Блок питания УКУ, 2х51/2х32 вольта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Сейчас многие любители высококачественного звуковоспроизведения самостоятельно изготавливают усилители ЗЧ с весьма высокими характеристиками и выходной мощностью до десятков ватт. Постоянному совершенствованию подвергают все звенья усилительного тракта, а часто и вспомогательные устройства, органы коммутации, индикации и т. п.

Стремление добиться максимальных качественных показателей УКУ все чаще заставляет конструкторов пересматривать свои позиции в отношении источников питания. Это и понятно - ведь при большом потребляемом токе простейшие сглаживающие фильтры уже не в состоянии обеспечить удовлетворительную стабильность питающего напряжения, а это ощутимо сказывается на качестве звучания. При воспроизведении пиков сигнала колебания напряжения на выходе фильтра достигают 5 В и более, и это заставляет предусматривать запас напряжения питания усилителя мощности. Но запас приводит к утяжелению режима работы выходных транзисторов усилителя и, как следствие, к снижению его КПД и надежности.

Поэтому все большее число радиолюбителей отдает предпочтение стабилизированным источникам питания. К тому же в стабилизатор несложно ввести устройство защиты от перегрузки, что весьма желательно, учитывая стоимость мощных транзисторов и трудоемкость их замены.

Какими же характеристиками должен обладать источник питания высококачественного усилителя мощности? К наиболее важным требованиям, предъявляемым к блоку питания УКУ, следует отнести обеспечение необходимой отдаваемой мощности при заданных коэффициентах стабилизации и подавления пульсаций, высокую надежность и эффективность системы защиты, максимально возможную простоту схемы и конструкции, температурную стабильность системы защиты и стабилизатора в целом.

Замечено, что от стабилизатора, предназначенного для работы с усилителем мощности, не требуется слишком большого значения коэффициента стабилизации Кст обычно приводящего к значительному усложнению схемы. Как показала практика, высококачественный усилитель мощности отлично работает со стабилизатором, имеющим Кст=30. Колебания напряжения питания при воспроизведении пиков сигнала (при выходной мощности Рвых=60 Вт) не превышали 0,2 В и дополнительные искажения, которые в этих условиях обычны при питании усилителя ЗЧ от нестабилизированного источника, не возникали.

Рассмотрим вопросы выбора напряжения питания и порога срабатывания устройства защиты. Выходное напряжение Uпит (рис. 1) одного плеча блока питания должно быть равно:

где Imax - значение тока, А при максимальном размахе выходного напряжения; Uкэ нас - напряжение насыщения выходного транзистора, В; Rн - сопротивление нагрузки, Ом, Rос - сопротивление резистора обратной связи в цепи эмиттера выходного транзистора Ом.

Примем Rн = 4 Ом, так как для мощного усилителя это наиболее типичный случай. Если в указанное неравенство подставить численные значения, нетрудно убедиться, что напряжение одного плеча блока питания для усилителя мощностью 60...80 Вт лежит в пределах 27...33 В.

Остановимся на вопросе определения порога срабатывания системы защиты по току. Совершенно ясно, что этот порог должен быть таким, чтобы было обеспечено неискаженное воспроизведение сигнала при максимальной выходной мощности. С другой стороны, порог не должен превышать значения Imax выходных транзисторов.

Как известно, полезная мощность в нагрузке

откуда

Исходя из этого соотношения составлена таблица значений порога срабатывания Iз, системы защиты по току для различных значений выходной мощности.

Таблица соответствует случаю, когда каждый канал усилителя питается от отдельного стабилизатора (если же оба усилителя мощности питаются от общего источника, порог срабатывания должен быть удвоен). Ориентировочно можно принять Iз = (1,03...1,07)Imax.

На основании сказанного - и это подтверждает практика - можно сделать вывод о нецелесообразности питания обоих усилителей мощности от одного стабилизированного источника.

