 наибольший допускаемый ток выхода можно повысить до 2 ампер. На 2-м рисунке схема стабилизатора на транзисторе 2N 3055, напряжение выхода, как и на рисунке 1 зависит от напряжения стабилитрона.
- 6 В — напряжение выхода, R1=330, VD=6,6 вольт
- 7,5 В — напряжение выхода, R1=270, VD = 8,2 вольт
- 9 В — напряжение выхода, R1=180, Vd=10
На 3-м рисунке – адаптер для автомобиля – аккумуляторное напряжение в автомобиле равно 12 В. Для создания напряжения меньшего значения применяют такую схему.
Схема включения стабилизаторов напряжения
Watch this video on YouTube
Стабилизатор напряжения отрицательной полярности
Понятно, что для отрицательной полярности напряжения схема должна претерпеть изменения, так как для микросхемы TL431 нет комплементарного аналога.
Тем не менее, я так же использовал TL431, но в связке с составным транзистором (Дарлингтон):
Этот стабилизатор обычно используется для питания вспомогательных цепей, к примеру, катодных источников стабильного тока. Потому образцовые параметры здесь не нужны и усложнять схему я не стал.
Регулируемый блок питания своими руками
Блок питания необходимая вещь для каждого радиолюбителя, потому, что для питания электронных самоделок нужен регулируемый источник питания со стабилизированным выходным напряжением от 1.2 до 30 вольт и силой тока до 10А, а также встроенной защитой от короткого замыкания. Схема изображенная на этом рисунке построена из минимального количества доступных и недорогих деталей.
Схема регулируемого блока питания на стабилизаторе LM317 с защитой от КЗ
Микросхема LM317 является регулируемым стабилизатором напряжения со встроенной защитой от короткого замыкания. Стабилизатор напряжения LM317 рассчитан на ток не более 1.5А, поэтому в схему добавлен мощный транзистор MJE13009 способный пропускать через себя реально большой ток до 10А, если верить даташиту максимум 12А. При вращении ручки переменного резистора Р1 на 5К изменяется напряжения на выходе блока питания.
Так же имеется два шунтирующих резистора R1 и R2 сопротивлением 200 Ом, через них микросхема определяет напряжение на выходе и сравнивает с напряжением на входе. Резистор R3 на 10К разряжает конденсатор С1 после отключения блока питания. Схема питается напряжением от 12 до 35 вольт. Сила тока будет зависеть от мощности трансформатора или импульсного источника питания.
А эту схему я нарисовал по просьбе начинающих радиолюбителей, которые собирают схемы навесным монтажом.
Схема регулируемого блока питания с защитой от КЗ на LM317
Сборку желательно выполнять на печатной плате, так будет красиво и аккуратно.
Печатная плата регулируемого блока питания на регуляторе напряжения LM317
Печатная плата сделана под импортные транзисторы, поэтому если надо поставить советский, транзистор придется развернуть и соединить проводами. Транзистор MJE13009 можно заменить на MJE13007 из советских КТ805, КТ808, КТ819 и другие транзисторы структуры n-p-n, все зависит от тока, который вам нужен. Силовые дорожки печатной платы желательно усилить припоем или тонкой медной проволокой. Стабилизатор напряжения LM317 и транзистор надо установить на радиатор с достаточной для охлаждения площадью, хороший вариант это, конечно радиатор от компьютерного процессора.
Желательно прикрутить туда и диодный мост. Не забудьте изолировать LM317 от радиатора пластиковой шайбой и тепло проводящей прокладкой, иначе произойдет большой бум. Диодный мост можно ставить практически любой на ток не менее 10А. Лично я поставил GBJ2510 на 25А с двойным запасом по мощности, будет в два раза холоднее и надёжнее.
А теперь самое интересное… Испытания блока питания на прочность.
Регулятор напряжения я подключил к источнику питания с напряжением 32 вольта и выходным током 10А. Без нагрузки падение напряжения на выходе регулятора всего 3В. Потом подключил две последовательно соединенные галогеновые лампы H4 55 Вт 12В, нити ламп соединил вместе для создания максимальной нагрузки в итоге получилось 220 Вт. Напряжение просело на 7В, номинальное напряжение источника питания было 32В. Сила тока потребляемая четырьмя нитями галогеновых ламп составила 9А.
Радиатор начал быстро нагреваться, через 5 минут температура поднялась до 65С°. Поэтому при снятии больших нагрузок рекомендую поставить вентилятор. Подключить его можно по этой схеме. Диодный мост и конденсатор можно не ставить, а подключить стабилизатор напряжения L7812CV напрямую к конденсатору С1 регулируемого блока питания.
