Блок питания усилителя

Содержание
  1. Блок питания ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ
  2. Схема БП для мощного УНЧ
  3. Блоки питания мощные и не очень для УМЗЧ
  4. Чуть-чуть о блоках питания усилителей (часть I)
  5. Стабилизатор или фильтр?
  6. Пиковая мощность
  7. Параллельный или методичный стабилизатор ?

  8. Защитные резисторы
  9. Главное — падение напряжения
  10. Импульсы заряда
  11. Пульсации
  12. Изготовление трансформатора для автомобильного усилителя
  13. Строение трансформатора
  14. Изготовление трансформатора для усилителя
  15. Блок питания для усилителя на IR2161

Блок питания ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ

Какое то время назад купил колонку-монитор. Усилитель в середине неё был оборудован импульсным источником питания, к большому сожалению, вскоре он сгорел (прочность импульсных БП всё-же уступает трансформаторным).

Блок питания усилителя

Решили взамен того, чтобы делать ремонт (тем более что блок питания чрезмерно сложен, да и навыка мало), построить традиционный внешний блок трансформатора питания из запасных частей, которые в избытке лежат по закромам. Был куплен только привлекательный корпус, что существенно уменьшило затраты.

Блок питания усилителя

На заграничных форумах обнаружилась информация что преобразователь напряжения просто плохо создан.

Блок питания усилителя

Выше на фото повреждённый преобразователь из активной колонки. Два резистора R4 и R3 нагреваясь сушат два конденсатора, которые размещены рядом с ними: C8 и большой 390u / 200V.

К большому сожалению сгорели IRF840 (Q1 и Q2), транзисторы Q3 = 2N5551 и Q4 = 2N5401. Выходные конденсаторы также сгорели.

Вылетели выпрямительные диоды, сгорел и предохранитель (как водится последним).

Схема БП для мощного УНЧ

Блок питания усилителя

Схема трансформатора – традиционная конструкция двухполупериодного выпрямителя, взамен вмонтированных мостов применялись отдельные диоды, шунтированные конденсаторами. На первой стороне размещен простой фильтр из имеющихся рядом конденсаторов.

Блок питания усилителя

В оригинале каждая клемма в колонке питается от 2-ух стрессов:

  • +/- 36 В, 1 А для LM3886, которая питает сабвуфер.
  • +/- 18 В, 1 A для LM2876, который питает твиттер.

Так как не было подходящего блока питания, применялось сразу два, которые дают следующие напряжения:
30 В, 2,5 А, что даёт +/- 42 В в режиме ожидания
2x
14 В, 3,5 А, что даёт +/- 20 В в режиме ожидания

Блок питания усилителя

Штекеры – старые добрые DIN-5, которые присутствует во многих советских электронных аудио приборах.

Блок питания усилителя

Гнёзда питания и светоизлучающие диоды в колонке были установлены на пластмассовых пластинах, которые внутри окрашены в черный цвет.

Блок питания усилителя

АС теперь звучит достаточно хорошо. Разница между импульсным и традиционным источником питания в усилителе как таковой отсутствует – так и не вышло поймать различия.

БП для предварительного усилителя если нужно есть здесь. Материал отправил – Gromov.

Блоки питания мощные и не очень для УМЗЧ

Маломощный стабилизированный блок питания для предварительных усилителей с регулировкой анодного напряжения.

Блок питания усилителя

Схема относительно просто и собой представляет двухполярный стабилизированный блок питания. Плечи трансформатора зеркальны, по этой причине схемы полностью одинакова.
Технические специфики трансформатора:
Номинальное входное напряжение:
18. 22В
Максимальное входное напряжение:
28В (ограничено напряжение конденсаторов)
Максимальное входное напряжение (в теории):
70В (ограничено самым большим напряжением выходных транзисторов)
Диапазон анодных напряжений (при
20В при входе): 12. 16В
Номинальный выходной ток (при выходном напряжении 15В): 200мА
Самый большой выходной ток (при выходном напряжении 15В): 300мА
Пульсации напряжения питания (при номинальном выходном токе и напряжении 15В): 1,8мВ
Пульсации напряжения питания (при высоком выходном токе и напряжении 15В): 3,3мВ
Данный блок питания можно применить для питания предварительных усилителей. БП обеспечивает довольно невысокий уровень пульсаций напряжения питания, при довольно большом (для предварительных усилителей) токе.
В качестве заменителей транзисторов MPSA42/92 можно задействовать транзисторы KSP42/92 или 2N5551/5401. Не забудьте сравнивать цоколевку.
Транзисторы BD139/BD140 можно поменять на BD135/136 или на прочие транзисторы с похожими параметрами, снова же про цоколевку помним.
Транзисторы VT1 и VT6 обязаны быть установлены на теплоотводе, место для которого рассчитано на монтажной плате.
В качестве стабилитронов VD2 и VD3 можно использовать любые стабилитроны на напряжение 12В.
Маломощный блок питания с преобразованием однополярного напряжения в двухполярное.
Нередко бывает что у радиолюбителя есть преобразователь электрической энергии, но исключительно с одной обмоткой, а нужно получить на выходе двухполярное напряжение. Конкретно для таких целей можно задействовать очередную схему:

Блок питания усилителя

Схема отличается собственной обычностью и многофункциональностью. На вход схемы можно подать переменое напряжение в большом диапазоне, ограниченном всего лишь допустимым напряжением диодов моста, допустимым напряжением конденсаторов питания и напряжением КЭ транзисторов.