Немаловажным является и вопрос выбора типа системы защиты. Защитные устройства со стабилизацией тока в аварийном режиме здесь использовать нельзя. Дело в том, что, как правило, при замыкании цепи нагрузки через регулирующий транзистор стабилизатора будет протекать очень большой ток. Если немедленно не принять меры по его ограничению, возможен тепловой пробой регулирующего транзистора стабилизатора, а вслед за этим часто и выходных транзисторов усилителя мощности.

Устройства защиты с закрыванием регулирующего транзистора обладают сравнительно низким, но вполне достаточным быстродействием. Различают две разновидности таких устройств - с самовозвратом и с "триггерным эффектом". Первые автоматически возвращают стабилизатор в рабочий режим после устранения причины перегрузки. Вторые оставляют закрытым регулирующий транзистор стабилизатора, и вернуть его в режим стабилизации после устранения аварии можно только внешним воздействием.

На наш взгляд, устройства с самовозвратом нежелательно использовать для защиты усилителя мощности. Если перегрузка носит циклический характер (например, при воспроизведении фонограммы с максимальным уровнем), питание на усилитель будет поступать прерывисто из-за периодических срабатываний системы защиты. Это приведет к многократному повторению переходного процесса в усилителе, что может вызвать выход его из строя.

Более предпочтительны устройства с "триггерным эффектом". Они весьма эффективны в процессе налаживания, испытания и ремонта усилителей, когда вероятность возникновения аварийной ситуации довольно высока.

С учетом всех приведенных выше рассуждений был разработан стабилизатор, схема которого показана на рис. 2.

Стабилизатор выполнен по компенсационной схеме с использованием в регулирующем элементе составного транзистора. Оба плеча стабилизатора схемно одинаковы.

Применение в управляющем элементе стабилитрона Д818Б, имеющего отрицательный ТКН стабилизации, позволило резко снизить температурный дрейф выходного напряжения. Использование транзисторов различной структуры в устройстве сравнения (VT4) и регулирующем элементе (VT1) приводит, с одной стороны, к необходимости введения цепей запуска стабилизатора. С другой стороны, такое построение дает и некоторые преимущества. В частности, для срабатывания системы защиты нужен лишь короткий переключающий импульс для надежного закрывания регулирующего элемента стабилизатора. Это состояние весьма устойчиво и нет необходимости в том, чтобы транзистор системы защиты VT3 после ее срабатывания был постоянно открыт.

Цепь запуска представляет собой резистор R3, шунтирующий регулирующий элемент и подключаемый контактами К1.1 реле времени (рис. 3). В исходном состоянии (блок питания обесточен) контакты К1.1 и К1.2 реле К1 замкнуты. После подачи питания в течение примерно 1 с происходит запуск стабилизатора. Затем реле срабатывает, контакты размыкаются и цепь запуска отключается.

В случае перегрузки или замыкания цепи нагрузки падение напряжения на резисторе R7 приоткрывает транзистор VT3. Из-за этого начинает закрываться транзистор VT4 и вслед за ним транзисторы VT1 и VT2. Уменьшение напряжения на эмиттере транзистора VT3 приводит к еще большему его открыванию, и регулирующий элемент лавинообразно закрывается (реле К1 при этом остается включенным). После срабатывания системы защиты выходное напряжение и ток через цепь нагрузки весьма малы. Даже при разогретом до 80°С корпусе транзистора VT2 они не превышают соответственно 2 мВ и 100 мкА.

Для перевода стабилизатора в рабочий режим после устранения причины перегрузки нужно на короткое время отключить питание усилителя. На рис. 4 и 5 показаны экспериментально снятые графические зависимости выходного напряжения и тока нагрузки от сопротивления нагрузки при различных значениях порога срабатывания системы защиты.

С целью полной развязки по питанию для каждого канала усилителя предусмотрен отдельный стабилизатор. Выпрямители выполнены по двуполупериодной мостовой схеме со сглаживающими емкостными фильтрами.

Общий коэффициент передачи тока составного транзистора VT1 и VT2 должен быть не менее 70000, а транзистора VT4 -более 100 В целях повышения четкости срабатывания защиты статический коэффициент передачи тока транзистора VT3 должен быть не менее 150.