Схема подключения вентилятора к блоку питания
Что будет с блоком питания при коротком замыкании?
При коротком замыкании напряжение на выходе регулятора снижается до 1 вольта, а сила тока равна силе тока источника питания в моем случае 10А. В таком состоянии при хорошем охлаждении блок может находится длительное время, после устранения короткого замыкания напряжение автоматически восстанавливается до заданного переменным резистором Р1 предела. Во время 10 минутных испытаний в режиме короткого замыкания ни одна деталь блока питания не пострадала.
Радиодетали для сборки регулируемого блока питания на LM317
- Стабилизатор напряжения LM317
- Диодный мост GBJ2501, 2502, 2504, 2506, 2508, 2510 и другие аналогичные рассчитанные на ток не менее 10А
- Конденсатор С1 4700mf 50V
- Резисторы R1, R2 200 Ом, R3 10K все резисторы мощностью 0.25 Вт
- Переменный резистор Р1 5К
- Транзистор MJE13007, MJE13009, КТ805, КТ808, КТ819 и другие структуры n-p-n
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать регулируемый блок питания своими руками
Прослушивание.
Если вы обычно слушаете усилители со стабилизаторами на LM317 и им подобным, то прослушивание усилителя со стабилизатором без обратной связи поначалу может вызвать у вас шок!
Первое, что вас удивит — кажущаяся потеря динамики. Я считаю, что LM317 добавляет «лишней скорости звуку», искажая тем самым истинное звучание фонограммы. Закрытое прослушивание показало, что стабилизаторы без ОС удаляют из звука весь мусор, который привносит LM317.
Потратьте немного времени на привыкание к новому звуку. На это уйдет не больше часа. Но я уверен, что вы будете восхищенны конечным результатом.
Для меня это было сравнимо с тем, когда я первый раз попробовал сырую рыбу.
Просто забудьте про ваши предрассудки!
Теперь немного сравнительных тестов. Я сравнивал стабилизатор на LM317, на лампах и стабилизатор без обратной связи.
1. LM317 как стабилизатор цепей накала и LM317 с двухзвенным фильтром помех. Последний вариант дает более детальный звук.
2. LM371 как стабилизатор цепей накала против безоосного стабилизатора. Второй вариант дает большую динамику и повышает детальность в верхнем диапазоне, что приводит к расширению стереобазы.
3. Выпрямитель на кенотроне и стабилизатор на лампах против безоосного стабилизатора анодного напряжения. Второй вариант даёт в звучании большую динамику и детальность. Ламповый стабилизатор дал более «жирный» звук.
Для получения максимального эффекта необходимо использовать для питания каждой лампы отдельный стабилизатор. Это несколько удорожает, усложняет и утяжеляет конструкцию. Но, поверьте мне, оно того стоит!
Кроме этого я провел много сравнительных прослушиваний для конденсаторов. В результате я остановился на пленочных конденсаторах фирмы WIMA. Я услышал четкие различия в звучании между плёночными и электролитическими конденсаторами. Пленочные гораздо предпочтительнее.
В своей системе я могу на слух отличить какие используются конденсаторы — пленочные или электролитические даже в цепях накала ламп.
Если вы хотите получить достойный результат, будьте готовы использовать качественные материалы!
Статья подготовлена по материалам журнала AudoiXpress.
Удачного творчества!
Замечание от главного редактора «РАДИОГАЗЕТЫ»: мнение редакции может частично или полностью не совпадать с мнением авторов статей.
Так как приходят вопросы по реализации описанных схем на доступных элементах, для примера привожу схему собранную и опробованную в работе.
Здесь интегральный источник тока J310 заменён на более доступную микросхему LM317L, включенную по схеме стабилизатора тока. Можно использовать и источники тока на полевых транзисторах.
Резистор R3 задаёт выходное напряжение (подбирается). Качество стабилизации этой схемы сильно зависит от параметров транзистора Т1. Сюда надо выбрать транзистор с максимальной крутизной и минимальным сопротивлением открытого канала. Отлично показал себя CEP50N06. Из более доступных стоит попробовать IRFZ44.
Важно иметь в виду, что управляющее напряжение на транзисторе порядка 3,5-4В и для нормальной работы источника тока необходимо напряжение около 3,5В. Поэтому разница между входным и выходным напряжениями такого стабилизатора должна быть не менее 8В! Это несколько снижает КПД этой схемы и при больших токах нагрузки требует использования радиаторов приличных размеров. Настоящего аудиофила такие трудности не остановят