Анодное напряжение любого из плеч будет равно половине общего напряжения питания или (Uвх*1,41)/2, к примеру: при входном переменном напряжении 20В, анодное напряжение одного плеча будет равно (20*1,41)/2=14В.
В качестве транзисторов VT1 и VT2 можно использовать Любые комплементарные транзисторы, следует только помнить о цоколевке. Прекрасными вариантами замены могут быть MPSA42/92, KSP42/92, BC546/556, КТ3102/3107 и так дальше.

Следует также предусматривать при замене транзисторов на аналоги их максимальное допустимое напряжение КЭ, оно обязано быть не менее анодного напряжения плеча.
Мощный двухполярный блок питания с полу-мостовым выпрямлением.
В собственной практике для питания УМЗЧ я люблю использовать для питания УМЗЧ преобразователи электрической энергии с 4мя похожими вторичными обмотками, в особенности преобразователь электрической энергии ТА196, ТА163 и подобные. Во время использования подобных блоков питания удобно применять для выпрямителя не мостовую, а двухполупериодовую полу-мостовую схему. Схема самого трансформатора представлена ниже:

Блок питания усилителя

Для этой схемы можно использовать не только преобразователи электрической энергии серии ТА, ТАН, ТПП, ТН, но и любые иные преобразователи электрической энергии с 4мя похожими по напряжению обмотками.
Нумерация выводов отвечает нумерации выводов блока питания ТА196 и подобных.
Мощный блок питания с полу-мостовым выпрямлением, с дополнительными маломощными шинами питания.
На основе преобразователь электрической энергии ТА196 или других блоков питания с 4мя вторичными обмотками можно организовать очередную схему:

Блок питания усилителя

Напряжение +/-40В (либо иное, в зависимости от напряжения на обмотках вашего блока питания) применяется для питания усилителя мощности. Шины +/-15В можно применить для питания предусилителя и входного буфера.

Шину +12В можно применить для добавочных нужд, к примеру: для питания вентилятора, защиты или других не взыскательных к качеству питания устройств.
В качестве стабилитрона 1N4742 можно использовать любой иной на напряжение 12В, взамен 1N4728 – на напряжение 3,3В.
Взамен транзисторов BD139/140 можно применить любую иную комплементарную пару транзисторов средней мощности на ток 1-2А. Транзисторы VT1, VT2 и VT3 нужно ставить на отопительный прибор.
Нумерация выводов отвечает нумерации выводов блока питания ТА196 и подобных.
Фотографии отдельных из представленных трансформаторов.

Блок питания усилителя
Блок питания усилителя
Блок питания усилителя

Ко всем блокам питания прилагаются выверенные 100% рабочие монтажные платы.

Чуть-чуть о блоках питания усилителей (часть I)

Опубликовано: 6 марта, 2017 • Рубрика: Блоки питания

Блок питания усилителя

Кажется что здесь сложного, подключить усилитель к блоку питания, и можно наслаждаться любимой музыкой?

Но, если припомнить, что усилитель по существу модулирует Согласно закону входного сигнала напряжение источника питания, то будет ясно, что к вопросам проектирования и монтажа трансформатора необходимо подходить достаточно серьезно.
Иначе ошибки и просчёты допущенные при этом могут повредить (в плане звука) любой, даже наиболее качественный и дорогой усилитель.

Стабилизатор или фильтр?

Необычайно, однако чаще всего для питания усилителей мощности применяются обычные схемы с преобразователем электрической энергии, выпрямителем и сглаживающим конденсатором. Хотя во множестве устройств электроники сейчас применяются стабилизированные блоки питания. Причина данного заключена в том, что доступнее и легче спроектировать усилитель, который бы имел большой коэффициент подавления пульсаций по цепям питания, чем сделать относительно мощный стабилизатор.

Сегодня уровень подавления пульсаций стандартного усилителя составляет порядка 60дБ для частоты 100Hz , что фактически отвечает показателям стабилизатора электрического напряжения. Применение в усилительных каскадах источников постоянного тока, дифференциальных каскадов, разных фильтров в цепях питания каскадов и прочих схемотехнических приёмов дает возможность добиться и ещё больших значений.
Питание выходных каскадов очень часто выполняется нестабилизированным.

Из-за наличия в них 100% отрицательной обратной связи, единичному коэффициенту усиления, наличию ОООС, устраняется проникновение на выход фона и пульсаций питающего напряжения.
Выходной каскад усилителя по существу считается регулятором напряжения (питания), пока не войдет в режим клиппирования (ограничения). Тогда пульсации питающего напряжения (частотой 100 Гц) модулируют выходной сигнал, что звучит просто плохо:

Блок питания усилителя

Если для усилителей с однополярным питанием происходит модуляция только верхней полуволны сигнала, то у усилителей с двухполярным питанием модулируются две полуволны сигнала. Большинству усилителей свойственен данный эффект при больших сигналах (мощностях), однако он абсолютно не отражается в теххарактеристиках.

