Конструируя блок питания для лампового усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) высокого качества, вопросам выбора, проектирования блока питания (БП) следует уделять также значительную часть своего времени и внимания, особенно, это касается однотактных выходных каскадов, где сигнальные токи проходят и через элементы БП.
Хороший способ повысить параметры усилителя – применение стабилизации напряжений питания. В усилителях мощности это позволит менее зависеть от сетевых капризов, снизить уровень фона, безопасно использовать лампы в режимах близких к предельным, уменьшить массу и габариты прибора. В некоторых специальных малосигнальных усилителях ЗЧ (например, микрофонных, предварительных или усилителях-корректорах для воспроизведения грамзаписи), часто, стабилизация питания – единственный способ получит приемлемый уровень шумов. Следует, однако, помнить, что необходимо стабилизировать все напряжения питания (а минимум их два - в триодном каскаде с автоматическим смещением - +Ua, и напряжение накала). В противном случае, при изменении сетевого напряжения изменится и нестабилизированное напряжение (а часто забывают именно о стабилизации напряжения накала), что вызовет изменение других важных параметров лампы. При этом есть хорошие шансы на выход лампы за предельно допустимые режимы, не говоря о расчетных. Т.е. следует стабилизировать и накал ламп.
Помним, что прямонакальные лампы с катодом-нитью рекомендуют нагревать переменным током, так они равномернее изнашиваются и ресурс их выше. При питании накалов таких ламп постоянным током, при каждом включении прибора лучше менять его полярность.
С лампами маломощными, в предварительных каскадах усилителя, обычно преотлично управляются классические КРЕН-LM. Нити накаливания парных или просто одинаковых ламп удобно соединить последовательно и использовать напряжение -12.6 В. «Вольтдобавка» к стандартным напряжениям микросхем получается включением кремниевого (+0,6…0,8 В) или германиевого (+0,2…0,3 В) диода в разрыв среднего вывода микросхемы. Тем не менее, у этих микросхем есть ряд недостатков ограничивающих их применение, особенно для ламп выходных каскадов с токами накалов выше 1 А.
Представленный несложный стабилизатор накала взят с сайта Клаусмобиль и свободен от многих недостатков присущих аналогам.
-Входное напряжение (переменное) 11 .. 24 V
-Выходное напряжение регулируется от 6.0V (R4, R5 как на схеме) или от 2.5V up (R4=0)
-Минимальное падение напряжения зависит только от сопротивления канала (до 0.07 В/А с IRFP150. Впрочем, это уже не режим стабилизации)
-Предельный ток нагрузки - практически, зависит только от теплоотвода.
-Выходное сопротивление по постоянному току (включая 30 см проводки сечением 0.5кв.мм.) 0.01 Ом
-Схема стабильна на любые реальные нагрузки
-Мягкий старт (задержка включения 0.5с + плавное нарастание до 12В за 1с)
-Шум на выходе - не смог обнаружить (ток нагрузки 1А, падение на транзисторе 0.5В, мультиметр 200мВ, 4 знака)
В реальной схеме номиналы изменены: C03, C04 1000мкФ 35В, С05 2200 мкФ 25В, R2 1kOm 1Вт. Заземляться может как выход 0V, так и +12V, и средняя точка накальных нитей, и вывод (не силовой!) +6V. Как с шумами в схеме получится, так и заземлять. Диоды главного моста - 10 А, диоды умножителя - любые 100В, 1А минимум.
Что потребовалось для работы.
Набор инструментов и материалов для изготовления печатной платы (ПП), набор инструментов для электромонтажа, измерительные приборы, мелочи.