Транзисторы VT2 и VT6 установлены каждый на теплоотвод с полезной площадью 1000 см2 через изолирующие прокладки. На прокладки с обеих сторон нанесена теплопроводящая смазка. КПТ-8 (ГОСТ 19 783-74), что позволило значительно снизить тепловое сопротивление корпус транзистора - теплоотвод. Транзисторы VT1 и VT5 установлены на теплоотводах, изготовленных из дюралюминиевого уголкового профиля 15x15 мм и имеющих площадь поверхности около 10 см2.

В стабилизаторе применены подстроечные резисторы СП4-1. Конденсаторы С1, С2- КМ-5, остальные - К50-6. РезисторыR7, R20 - проволочные.

Вместо транзистора КТ814В можно использовать КТ816В, КТ816Г, КТ626В, КТ626Д; вместо КТ827В - КТ827Б; вместо КТ315Г - КТ503Г, вместо КТ503Е - КТ602Б, КТ603Б, КТ503Б, КТ503Г, КТ3102А - КТ3102В, КТ3102Д, КТ3102Е; вместо КТ815В - КТ817В, КТ817Г, КТ961А, КТ807А, КТ807Б, КТ801А, КТ801Б; вместо КТ825В - КТ825А, КТ825Б, КТ825Г; вместо КТ361Г - КТ501Е, КТ501К, КТ502Б, КТ502Г, КТ3107Б, КТ3107И; вместо КТ502Е - КТ502Г, КТ502Д, КТ501М.

Для налаживания стабилизатора необходимы вольтметр, амперметр, нагрузочный резистор мощностью 250...300 Вт (например, реостат. РСП-2); желательно иметь также осциллограф с закрытым входом и граничной частотой не ниже 1 МГц. Налаживают поочередно все плечи стабилизаторов. Сначала запускают стабилизатор без нагрузки кратковременным подключением резистора R3, устанавливают подстроечным резистором R12 нужное выходное напряжение. Реостат переводят на максимум сопротивления и через амперметр подключают к выходу стабилизатора. Если показания вольтметра не изменились, самовозбуждения нет. В противном случае придется подобрать конденсатор С1.

Систему защиты налаживают, предварительно установив движок подстроечного резистора R8 в нижнее по схеме положение. Уменьшая сопротивление нагрузки, добиваются показания амперметра, равного пороговому, затем перемещают движок резистора R8 до срабатывания защиты. Реостат возвращают в положение максимального сопротивления, отключают и снова включают питание стабилизатора и снова уменьшают сопротивление нагрузки до срабатывания зашиты. Если необходимо, положение движка резистора R8 корректируют. Налаживать систему защиты нужно быстро, чтобы не перегреть мощный транзистор регулирующего элемента.

Многократно проведенные испытания показали высокую надежность работы стабилизатора и эффективность системы защиты, что подтверждает правильность подхода к проектированию источника питания для усилителя мощности.

Авторы: Е.Мицкевич, И.Карпинович

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Intel: прорыв в фотонике 25.01.2009 Компания Intel опубликовала в журнале Nature Photonics статью, описывающую разработки по созданию кремниевых фотодетекторов, позволяющих снизить стоимость оптических коммуникаций в несколько раз, при этом сильно увеличив их производительность. Кроме дешевизны, к преимуществам нового метода относится и более высокая чувствительность сенсоров, обеспечивающая передачу сигналов на значительные расстояния. По заявлению Intel, разработанные компанией элементы уже сейчас могут передавать данные со скоростью 40 Гб/с.

Другие интересные новости:

▪ О способности к учебе можно узнать по глазам

▪ Мобильная ловушка для перемещения антиматерии между исследовательскими лабораториями

▪ Клей для мозга упростит работу нейрохирургам

▪ У северян мозг крупнее

▪ Персональное устройство для считывания пластиковых карт Chip Shield Reader

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья Безопасность человека в информационном пространстве. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как образовалась почва? Подробный ответ

▪ статья Такка. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Разные средства для волос. Простые рецепты и советы

▪ статья Вверх на палочке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026