В хорошо спроектированном усилителе эффекта клиппирования не должно выполняться.
Чтобы проверить собственный усилитель (точнее блок питания собственного усилителя), вы можете поэкспериментировать.

Подайте на вход усилителя сигнал частотой немного выше слышимой вами. В моём случае достаточно 15 кГц :(. Повышайте амплитуду входного сигнала, пока усилитель не войдёт в клиппинг.

В данном варианте вы услышите в динамиках гул (100Гц). По его уровню можно дать оценку качеству трансформатора усилителя.
Предупреждение!

Обязательно перед этим экспериментом отключите твиттер вышей звуковой системы иначе он может поломаться.
Стабилизированный источник питания дает возможность избежать такого результата и приводит к уменьшению искажений при продолжительных перегрузках. Однако, с учитыванием нестабильности напряжения сети, потери мощности на самом стабилизаторе составляют приблизительно 20%.

Иной вариант сделать слабее эффект клиппирования это питание каскадов через отдельные RC-фильтры, что тоже несколько уменьшает мощность.
В серийной технике такое нечасто применяется, так как кроме снижения мощности, возрастает ещё и цена изделия.

Более того, использование стабилизатора в усилителях класса АВ может приводить к возбуждению усилителя из-за резонанса петель обратной связи усилителя и стабилизатора.
Потери мощности можно значительно уменьшить, если применять современные импульсные блоки питания.

Все таки, тут всплывают иные проблемы: невысокая прочность (кол-во компонентов в таком блоке питания намного больше), большая цена (при единичном и мелко-серийном производстве), большой уровень ВЧ-помех.
Стандартная схема трансформатора для усилителя с выходной мощностью 50Вт представлена на рисунке:

Блок питания усилителя

Анодное напряжение за счёт сглаживающих конденсаторов больше анодного напряжения блока питания приблизительно в 1,4 раза.

Пиковая мощность

Не обращая внимания на указанные минусы, при питании усилителя от нестабилизированного источника можно получить некоторый бонус — непродолжительную (пиковую) мощность больше, чем мощность трансформатора, за счёт большой ёмкости фильтрующих конденсаторов. Как показывает опыт, что необходимо минимум 2000Найдите на каждые 10Вт выходной мощности.

За счёт такого результата можно сэкономить на трансформаторе питания — можно применить менее мощный и, исходя из этого, не дорогой преобразователь электрической энергии. Имейте ввиду, что измерения на неподвижном сигнале такого результата не выявят, он вырисовывается исключительно при непродолжительных пиках, другими словами при прослушивании музыки.

Стабилизированный блок питания подобного результата не даёт.

Параллельный или методичный стабилизатор ?

Есть мнение, что параллельные стабилизаторы лучше в аудиоустройствах, так как контур тока замыкается в местной петле нагрузка-стабилизатор (исключается источник питания), как показано на рисунке:

Блок питания усилителя

Тот же эффект даёт установка разделительного конденсатора на выходе.

Однако в этом случае уменьшает нижняя частота усиливаемого сигнала.
Автор применяет стабилитроны для питания операционных усилителей.

При этом можно организовать индикацию напряжения питания фактически без внеочередных затрат (светоизлучающим диодам не требуются гасящие резисторы):

Блок питания усилителя

Защитные резисторы

Каждому радиолюбителю наверное знаком аромат горелого резистора. Это аромат горящего лака, смолы на эпоксидной основе и. денег.

Между тем, не дорогой резистор может спасти ваш усилитель!
Автор при первом включении усилителя в цепях питания взамен предохранителей устанавливает низкоомные (47-100 Ом) резисторы, которые во много раз доступнее предохранителей.

Это неоднократно спасало дорогие детали усилителя от ошибок в монтаже, неверно выставленного тока покоя (регулятор поставили на максимум взамен минимума), перепутанной полярности питания и так дальше.
На фото показан усилитель, где установщик перепутал транзисторы TIP3055 с TIP2955.

Блок питания усилителя

Транзисторы в конце концов не пострадали. Все кончилось хорошо, однако не для резисторов, и комнату проветривать понадобилось.

Главное — падение напряжения

Во время проектирования монтажных плат трансформаторов и не только необходимо помнить, что медь не считается сверхпроводником. Тем более это важно для «земляных» (общих) проводников.

Если они тонкие и образовывают замкнутые контуры или длинные цепи, то в из-за протекающего тока на них выходит падение напряжения и потенциал в самых различных точках оказывается различным.
Для минимизации разности потенциалов принято общий кабель (землю) разводить в виде звезды — когда к каждому потребителю идёт собственный проводник. Не стоит термин «звезда» понимать буквально. На фото показан пример подобной правильной разводки общего провода :

Блок питания усилителя

В ламповых усилителях сопротивление анодной нагрузки каскадов довольно высокое, порядка 4кОм и выше, а токи не довольно велики, по этой причине сопротивление проводников не играет важной роли. В транзисторных усилителях сопротивления каскадов значительно ниже (нагрузка вообще имеет сопротивление 4Ом), а токи намного выше, чем в ламповых усилителях.