Печатная плата стабилизатора разработана в программе Sprint-Layout. Было изготовлено две отдельных платы стабилизаторов +12.6 В (последовательно соединенные накалы выходных ламп, последовательно соединенные накалы маломощных ламп) устанавливаемых на общем радиаторе. Оба имеют одинаковую конструкцию и элементы, только второй экземпляр с несколько измененной топологией для более удобного монтажа R6-R8, С7,С8. Размеры и компоновка плат определялись их расположением в конструкции. Регулирующие транзисторы – IRF540 смонтированы навыворот, со стороны печатного монтажа и при установке на радиаторе охлаждения прижимаются к нему спиной - металлическими фланцами. Все выводы схемы для внешнего сообщения с усилителем сделаны с учетом одностороннего доступа к плате.
ПП получилась простой и без SMD элементов, при ее изготовлении применен ручной способ нанесения лакового защитного рисунка – стеклянным рейсфедером.
Заготовка фольгированного стеклотекстолита зачищалась от окислов, на нее накладывался и закреплялся (отгибы, липкая лента с обратной стороны) рисунок дорожек, центры отверстий накернивались, рисунок удалялся. Заготовка сверлилась сверлом ø1,0 мм, отверстия для более крупных элементов рассверливались сверлом 1.5 мм, для крепежа ø3 мм. Просверленные отверстия зачищались некрупной наждачной бумагой от заусенцев.
Рисунок наносил битумным лаком, высохший ретушировал шилом, травил в растворе хлорного железа.
Защитный лак после травления удалил ацетоном, дорожки залудил.
Сборка платы.
Большой оксидный конденсатор (С1,С2) положил на бочок и закрепил двумя скобочками из нетонкой луженой проволоки. Для уменьшения общей высоты платы. Многие двухвыводные элементы устанавливал торчком, это кроме прочего позволило иметь удобные точки для внешнего подключения (учитывая трудность доступа к обратной, печатной стороне).
Регулирующий транзистор установлен со стороны печатного монтажа, металлическим фланцем к радиатору. При установке платы, винты крепежа (по оси пластиковой части транзистора) надежно прижимают его к теплоотводу.
Пробное включение.
В собранной плате проверил правильность монтажа, подключил к штатному трансформатору будущего усилителя. На холостом ходу переменным резистором R5 установил 12 В, затем подрегулировал под нагрузкой. Ею послужила ГУ-50 с кривой электродной системой (накал 12 В). Никаких неожиданностей не было, все работает штатно. При токе накала около 700 мА нагрев железки в районе установки транзистора – едва заметен на ощупь.
Сборка блока выпрямителей-стабилизаторов.
Для натурного макета усилителя собрал блок выпрямителей-стабилизаторов. Радиаторы штатные, крепления (боковые стенки) пока упрощенные. Для установки на деревянное шасси и испытаний-настройки. После отработки схемы, ее придется разобрать для отделки элементов, изготовления и монтажа дополнительных декоративных. Попробую изобразить некую техническую фантазию.
Платы стабилизаторов накала и плата с двумя стабилизаторами анодного напряжения размещены на разных, но одинаковых алюминиевых игольчатых радиаторов. Размещение с учетом высоты элементов плат, так, чтобы уменьшить толщину сборки. Под металлические фланцы регулирующих транзисторов подкладывается слюдяная пластинка, с двух ее сторон – чуток КТП-8.
Две временных боковых стенки вырезаны из оцинкованной стали, в торцах оснований радиаторов просверлены по три глухих отверстия 2.5 мм, нарезана резьба М3. Все как обычно – два номера метчиков, оборот вперед-пол оборота назад для скалывания стружки. При нарезании резьбы в алюминии, в качестве смазки используется керосин. Метчики удобно отчищать от забившейся мелкой стружки старой зубной щеткой.
Блок стабилизаторов будет стоять на верхней панели усилителя рядом с сборкой трансформаторов (в кожухе). Они одинаковой высоты. Трансформаторы (накал сверху, внизу анодное) применены на однотипных магнитопроводах, они удобно ставятся друг на друга и свинчиваются через крепежные отверстия.
Babay Mazay, май, 2020 г.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