По этой причине влияние проводников здесь может быть очень значительным.
Сопротивление дорожки на монтажной плате в шесть раз больше, чем сопротивление отрезка медного провода аналогичный длинны. Диаметр позаимствован 0,71мм, это стереотипный кабель, который применяется во время монтажа ламповых усилителей.

Блок питания усилителя

0.036 Ом в отличии от 0.0064 Ом! Если учесть, что токи в выходных каскадах транзисторных усилителей могут в тысячу раз превосходить ток в ламповом усилителе, приобретаем, что падение напряжения на проводниках может быть в 6000!

раза больше. Может быть, это одна из причин, почему транзисторные усилители звучат хуже ламповых.

Это также объясняет, почему собранные на монтажных платах ламповые усилители часто звучат хуже прототипа, собранного навесным монтажом.
Нужно помнить закон Ома! Для уменьшения сопротивления печатных проводников можно применить различные приёмы.

К примеру, покрыть дорожку толстым слоем олова или припаять вдоль дорожки лужёную толстую проволоку. Варианты показаны на фото:

Блок питания усилителя

Импульсы заряда

Для устранения проникновения фона сети в усилитель необходимо принять меры от проникновения импульсов заряда фильтрующих конденсаторов в усилитель. Для этого дорожки от выпрямителя должны идти конкретно на конденсаторы фильтра.

По ним двигаются мощные импульсы зарядного тока, по этой причине ничего иного к ним подсоединять нельзя. цепи питания усилителя должны подключаться к выводам конденсаторов фильтра.
Правильное подключение (монтаж) трансформатора для усилителя с однополярным питанием показан на рисунке:

Блок питания усилителя

На рисунке показан вариант монтажной платы:

Блок питания усилителя

Автору до этих пор попадаются усилители, у которых большой уровень фона вызван неверной разводкой земли и подключением дорожек от различных «потребителей» к выходам выпрямителя.

Пульсации

Большинство нестабилизированных источников питания имеют после выпрямителя всего один сглаживающий конденсатор (или несколько включенных параллельно). Для увеличения качества питания можно применить нехитрый трюк: разбить одну ёмкость на две, а между ними включить резистор маленького номинала 0,2-1 Ом.

При этом даже две ёмкости меньшего номинала могут быть доступнее одной большой.

Блок питания усилителя

Это даёт более плавные пульсации анодного напряжения с небольшим уровнем гармоник:

Блок питания усилителя

При больших токах падение напряжения на резисторе может стать значительным. Для его ограничения до 0,7В параллельно резистору можно включить мощный диод.

В данном варианте, правда, на пиках сигнала, когда диод будет открываться, пульсации анодного напряжения снова станут «жёсткими».
Статья готова по материалам журнала «Фактическая электроника изо дня в день»
Свободный перевод: Главреда «РадиоГазеты»

Изготовление трансформатора для автомобильного усилителя

Ценители хорошего и громкого звука в автомобильном салоне обязательно встретятся с необходимостью установки автомобильного усилителя. Каждый водитель знает, что мощность электрической автомобильной сети равняется 12 Вольт, чего критически мало для того, чтобы при сопротивлении в 4 Ом выдавать на самом деле мощный звук, ведь некоторые тяжелые динамики рассчитаны на питание в пару тысяч Ватт.

В подобных вариантах в автомобиль дополнительно устанавливают усилитель мощности для того, чтобы изменить напряжение. Если есть желание усилитель мощности может быть сделан собственными руками, его схема очень проста.

Только одна сложность может — это сделать блок питания для автомобильного усилителя.

Строение трансформатора

Блок питание — очень сложная деталь в усилителе, состоящую из:

  • генератора импульсов;
  • полевых транзисторов IRFZ44N;
  • диода VD1,
  • ферритового кольца диаметром минимум в 2 сантиметра;
  • дросселя L1;

Чаще собственно из-за трудоемкости сборки блока большое количество любителей хорошего звука отказываются от самостоятельной сборки автомобильного усилителя. В действительности, все не очень сложно как может показаться с самого начала.

Достаточно владеть самыми маленькими познаниями или следовать инструкции.
Сердцем преобразователя условно именуют электрический генератор импульсов. Наиболее простая формула его создания лежит на основе схемы TL494.

Частота генерации может быть увеличена или уменьшена с помощью изменения номинальной мощности резистора R3.
Мышцы трансформатора для усилителя собой представляют сдельные транзисторы типа IRFZ44N. В схеме можно применить резисторы разного типа (кроме R4, R9, R10).

В блок питания можно включить резисторы любой номинальной мощности, также и 0,125 Вт, 0,25 Ватт и включая 1 Вт и даже 0,5 Вт. Светоизлучающий диод VD1 устанавливается в схему с целью устранения вторичного подсоединения плюсовых каналов.

Изготовление трансформатора для усилителя

Гидродроссель L1 необходимо накрутить на ферритовое кольцо диаметром 2 см. Его можно одалживать с компьютерного трансформатора или же просто приобрести.

Для ферритового кольца диаметром 2 см нужно выполнить 12 витков удвоенной проволокой срезом равным 0,7 миллиметрам, которые необходимо одинаково разделить по периметру кольца. Данный гидродроссель подойдет и для наматывания на ферритовый стержень диаметром 8-10 миллиметров и длиной в 2 3 сантиметра. Определенно, самый трудный момент в изготовлении конвертера напряжения — правильная формовка блока питания, так как собственно от блока питания зависит трудоспособность всего трансформатора.

Лучшим решением будет сделать его с помощью ферритового кольца марки 2000NM объемом в 40* 25 * 11.

Блок питания усилителя

В первую очередь в изготовлении блока питания следует округлить наружные и внутренние грани и тщательно обмотать его плотной ленточной изоляционной лентой.

Первичную электрообмотку наматывают и одинаково распределяют по диаметру кольца. Всего намотка заключает в себя 5 жилок шириной в 0,7 миллиметров и включает 12 витков.

Данное действие происходит подобным образом:

  1. берем 1 жилу и наматываем ее в 6 витков, одинаково распределенных вдоль периметра кольца;
  2. дальнейшие вихри накручиваются очень плотно к первым, уже намотанным;
  3. по аналогичной схеме выполняется и монтаж всех других.
  4. на выходе все жилы сворачиваются в один толстый жгут.

Повторную обмотку кольца выполняют точно также на оставшихся свободных участках кольца.
Это один из самых основных этапов работы, который просит серьезного отношения.

В результате, обязано получиться две одинаковые обмотки, полностью закрывающие периметр ферритового кольца. После выполнения этого периода преобразователь электрической энергии вновь, обматывается плотной изолирующей лентой.
Посмотрите видео, как правильно намотать преобразователь электрической энергии


Другим этапом изготовления будет расположение вторичной обмотки поверх второстепенного слоя изоляционные ленты. Под эти цели можно применить кабель диаметром 1,5 миллиметров.

Накручивать вторичную обмотку следует в 18 витков по аналогичному принципу, что и первичную, другими словами одинаково распределяя каждую жилу вдоль периметра. Оконченный преобразователь электрической энергии поверх вновь герметично обматывается изолирующей лентой.

Вторичную и первичную обмотку можно выполнять в любом удобном направлении. Важное требование, чтобы все жилы были одинаково распределены и накручены в одну сторону. Если предполагается применять кольцо другого диаметра, то для просчета количества жил воспользуйтесь специализированными программами.

Первый пуск трансформатора лучше проводить на LED лампочке и всего лишь потом включать в готовую схему усилителя. Такая мера предосторожности даст возможность выверить качество проведения работ.

Блок питания для усилителя на IR2161

Неплохой, качественный усилитель мощности звуковой частоты обязан иметь на собственном борту хороший, стабильный и качественный источник питания. Вокруг вас и меня по сей день, бесперерывно бушуют споры о применении линейных или импульсных источников питания в УМЗЧ. Я не отношусь категорично к конкретной конструкции и применяю в усилителях, как высокочастотные преобразователи, так и линейные блоки питания.

В данной публикации будет представлена хорошая схема трансформатора для усилителя на микросхеме IR2161, которая сначала создавалась, как специальная микросхема для преобразователей питания галогенок. Вскоре одним из опытных поклонников электроники, Ильей Стельмах (Nem0), была разработана схема импульсного трансформатора для усилителя на базе той самой микросхемы питания галогенок IR2161.

Блок питания усилителя

В арсенале IR2161 есть все что необходимо для построения хорошего импульсного источника питания (ИИП). Находится, как защита от перегрузки, так и защита от короткого замыкания (КЗ). Без функции «Софт-старта» приподнимать такой разговор было бы несерьезно, по этой причине плавный пуск также находится.

Еще, к свойствам IR2161 относятся адаптивное мертвое время (ADT) и компенсация анодного напряжения.
Схема трансформатора для усилителя на IR2161

Блок питания усилителя

Работа схемы
При включении ИИП в сеть, напряжение электрического тока поступает через предохранитель F1 и фильтры C2, L1, C1 на диодный мост VDS1.

Энергия выпрямленного напряжения (+310В) скапливается в электролитическом конденсаторе С10 и будет применяться в последующем для питания первой обмотки блока питания T1.
Также, напряжение электрического тока поступает на однополупериодный выпрямитель, выполненный на диоде VD4. Дальше выпрямленное напряжение через гасящий резистор R1 поступает на катод стабилитрона VD1 (13 Вольт).

Это напряжение сглаживается конденсаторами C3 и C4 и поступает на вывод питания (вывод 1) драйвера IR2161. Хочу обращать собственное внимание, что микросхема не начнет генерацию, пока напряжение на выводе 1 окажется меньшей 10.5 Вольт. Вышеописанная схема питания IR2161 работает исключительно при запуске, в последующем в работу включается цепь самопитания.

Самопитание обеспечивается от первой обмотки блока питания, через гасящий конденсатор C7, резистор R2 и диоды VD2, VD3. Этот метод питания микросхемы способствует малому нагреву гасящего резистора R1, который делает собственную ключевую работу исключительно при запуске.

Также за счёт подсоединения гасящего конденсатора C7 к высокочастотной части дало возможность сделать меньше его емкость до 330пФ, таким образом уменьшив его размеры.
Генерируемые импульсы через резисторы R3 и R5 поступают на затворы полевых транзисторов VT1 и VT2.

Транзисторы, открываясь попеременно, подсоединяют нижний отвод первой обмотки к позитивному или негативному выводу электролитического конденсатора C10, в котором скапливается энергия выпрямленного напряжения +310В. Отвод который находится сверху первой обмотки соединен к средней точке емкостного делителя напряжения C11, C13. Подобным образом, на первой обмотке будет находиться прямоугольный импульс со значением половины выпрямленного напряжения, другими словами приблизительно 160В.

Напряжение с вторичной обмотки поступает на мостовой выпрямитель VDS2, выполненный на диодах Шоттки. Дальше уже выпрямленное напряжение через дроссели L2 и L3 поступает на выход ИИП. На выходе трансформатора имеются конденсаторы C15-C20, сглаживающие пульсации и работающие накопителями.

Рабочая частота трансформатора на IR2161 находится в диапазоне 34-70кГц и зависит от используемой мощности. У микросхемы IR2161 нет времязадающих компонентов.

Блок питания усилителя

Драйвер IR2161 при старте запускается на частоте 130кГц, дальше по мере зарядки конденсатора C5 до 5В частота осциллятора будет медленно понижаться до рабочей частоты (70кГц на холостом ходу), как только окончен этап мягкого старта, конденсатор C5 разряжается и дальше внутренне подсоединяется уже к цепи компенсации напряжения, драйвер выводится в режим функционирования. Подобным образом, устроена функция «Софт-старт». При частоте 130кГц сопротивление первой обмотки будет очень высоким, стало быть, напряжение на ней просядет, ограничив выходной ток при зарядке конденсаторов C15-C20.

Емкость конденсатора C5 должна быть строго 100нФ, так как от ее значения будет зависеть не только продолжительность мягкого запуска, но и время выключения IR2161 во время работы защиты от перегрузки и короткого замыкания, а еще C5 задействован в цепи компенсации напряжения.
Работа защиты

В схеме резистор R6 считается датчиком тока. Через него течет ток, пропорциональный току нагрузки.

При увеличении тока резистора R6, возрастает на нем и падение напряжения, которое через резистор R5 поступает на 4 вывод драйвера. Этот вывод в ответе за срабатывание защиты.

Защита по перегрузке срабатывает с задержкой приблизительно 0.5 секунды, когда напряжение на выводе 4 находится в диапазоне от 0.5В до 1В. Задержка исключает ложные срабатывания. Если перегрузка устранена, то приблизительно через 1 секунду драйвер выйдет из защиты.

Защита от короткого замыкания срабатывает с более короткой задержкой (приблизительно 50мс), но при условиях, что на выводе 4 находится напряжение более 1В. При устранении КЗ драйвер IR2161 также сбрасывается в режим функционирования приблизительно через 1 секунду.

За задержку срабатывания отвечает все тот же конденсатор C5, он отвечает за продолжительность софт-старта и компенсацию напряжения. Его емкость нельзя повышать более 100нФ.

При входе схемы поставлен варистор RV1, защищающий схему при скачках сетевого напряжения более 275В.
Компенсация напряжения

Компенсация собой представляет некую стабилизацию анодного напряжения в малых пределах за счёт изменения частоты генерации. Как выше упоминалось, рабочая частота IR2161 находится в диапазоне от 34кГц до 70кГц. При повышении нагрузки частота будет понижаться.

Для понижения анодного напряжения частота драйвера возрастает. Драйвер получает информацию о токе нагрузке через цепь защиты (см. выше) от датчика тока R6.

Когда конденсатор C5 уже подключен к цепи компенсации напряжения (после окончания мягкого запуска), от напряжения на его выводах зависит частота осциллятора, при 0В частота 70кГц, при 5В частота 34кГц.

Блок питания усилителя

Несрабатывание SoftStart Mode

Софт-старт в этой схеме не очень безупречен, по этой причине необходимо учитывать, что в случае наличия на выходе трансформатора больших емкостей, при его запуске протекают большие токи, которые вводят IR2161 в защиту. Однако, если при старте защита сработала, то выходя из нее драйвер, включается сразу в режим функционирования, минуя режим плавного запуска.

Для устранения такой проблемы нужно сделать меньше выходные емкости конденсаторов или расширить индуктивность дросселей L2, L3. Также, для увеличения надежности, в схему включен термистор RT1, который уменьшает ток зарядки емкостей при запуске трансформатора.
Чуть-чуть о мертвом времени

Также хотелось подчеркнуть, что для этого драйвера нет компонентов, задающих мертвое время. Драйвер его оптимально выбирает сам.

Мертвое время – это когда оба ключа находятся в положении “Закрыто”. Автоматику может запутать высокая емкость снаббера, по этой причине разработчик схемы (Илья Стельмах) говорит и решительно не рекомендует применять снабберную цепь в первой обмотке блока питания, подкрепив собственные слова опытами и измерениями.
Элементы схемы

Как правило, все номиналы компонентов представлены на схеме импульсного трансформатора.
Ток предохранителя F1 от 3А до 5А. Он не считается защитой от КЗ, а лишь исключает возможность появления пожара при нештатной ситуации.

Варистор RV1 на напряжение 275В. Термистор RT1 должен быть рассчитывается на ток не менее 3Но и иметь сопротивление 10-20Ом.

Конденсаторы C1, C2 – помехоподавляющие (типа X2), можно пленочные.
Диодный мост VDS1 на ток 6 или 8 Ампер.

На монтажной плате для R1 есть установочное место четырех резисторов на 82кОм по 0.5Вт каждый, установленные попарно в параллель, но еще существует возможность установки одного резистора 82кОм 2Вт.

Блок питания усилителя

Стабилитрон VD1 на напряжение не менее 13В и не больше 14В. Можно поставить постепенно два стабилитрона, к примеру на 6.2В и на 7.5В. У IR2161 есть встроенный стабилитрон, но VD1 обязателен для увеличения надежности и удобства работы маломощного встроенного стабилитрона.

Диоды VD2, VD3, VD5 обязаны быть быстрыми HER108 или серии SF, UF, FR.

Блок питания усилителя

Измеритель тока R6 рассчитывается по формуле R6 = 32/Pном, где то – номинальная мощность.

Я, к примеру, применил два резистора по 0.3Ома 1Вт, скреплённых параллельно.

Блок питания усилителя

На плате есть полигон под SMD резисторы типоразмера 2512, из которых можно собрать сопротивление R6.

Блок питания усилителя

Автор схемы настойчиво рекомендует не устанавливать в качестве C4 емкость более 47мкФ, как и завышать емкостьемкость ёмкость11 и C13 более 0.47мкФ.

Транзисторы VT1 и VT2 следует подбирать близкие по показателям IRF740, например IRF840, STP10NK60, STP8NK80 и им аналогичные.
На выходе трансформатора в качестве компонентов диодного моста VDS2 нужно применять исключительно диоды Шоттки или моментальные импульсные диоды.

Дроссели накручиваются на ферритовых стержнях диаметром 6-8мм и имеют от 5 до 30 витков медного эмалированного провода диаметром 1-1.5мм. Я мотал 20 витков, индуктивность составила 12мкГн.

Автор схемы рекомендует чем больше витков, тем лучше, другими словами идеальным будет 30 витков.

Блок питания усилителя

Синфазный дроссель L1 можно взять готовый из трансформатора ПК, либо намотать на кольце по 20-30 витков медным эмалированным проводом 0.6-0.8мм, стоит обратить внимание, что две обмотки мотаются в противофазе и каждая на собственной половине сердечника.

Кольцо из любых материалов, с цветом покрытия: синий, зеленый, жёлтый, коричневый.

Блок питания усилителя

Преобразователь электрической энергии
Сердечник блока питания типа ER35, взятый из трансформатора ПК. Его размеры 35мм*21мм*11мм, а проницаемость составляет 2000.

Первичная обмотка у меня содержит 45 витков медного эмалированного провода, диаметром 0.63мм (в одну жилу). Вторичные обмотки по 13 витков того же провода, однако в две жилы.

Подобное количество витков нужно для описанных выше показателей сердечника блока питания и анодного напряжения 40+40 Вольт. Все обмотки мотать в одном направлении.

Первичную обмотку нужно ложить виток к витку, до наполнения всей длины каркаса.

Блок питания усилителя

Блок питания усилителя

После этого необходимо уложить парочку слоев изоляции.

Блок питания усилителя

Как изоляция я применяю пакет для запекания, порезанный лентой.

Можно применить термоскотч. Простой скотч применять нельзя, он плохо передает тепло, и его база плохо оказывает влияние на покрытие провода.
Дальше, нужно положить оставшиеся витки первой обмотки.

К примеру, нам необходимо намотать 45 витков, однако в первый слой влезло 20 витков, тогда ложим парочку слоев изоляции, а потом одинаково распределяем на всем участке каркаса оставшиеся 15 витков. Я оставшиеся витки мотал виток к витку, но лучше распределять одинаково, это увеличит КПД вашего ИИП.

Блок питания усилителя

Вторичная обмотка мотается точно также первой обмотке.

Между вторичной и первичной обмотками следует осуществить неплохой изоляционный слой. Дальше 2-мя жилами провода диаметром 0.63мм я мотал 13 витков, все влезло в 1 слой.

Делаю усредненный отвод.

Блок питания усилителя

Блок питания усилителя
Блок питания усилителя

От среднего отвода мотаю еще 13 витков, в ту же сторону. Все, полностью все витки мотаем в одну сторону. Если влезли не все витки, то одинаково распределяем оставшиеся виточки по всей длине каркаса сердечника блока питания.

Блок питания усилителя

Если у вас другой сердечник, то нужно удостовериться, что у него нет зазора на центральной его части.

Также магнитная проницаемость сердечника было бы неплохо должна быть в районе 2000.

Блок питания усилителя

Скачиваем программу Lite-CalcIT(2000) и вводим параметры сердечника, а еще желанное анодное напряжение. Частоту указываем 34кГц.

Диаметр провода имеет смысл применять 0.6-0.8мм, если необходимо применять 2-3 и более жил, чем применять одну жилу диаметром 1мм и более. Это нужно для того, чтобы не уменьшить КПД источника питания.

Блок питания усилителя

Рекомендации во время сборки
Применяйте только неповторимые транзисторы и диоды Шоттки.

Используйте номиналы, указанные в схеме без ее изменения. Применяйте монтажную плату разработчика схемы (приложена к статье), которая отработана много раз.

Транзисторы и выходные диоды установите на отопительный прибор площадью не менее 300см 2 , через изоляционные прокладки и втулки, а после сборки необходимо проверить сопротивление между фланцами полупроводников и теплоотводом, сопротивление должно быть бесконечно большим.

Блок питания усилителя

Силовые дорожки монтажной платы можно залудить оловом или вдоль них пропаять медную жилу.
После того как провели монтажные работы смойте остатки флюса.
Потенциальные поломки

Во-первых, первый пуск следует осуществлять на холостом ходу через лампу 220В подключенную в разрыв сетевого провода. Если все хорошо, то лампа вспыхнет и погаснет. Если лампа продолжит гореть, значит в ИИП есть ошибки, либо он перестал работать.

Пример включения лампы точно также ИИП на IR2153 представлен ниже.

Блок питания усилителя

После нормального запуска нагрузить выход резисторами 10-20кОм и сделать прогон 20-30мин.

По прошествии этого времени преобразователь электрической энергии чуть-чуть нагреется, до температуры 30-40 0 C, это хорошо. Ключи обязаны быть домашней температуры. Если все хорошо, то нагружаем дальше и выполняем прогон под нагрузкой.

Если на холостом ходу греются, и происходит быстрая раскачка анодного напряжения, а еще на затворах транзисторов наблюдаются выбросы, то автор схемы рекомендует выполнить просвет, в виде наклеенного скотча между всеми тремя поверхностями которые соприкасаются сердечника блока питания. Другими словами, очень маленький просвет.

Блок питания усилителя

Осциллограмма у одного из пользователей форума “Паяльный аппарат”, показывающая выбросы на транзисторах.

Блок питания усилителя

Также на форуме было много упреков в сторону автора, что в полумостовой схеме нельзя исполнять просвет в сердечнике, но те, кто выполнил советы автора, поняли, что он был прав. Я просвет в пару десятых миллиметра сделал еще при склеивании сердечника, другими словами капля клея на сопрекасающихся поверхностях обеспечила этот самый маленькой просвет, и поэтому у меня выбросов на затворах ключей не было.
С самого начала у меня на старте выходили из строя транзисторы, микросхема IR2161 и резисторы R4-R6.

Так было пару раз, пока я не установил неповторимые транзисторы IRF740, по этой причине не применяйте транзисторы из Китая, с данной проблемой столкнулся не я один.

Блок питания усилителя

Еще при старте наблюдается такая картина, как цоканье микросхемы IR2161 и естественно она не запускается.

В большинстве случаев в подобной ситуации на 1 выводе драйвера напряжение ниже 10.5В, что препятствует её запуску. Следует проверить все номиналы компонентов питания и самопитания драйвера, если все отвечает схеме, то нужно расширить емкость конденсатора самопитания C7 до 680пФ-1нФ.

Форма сигнала на трансформаторе, на холостом ходу.

Блок питания усилителя

Форма сигнала на одном из затворов ключей, на холостом ходу.

Блок питания усилителя

На нагрузке осциллограммы не выкладываю, но форма сигнала почти не менялась, кроме частоты, которая снизилась приблизительно до 35кГц.
При испытании ИИП был нагружен 160Вт, а после 180Вт в течение 30мин.

Нагрузка была статическая, в виде резистора. Нагрев диодного моста VDS1 продолжался до 70 0 C, после этого рост температуры остановился.

Отопительный прибор с поверхностной площадью 300см 2 нагрелся до 60 0 C, также нагрелся преобразователь электрической энергии до температуры 60 0 C. Делаем вывод, что данный импульсный блок питания для усилителя на IR2161 смело можно применить для питания 2-ух каналов усилителя НЧ класса AB с выходной мощностью 100Вт на канал, так как в усилителе нагрузка не статическая и сигнал не считается чистой синусоидой, с постоянной амплитудой.

Блок питания усилителя

Схема и монтажная плата взяты из сообщества “[Nem0] Аудиотехника и Радиоэлектроника”.

Как выбрать потолочные плинтуса
Как выровнять плитку
Вопросы о ремонте
0 0
Как гнуть металл
Вопросы о ремонте
0 0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

18 − 4 =